Коммутатор или свитч: функции и особенности сетевого устройства

Как выбрать коммутатор

Чтобы купить правильный коммутатор, необходимо точно знать, сколько и каких устройств будете к нему подключать. От них зависит количество нужных портов. Брать желательно с запасом для дальнейшего расширения сети. В зависимости от клиентов, им может понадобиться электропитание. Для IP-камер и телефонов нужна поддержка технологии PoE+ – подача питания по витой паре. От характеристик устройств зависит общая максимальная мощность и каждой линии (порта). Также учитывайте:

Скорость и количество портов – Ethernet и 1000Base-X SFP для подключения оптоволоконной линии связи.
Гарантия – не менее 2-3 лет. Желательна пожизненная гарантия, но такую дают немногие производители.
Тип: управляемый или неуправляемый

Для домашнего использования и офисов, где нет соответствующих специалистов, берите неуправляемую модель.
Метод коммутации: дуплексный – приёмник и передатчик работают одновременно и полудуплексный – поочерёдно.
Тип монтажа – обращайте внимание. Встречаются модели для установки в шкаф, на стол и с креплением на стену.
Поддержка PoE и характеристики питания: мощность общая и каждого порта.
Поддерживаемые сетевые стандарты и протоколы.
Тип охлаждения: активное или пассивное, уровень шума вентилятора.
Наличие и возможности программного обеспечения.

Что такое коммутатор, а также как работает коммутатор и для чего он предназначен

Итак, коммутатор применяется для того, чтобы создать небольшую локальную сеть. У них есть свои особенности. Коммутаторы способны анализировать информацию и самостоятельно отправлять их непосредственно к получателям. Это имеет свою пользу. При таком распределении информации повышается производительность и уменьшается имеющаяся нагрузка на локальную сеть.

В отличие от концентраторов, свитч не распределяет информацию между всеми участниками локальной сети. Еще одно преимущество – это повышение уровня безопасности во время передачи информационных данных. Это происходит из-за того, что данные поступают непосредственно к получателю, а другие пользователи не могут получать эту информацию.

Работа свитча построена на принципе канального уровня модели OSI. Такой принцип позволяет коммутаторам объединить узлы по МАС-адресу. Каждый такой адрес имеет индивидуальный уникальный номер. По этому уникальному адресу определяется каждый отдельный порт. Во время своей работы свитч запоминает все МАС-адреса, которые находятся в пределах определенной локальной сети. Таблица из МАС-адресов будет заполняться до того момента, пока на каждый из сетевой порт не поступит информация.

Потом все сетевые порты получат свой МАС-адрес. А это значит, что информация найдет своего адресата по уникальному МАС-адресу и не смогут перейти ко всем участникам локальной сети.

Если свитч перезагрузится, то он обнулит и снова запишет всю необходимую для его работы информацию.

Все коммутаторы имеют свой режим работы. Этот режим отличается временем ожидания и уровнем надежности передаваемой информации.

Существуют следующие режимы:

— сквозной режим. Такой режим работы коммутатора отличается очень высокой скоростью, с которой передается информация. Данные не проверяются и не анализируются. Вследствие этого ускоряется процесс передачи информации. Но иногда при этом случаются сбои и ошибки в полученном пакете данных.

— промежуточный режим. При этом режиме работы применяется промежуточное хранение и пересылка информации. Свитч сначала считывает и распознает информацию при получении сигнала. Потом анализирует его на возможное наличие различных ошибок, искажений или помех. Следующим шагом является распознавание специального адреса получателя и только потом передает имеющиеся данные к порту, который сохранился в памяти устройства.

— безфрагментарный режим. Такой режим работы имеет в себе черты сквозного и промежуточного режимов.
Итак, что такое коммутатор мы с вами узнали, а теперь давайте ознакомимся с видами коммутаторами.
Существует всего 2 вида коммутаторов со своими отличительными чертами:

1. Управляемый коммутатор. Такое устройство имеет большую функциональность. Она может изменяться и настраиваться в соответствии с требованиями и запросами каждой отдельной локальной сети. Управление коммутатором происходит при помощи встроенного SNMP протокола или при применении последовательной консоли.

Управляемые коммутаторы разделяются еще на 2 вида:

1) Смарт-свитч. У них много функций. При этом они дорого стоят. У таких коммутаторов очень сложное управление.

2) Промышленный коммутатор. Это коммутаторы полностью управляются. Обладают широким спектром различных возможностей и имеют разные функции.

2. Неуправляемый коммутатор. Такие устройства часто применяются на маленьких промышленных предприятиях, офисах и домашних сетях. При использовании таких свитчей компьютер может взаимодействовать с другими компьютерами и устройствами локальной сети. Такой неуправляемый коммутатор не нужно настраивать. Для его управления не требуется специальное программное обеспечение или установка дополнительных приложений. Такой коммутатор достаточно просто установить и пользоваться им.

Для начала работы необходимо подключить только кабель. С помощью неуправляемых коммутаторов создается малая или средняя локальная сеть.

Свитчи созданы после концентраторов, то есть являются их последователями. У коммутаторов более широкие функции и сетевые особенности. При этом коммутаторы самые распространенные устройства, использующиеся при создании локальных сетей.

Параметры

Итак, у нас есть вот такие нехитрые коробочки с сетевыми портами. Как я уже и говорил, порты могут быть разного вида. То есть работать как с витой парой, так и с коаксиальным и оптоволоконным кабелем. Есть совмещенные коммутаторы.

Например, есть два офиса: центральный (где находится сервер) и второстепенный. Второстепенный можно подключить с помощью оптоволокна. То есть связующий порт будет оптический. Но вот далее все остальные локальные порты будут типа Ethernet. Как видите коммутаторы могут иметь разное количество портов – всё зависит от потребности пользователя. Мелкие обычно используют в домашних условиях или небольших офисах. Большие же часто применяют в крупных организациях.

Также порты могут иметь разную скорость. Чаще используют входные порты по 1000 Мбит/с в секунду, а локальные по 100 Мбит/с. Если в организации используется более оживленный трафик, то локальные порты могут быть 1-2 Гбит/с или вообще использовать оптоволокно с более высокой скоростью.

PoE

Помимо всего у некоторых моделей есть поддержка PoE портов. PoE порт – это специальный вход, который позволяет питать устройство по сетевому кабелю. Например, у вас есть камера, которую нужно установить в труднодоступном месте, где нет отдельных розеток. Тогда питание можно подать по PoE выходу. То есть устройство одновременно будет подключено к сети и к питанию.

SFP

SFP-порты позволяют использовать «оптику» для подключения отдаленных устройств. Обычно витая пара имеет небольшую дистанцию действия – 50-100 метров. Оптоволокно может бить куда дальше. Также оптический кабель надежнее защищен от электромагнитного воздействия и имеет меньший диаметр.

Mpps

Ещё одна очень важная характеристика, а именно скорость обслуживания пакетов. Из названия понятно, что данный параметр должен быть достаточно высокий в больших локальных сетях. Измеряется в Mpps (million packet per second – миллион пакетов в секунду). В малых сетях используют слабые аппараты от 2,0 до 10,0 Mpps. В крупных компаниях, работающих с трафиком, до 71,4 Mpps. Понятно дело, что чем больше этот показатель – тем дороже switch.

Размер таблицы

У нас используется таблица именно-MAC адресов. Если локальная сеть будет слишком сложной и таблицы не будет хватать, то сеть может подтормаживать, так как коммутатору нужно будет перезаписывать новый адреса, на старые. Один адрес занимаем 48 бит. В некоторых случаях инженеру нужно изначально подсчитать – какого размера будет таблица.

Способ крепления

Можно разделить на два вида: настольный и настенный. Первый вариант обычно устанавливают в серверные шкафы. Второй вариант можно крепить в любой место и прикручивать хоть на потолок, хоть на стену. Подобные виды используют именно вдали от сервера при подключении большого количества машин.

Режимы коммутации

Устройство может передавать трафик на узлы в нескольких режимах, они отличаются соотношением времени ожидания и надежности.

Режимы коммутации:

1. Сквозной. Используется, когда скорость важнее надежности. Пакет данных отправляется сразу, как получен MAC-адрес узла-получателя. При таком режиме невозможно вычислять контрольные суммы, а именно они показывают наличие/отсутствие ошибок, поэтому надёжность не контролируется.
2. С промежуточным хранением. В этом случае надёжность важнее, и свитч сначала полностью получает пакет данных (кадр), потом проверяет контрольную сумму, чтобы убедиться, что ошибок нет. Только после этого пакет отправляется к получателю, а кадры с ошибками отбрасываются.
3. Бесфрагментный. Это компромисс между скоростью и надёжностью: считываются и проверяются лишь первые 64 байта, после чего кадр начинает передаваться на узел.

Обзор

28-портовый стоечный коммутатор Gigabit Ethernet Cisco SG300-28 для малого бизнеса и его внутреннее устройство

Коммутатор — это устройство в компьютерной сети, которое соединяет другие устройства вместе. К коммутатору подключено несколько кабелей для передачи данных, чтобы обеспечить связь между различными сетевыми устройствами. Коммутаторы управляют потоком данных в сети, передавая принятый сетевой пакет только одному или нескольким устройствам, для которых этот пакет предназначен. Каждое сетевое устройство, подключенное к коммутатору, можно идентифицировать по его сетевому адресу , что позволяет коммутатору направлять поток трафика, обеспечивая максимальную безопасность и эффективность сети.

Коммутатор более интеллектуален, чем концентратор Ethernet , который просто повторно передает пакеты из каждого порта концентратора, кроме порта, на который был получен пакет, неспособный различать разных получателей и достигающий общей более низкой эффективности сети.

Коммутатор Ethernet работает на уровне канала передачи данных (уровень 2) модели OSI, создавая отдельный домен конфликтов для каждого порта коммутатора. Каждое устройство, подключенное к порту коммутатора, может передавать данные на любой из других портов в любое время, и передача не будет мешать. Поскольку широковещательные сообщения по-прежнему пересылаются коммутатором на все подключенные устройства, вновь сформированный сегмент сети продолжает оставаться широковещательным доменом . Коммутаторы также могут работать на более высоких уровнях модели OSI, включая сетевой уровень и выше. Устройство, которое также работает на этих более высоких уровнях, известно как многослойный коммутатор .

Сегментация включает использование коммутатора для разделения более крупного домена коллизий на более мелкие, чтобы снизить вероятность коллизий и улучшить общую пропускную способность сети. В крайнем случае (например, микросегментация) каждое устройство располагается на выделенном порте коммутатора. В отличие от концентратора Ethernet, на каждом из портов коммутатора есть отдельный домен конфликтов. Это позволяет компьютерам иметь выделенную полосу пропускания для двухточечных подключений к сети, а также работать в полнодуплексном режиме. Полнодуплексный режим имеет только один передатчик и один приемник на область коллизий, что делает коллизии невозможными.

Сетевой коммутатор играет важную роль в большинстве современных локальных сетей (ЛВС) Ethernet . ЛВС среднего и большого размера содержат несколько связанных управляемых коммутаторов. Приложения малого офиса / домашнего офиса (SOHO) обычно используют один коммутатор или универсальное устройство, такое как домашний шлюз, для доступа к широкополосным услугам малого или домашнего офиса, таким как DSL или кабельный Интернет . В большинстве этих случаев устройство конечного пользователя содержит маршрутизатор и компоненты, которые взаимодействуют с конкретной физической широкополосной технологией. Пользовательские устройства могут также включать телефонный интерфейс для передачи голоса по IP (VoIP).

Расчёт корпуса и системы вентиляции

• Многослойность платы
• Дорожки
• Переходные отверстия
• Монтажные отверстия
• Компоненты, выделяющие пренебрежимо мало тепла и не влияющие на потоки воздуха
• Сами компоненты тоже упрощаются вплоть до параллелепипедов.

Упрощенная модель MES1124M.вспомнить Яндексудобство использования3д-модель MES1124M в корпусе.

• сборочный чертеж на плату,
• трафареты для нанесения паяльной пасты на станке,
• программа для установщика компонентов: что, как и куда устанавливать

Плата коммутатора MES1124M. На ней я отметил ключевые компоненты: CPU и память, чипы FE и PHY, Downlink и Uplink порты, и что интересно — трансформаторы. Их роль здесь — изолировать цепи контактов разъёма от остальных цепей коммутатора и корпуса и, как следствие защитить дорогостоящие чипы PHY и чипы пакетной коммутации.
Изоляция в 1500 VAC — это минимальное требование стандарта IEEE802.3, поэтому при попадании 220 VAC на порт (например, через витую пару при повреждении изоляции кабеля), ничего не сгорит — 220 VAC не сможет пробить.
Однако трансформатор не может защитить от электростатического разряда, так как разряд с первичной стороны трансформатора наводится на цепи на вторичной стороне. Защита от электростатики выполняется другими средствами.И, насколько мне известно, не пробуем.чипах Миландра

Настройка свитча

Коммутатор следует подключить напрямую к компьютеру с помощью Ethernet кабеля и зайти в его настройки через веб браузер. Для этого, возможно потребуется перенастроить сетевое подключение компьютера.

Для подключения по умолчанию обычно используются:

• IP адрес 192.168.0.1
• логин admin
• пароль admin.

Эту информацию отображают на корпусе прибора. Скорее всего, она на наклейке с тыльной стороны устройства.

Если свитч был перенастроен, и Вы не знаете его точных настроек, то его можно сбросить к заводским настройкам. Сброс осуществляется аналогично сбросу роутера.

Устанавливаем статический IP адрес компьютеру из той же подсети, что и у коммутатора. IP адреса должны отличаться.

После подключения к коммутатору через веб интерфейс следует выполнить следующие действия.

Проверить, что отключен DHCP сервер

Эта функция редко присутствует у коммутаторов, но, если она есть, то надо проверить, что сервер отключен. Если этого не предусмотреть, то при наличии DHCP сервера на роутере, у разных узлов сети могут оказаться одинаковые адреса. Это приведет, к сбоям, которые если не сразу, но возникнут. И будет не понятно, почему все не работает.

Настройка IP адреса

Для задания этих настроек свитчу, заходим в соответствующий пункт. На изображении настройка коммутатора TP-Link с англоязычным интерфейсом.

Здесь в пункте «System» подпункт «Port Settings».

Теперь о этих настройках подробнее:

• DHCP Settings. Получение IP адреса от DHCP сервера отключаем (Disable).
• IP Address. Выбираем свободный IP адрес в локальной сети. Если на роутере включен DHCP сервер, то следует выбрать IP адрес, не входящий в диапазон раздаваемых им адресов (пулл).
• Subnet Mask. Маску подсети задаем такую же, как и на роутере.
• Default Gateway. Шлюз по умолчанию – сюда прописываем IP адрес роутера.

После этого жмем кнопку применения настроек (Apply).

Восстанавливаем сетевые настройки компьютера. Подключаем роутер через свитч с помощью патч-корда: соединяем их LAN порты.

Принцип работы коммутатора

За вопросом о том, что такое коммутатор, закономерно следует ещё один: по какому принципу он работает? Всё одновременно и просто, и сложно. Свитч получает данные от обращающихся к нему устройств и постепенно заполняет таблицу коммутации их MAC-адресами. При последующих обращениях коммутатор считывает адрес устройства-отправителя, анализирует таблицу коммутации и определяет по ней, на какое устройство нужно переслать данные. Прочие компьютеры при этом не «знают» о факте передачи информации, поскольку она не имеет к ним отношения. Благодаря этому обеспечивается работа сети в так называемом полнодуплексном (full duplex) режиме.

Новый коммутатор на этапе обучения, не обнаруживая в своей таблице MAC-адрес получателя, рассылает данные на все подключенные к нему устройства (разумеется, кроме отправителя). Правильный получатель отвечает коммутатору, и последний создаёт новую запись в таблице коммутации. В дальнейшем свитч, принимая данные с этим же MAC-адресом, «понимает», куда именно их нужно направить, и производит уже не массовую рассылку, но строго адресную отправку. Трафик, таким образом, локализуется, а сеть — разгружается.

Выше был описан принцип действия так называемого неуправляемого коммутатора, который работает на втором (канальном) уровне OSI. Помимо таких, существуют более продвинутые модели, работающие на третьем и четвёртом уровнях. Они значительно функциональнее, поскольку допускают ручное управление (в частности, через интерфейс командной строки), поддерживают QoS, VLAN, зеркалирование, обнаружение штормов трафика, ограничение скоростей передачи данных для разных портов и многие другие полезные функции. Такие устройства включают в состав сложных и разветвлённых сетей — в частности, тех, что развёрнуты на больших предприятиях.

Рейтинг коммутаторов

Для всесторонней оценки учитывались:

• Возможность подачи питания клиентам (видеокамеры) и пиковую нагрузку: общую и на каждый порт;
• Разнообразие актуальных поддерживаемых технологий и протоколов;
• Размер таблицы MAC-адресов;
• Реальная внешняя пропускная способность;
• Возможность изоляции клиентов;
• Простота настройки управляемых моделей;
• Пропускная способность портов;
• Способ размещения: стойка, стена, стол;
• QoS – опция раздачи приоритетов трафика по типу и портам.

Основная же характеристика, которая позволила именно этим моделям попасть в ТОП – стабильность. Даже пара зависаний в год – и устройство в рейтинг не попадает.

Как выбрать коммутатор

Базовая скорость передачи

В большинстве случаев в характеристиках коммутаторов указано сразу несколько значений скорости (пример записи — 10/100 Мбит/сек). Нужно ориентироваться на высшее значение — это максимум для данного устройства. Если данные будут поступать на свитч со скоростью меньшей, чем этот максимум, он автоматически подстроится под неё. Модели верхнего ценового диапазона могут работать на скоростях 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек

Принимайте во внимание особенности вашей сети и характеристики входящих в неё устройств и делайте правильный выбор

Количество портов

В продаже представлены модели с количеством портов от 5 до 48. Выбирайте свитч с учётом не только фактического количества устройств, которые будут к нему подключены немедленно, но и перспективы расширения сети в будущем. Опыт показывает, что для сетей, развёрнутых дома и в небольших офисах, оптимальны коммутаторы с количеством портов от 5 до 15. Для предприятия подойдёт устройство с количеством портов от 15 до 48.

Исполнение (способ установки)

Производители предлагают:

• настольные коммутаторы. Это — компактные модели для небольших сетей. Они не вызывают ни малейших сложностей при установке — их можно просто положить на стол;
• настенные модели. Также сравнительно компактны, однако имеют специальные пазы, позволяющие зафиксировать их на стене. Как показывает опыт, многие настенные свитчи можно и не крепить на вертикальном основании, а просто положить на стол;
• стоечные коммутаторы. В эту категорию входят наиболее продвинутые модели для предприятий, которые устанавливаются в стандартную 19-дюймовую стойку для телекоммуникационного оборудования.

Возможность управления

Одну категорию образуют неуправляемые коммутаторы. Они не позволяют выполнить тонкую настройку, что минус для крупного предприятия, но плюс для использования дома или в небольшом офисе. Неуправляемые модели, как правило, компактны и имеют невысокую стоимость.

Ко второй категории относятся управляемые модели. Они допускают гибкую настройку с помощью специализированного ПО или web-интерфейса. Администратор может менять многочисленные параметры управляемого коммутатора — приоритеты подключенных устройств, общие параметры сети и другие. Такие модели хорошо подходят для использования в сложных и разветвлённых сетях, однако для их настройки нужны специальные познания и определённый опыт.

Поддержка PoE

Выбирайте коммутатор с этой функцией, если вам нужна подача питания к устройствам непосредственно по сетевому кабелю (витой паре). Один из возможных примеров — IP-камеры, включенные в локальную сеть. PoE (Power over Ethernet) — очень удобная функция: она избавляет от необходимости использовать силовые кабели, нисколько не снижая качество передачи данных.

Наличие портов SFP

Свитч с такими портами понадобится, если нужно соединить его с другими коммутаторами или устройствами более высокого уровня

Обратите внимание: SFP — это лишь порт, в него нужно предварительно установить специальный модуль, который, в свою очередь, даст возможность нестандартного подключения (например, по оптоволокну)

Наличие функции энергосбережения

Коммутаторы с такой функцией становятся всё более востребованными — играет роль растущий интерес к защите экологии. Эти интеллектуальные модели следят за подключенными к ним устройствам, выявляют неактивные порты и временно переводят их в спящий режим. Производители утверждают, что функция энергосбережения, реализованная в свитчах, позволяет сэкономить до 80% (!) электроэнергии.

Поддержка VLAN

Выбирайте модель с такой функцией, если нуждаетесь в логическом разграничении отдельных участков локальной сети. Вы сможете создать свои сегменты для разных отделов, подразделений и филиалов компании, организовать сеть общего доступа.

Наличие функции сегментации трафика

Коммутаторы с такой функцией позволяют настраивать порты или их группы так, чтобы они были полностью отделены друг от друга, но при этом имели доступ к серверу.

Поддержка стекирования

Устройство с такой функцией понадобится, если вам нужно создать единый логический коммутатор с количеством портов большим, чем 48. Несложно понять, что поддержка стекирования требуется в масштабных, разветвлённых сетях, развёрнутых на крупных предприятиях.

Рейтинг лучших сетевых коммутаторов

Ниже представлен рейтинг проверенных и функциональных коммутаторов, которые обеспечат надежное функционирование.

• TP-LINK LS1005G. Устройство включает 5 портов для подключения до пяти персональных компьютеров. Они смогут функционировать на большой скорости. Устройство оснащено функцией Plug and Play, чтобы облегчить настройку, управление интерфейсом.
• ZYXEL GS1200-5. Эта модель имеет компактный корпус. Конструкция оснащается набором из пяти портов, чтобы объединить сетевое оборудование. Показатель пропускной способности составляет 10 Гбит/с. Прибор подходит для организации большой локальной сети в домашних условиях, небольшом офисе. К преимуществам можно отнести высокое качество сборки, поддержку полного дуплекса с функцией автоматического переключения. На каждом порте есть соответствующая индикация. Коммутатор демонстрирует высокий показатель производительности.
• D-link DGS-1005D/I3. Это коммутатор неуправляемого типа. Его относят к моделям класса SOHO. Особенности — обеспечение бесперебойной работы при подключении небольшой сети. Конструкция оснащена пятью гигабитными портами. Они находятся на задней стенке корпуса, с дополнительной визуальной индикацией.

Коммутаторы имеют способность передавать данные только адресату. В специальной таблице коммутации происходит фиксация mac-адресов, которые подключены к портам

При выборе нужно обратить внимание на материал корпуса. Есть пластиковые и металлические модели

Последнее обновление — 1 сентября 2021 в 13:46

Все о IT
Самое интересное и полезное. информационно-коммуникационные технологии Ежедневно новое ПЕРЕЙТИ телеграмм канал ITUMNIK