No Image

Управляемый коммутатор что это такое

СОДЕРЖАНИЕ
5 просмотров
10 марта 2020

Мы привыкли к тому, что коммутатор (свитч/switch) — это устройство с разъемами rj-45 и/или с оптическими портами. Эти самые устройства могут различаться по функционалу, и не факт, что вам нужен именно коммутатор! Возможные варианты: медиаконвертер, межсетевой экран, концентратор, хаб, роутер и т.д.

Перед началом выбора коммутатора стоит самостоятельно определиться с основными потребностями и задачами, которые необходимо будет решать устройству. Далее в этой статье мы рассмотрим основные отличия неуправляемого коммутатора от управляемого, которые должны будут помочь в принятии окончательного решения.

Сетевой коммутатор – устройство, предназначенное для объединения нескольких сетевых устройств (или узлов) для передачи данных, обычно в одном сегменте. Данное устройство работает на канальном (L2) или сетевом уровне (L3) модели OSI, но об этом позже.

Коммутаторы различаются и по скорости работы (передачи данных): 10/100Мбит, 1Гб, 10Гб и даже 100Гб. Многие коммутаторы поддерживают автоматическое определение скорости. В современном мире не нужно разбираться, какой кабель подобрать: прямой или кроссовый, поэтому можно всегда использовать прямой при подключении любых устройств (функция MDI/MDIX).

Так в чем же разница между управляемыми и неуправляемыми коммутаторами? Конечно, в самой начинке и функционале.

Разберем каждый свитч по его возможностям.

Неуправляемый коммутатор – это устройство по функционалу напоминающее хаб, т.е. самостоятельно передающее пакеты данных с одного порта на остальные. НО! В отличие от хаба свитч передает данные только непосредственно получателю, а не всем устройствам подряд, так как в коммутаторе есть таблица MAC-адресов, благодаря которой коммутатор помнит на каком порту какое находится устройство.

Неуправляемый свитч с оптическими портами может являться альтернативой медиаконвертера с ограниченным количеством портов, например, когда необходимо конвертировать оптику и передавать пакеты данных далее сразу на несколько портов/устройств.

Стоит отметить, что в данных коммутаторах нет web-интерфейса, так как настраивать в них нечего.

Самый очевидный пример использования – объединение компьютеров, камер, контроллеров и других ethernet устройств в одну сеть.

Управляемый коммутатор – более сложное устройство, которое может работать как неуправляемый, но при этом имеет ручное управление, расширенный набор функций и поддерживает протоколы сетевого управления по сети благодаря наличию микропроцессора (по сути управляемый свитч – это узкоспециализированный компьютер).

Доступ к настройкам данного типа устройства осуществляется несколькими способами: при помощи протокола Telnet или SSH, WEB-интерфейса или через SNMP; используется графическое меню, текстовое меню или командная строка.

Одно из основных преимуществ управляемого коммутатора – это возможность разделения локальной сети с помощью VLAN. То есть помимо заполнения MAC-таблицы коммутатор добавляет информацию о принадлежности полученного кадра к определенному сегменту сети. Соответственно, как минимум, мы избавляемся от большого количества широковещательного трафика, устанавливаем самостоятельно доступность устройств к определенной подсети и повышаем безопасность.

Еще одно отличие управляемого коммутатора – протоколы резервирования, которые позволяют создавать сложные топологии. Стандарт Ethernet поддерживает только последовательное соединение, но при помощи специальных «хитростей» в логике работы устройств можно организовывать физические кольца, полукольца, и сети типа Mesh (ячеистая топология). При этом на самом деле логическое подключение все равно остаётся шинным.

Ниже приведен пример (схема), решающий сразу несколько задач. Во-первых, это резервирование коммутаторов в кольце, т.е. есть существует основное кольцо Turbo Ring; к нему подключены ещё несколько коммутаторов через Turbo Chain без изменения основной топологи кольца.

Читайте также: Технология Turbo Ring и Технология Turbo Chain
Во-вторых, к свитчам возможно подключение различных устройств для объединения в сеть, и разделения по VLAN, например. В-третьих, это повышенная безопасность от нежелательного подключения, т.к. здесь используется списки контроля доступа (ACL – access control list) по MAC-адресу. Соответственно, устройство A, не включенное в список, не будет иметь доступ к SCADA серверу. Помимо списков доступа (ACL), с похожей задачей можно использовать RADIUS-сервер с функцией MAB (MAC Authentication Bypass).

Читайте также:  Onyx boox darwin 3 чехол

В последнее время становится популярным ещё один, особый вид устройства – smart-коммутатор. Его иногда называют полууправляемым или настраиваемым.

Читайте также: Обзор новейшего smart-коммутатора SDS-3008 от MOXA
По сути, это неуправляемый коммутатор, который поддерживает основные протоколы управляемых, такие как, например, STP, RSTP, VLAN и др. Благодаря этому свитч, например, может являться идеальным решением для инженеров АСУ ТП, где необходимо наличие неуправляемого коммутатора, но видимого для SCADA-систем.

Существует понятие «уровень коммутатора». Оно основано на сетевой модели OSI (open system interconnection) – Базовая эталонная модель взаимодействия. Всего уровней для сетевого взаимодействия – семь. Рассмотрим только интересующие нас L2 и L3.

L2 – канальный уровень. Здесь выполняется работа с кадрами (фреймами). Коммутаторы данного уровня идентифицируют и передают информацию по MAC-адресам, т.е. здесь мы еще не сталкиваемся с ip-адресами. Коммутаторы L2 бывают управляемыми и неуправляемыми. В этой статье речь шла в основном о них.

L3 – сетевой уровень. Здесь коммутаторы уже понимают ip-адреса устройств, определяют пути передачи данных и кратчайшие маршруты (маршрутизация) с использованием протоколов, например, RIP v.1 и v.2, OSPF и др. Коммутаторы L3, как уже понятно, могут быть только управляемыми.

Принцип работы компьютерных сетей заключается в соединении различных устройств (персональных компьютеров, периферийных приборов) в единую систему с помощью всего двух компонентов оборудования: маршрутизаторов и коммутаторов. Благодаря таким устройствам, все элементы сети могут взаимодействовать друг с другом, а также с другими сетями. Внешне коммутаторы и маршрутизаторы выглядят схоже, однако они выполняют различные функции. В этой статье мы сделаем акцент на первых устройствах, а именно на таком отдельном их виде, как управляемый коммутатор. Итак, что это за приборы?

Назначение и типы коммутаторов

Эти устройства используют для создания сетей в рамках одного здания или конкретной территории. Коммутаторы соединяют персональные компьютеры, серверы, принтеры, сканеры, тем самым создавая сеть общего ресурса. Такие устройства могут работать в качестве контроллеров, то есть позволять различным элементам предоставлять доступ к информации, а также взаимодействовать с другими участниками. Благодаря предоставлению такого доступа к данным и распределению всех ресурсов, коммутаторы повышают производительность всей сети.

Существует два типа таких устройств: управляемые и неуправляемые. Последние работают по стандартной схеме. Пользователь не может внести в неё изменения. В домашних сетях принято использовать именно этот тип. Управляемый коммутатор открывает доступ для программирования. Благодаря этому качеству, обеспечивается высокая гибкость системы. Это связано с тем, что управляемый коммутатор можно настраивать и контролировать удаленно или локально для управления трафиком по сети и доступом к ней. Рассмотрим более детально этот тип устройств.

Коммутатор управляемый: технические особенности

Такие устройства способны поддерживать множество различных функций для внесения изменений в настройки прибора.

Заключение

Развитие сетевого оборудования не стоит на месте. В этой отрасли постоянно появляются новые устройства. Некоторые из них предназначены для создания компьютерных сетей с использованием медных кабелей, а другие – для сетей на базе оптоволоконных технологий. Точно так же очень быстро развиваются и рассмотренные нами устройства. Так, например, можно увидеть компьютерные сети, которые контролирует управляемый коммутатор 2 уровня или даже 3 уровня. Популярность такого оборудования объясняется повсеместной компьютеризацией, ведь сейчас объединяются в единую систему и телефония, и телевидение, и интернет, и даже банковские сети.

Читайте также:  Почему ноутбук не распознает принтер

Сетевой коммутатор (жарг. свитч, свич от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).

В отличие от концентратора (1 уровень OSI), который распространяет трафик от одного подключённого устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых неизвестен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Далее в этой статье рассматриваются исключительно коммутаторы для технологии Ethernet.

Содержание

Принцип работы коммутатора [ править | править код ]

Коммутатор хранит в памяти (т.н. ассоциативной памяти) таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется.

Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Режимы коммутации [ править | править код ]

Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.

  1. С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него кадр.
  2. Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.
  3. Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (первые 64 байта кадра анализируются на наличие ошибки и при её отсутствии кадр обрабатывается в сквозном режиме).

Задержка, связанная с «принятием коммутатором решения», добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

Симметричная и асимметричная коммутация [ править | править код ]

Свойство симметрии при коммутации позволяет дать характеристику коммутатора с точки зрения ширины полосы пропускания для каждого его порта. Симметричный коммутатор обеспечивает коммутируемые соединения между портами с одинаковой шириной полосы пропускания, например, когда все порты имеют ширину пропускания 10 Мбит/с или 100 Мбит/с.

Асимметричный коммутатор обеспечивает коммутируемые соединения между портами с различной шириной полосы пропускания, например, в случаях комбинации портов с шириной полосы пропускания 10 Мбит/с или 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с.

Читайте также:  Windows 7 sp1 language pack

Асимметричная коммутация используется в случае наличия больших сетевых потоков типа клиент-сервер, когда многочисленные пользователи обмениваются информацией с сервером одновременно, что требует большей ширины пропускания для того порта коммутатора, к которому подсоединён сервер, с целью предотвращения переполнения на этом порте. Для того, чтобы направить поток данных с порта 100 Мбит/с на порт 10 Мбит/с без опасности переполнения на последнем, асимметричный коммутатор должен иметь буфер памяти [ источник не указан 777 дней ] .

Асимметричный коммутатор также необходим для обеспечения большей ширины полосы пропускания каналов между коммутаторами, осуществляемых через вертикальные кросс-соединения, или каналов между сегментами магистрали.

Буфер памяти [ править | править код ]

Для временного хранения фреймов и последующей их отправки по нужному адресу коммутатор может использовать буферизацию. Буферизация может быть также использована в том случае, когда порт пункта назначения занят. Буфером называется область памяти, в которой коммутатор хранит передаваемые данные.

Буфер памяти может использовать два метода хранения и отправки фреймов: буферизация по портам и буферизация с общей памятью. При буферизации по портам пакеты хранятся в очередях (queue), которые связаны с отдельными входными портами. Пакет передаётся на выходной порт только тогда, когда все фреймы, находившиеся впереди него в очереди, были успешно переданы. При этом возможна ситуация, когда один фрейм задерживает всю очередь из-за занятости порта его пункта назначения. Эта задержка может происходить даже в том случае, когда остальные фреймы могут быть переданы на открытые порты их пунктов назначения.

При буферизации в общей памяти все фреймы хранятся в общем буфере памяти, который используется всеми портами коммутатора. Количество памяти, отводимой порту, определяется требуемым ему количеством. Такой метод называется динамическим распределением буферной памяти. После этого фреймы, находившиеся в буфере, динамически распределяются по выходным портам. Это позволяет получить фрейм на одном порте и отправить его с другого порта, не устанавливая его в очередь.

Коммутатор поддерживает карту портов, в которые требуется отправить фреймы. Очистка этой карты происходит только после того, как фрейм успешно отправлен.

Поскольку память буфера является общей, размер фрейма ограничивается всем размером буфера, а не долей, предназначенной для конкретного порта. Это означает, что крупные фреймы могут быть переданы с меньшими потерями, что особенно важно при асимметричной коммутации, то есть, когда порт с шириной полосы пропускания 100 Мбит/с должен отправлять пакеты на порт 10 Мбит/с.

Возможности и разновидности коммутаторов [ править | править код ]

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые).

Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например «Layer 3 Switch» или сокращенно «L3 Switch». Управление коммутатором может осуществляться посредством Web-интерфейса, интерфейса командной строки (CLI), протокола SNMP, RMON и т. п.

Многие управляемые коммутаторы позволяют настраивать дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Многие коммутаторы уровня доступа обладают такими расширенными возможностями, как сегментация трафика между портами, контроль трафика на предмет штормов, обнаружение петель, ограничение количества изучаемых mac-адресов, ограничение входящей/исходящей скорости на портах, функции списков доступа и т. п.

Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство — стек — с целью увеличения числа портов. Например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 90 ((4*24)-6=90) портами либо с 96 портами (если для стекирования используются специальные порты).

Комментировать
5 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector