Вибір відповідного пристрою LAN. Що таке свитч і для чого потрібні такі пристрої? Для чого потрібний комутатор у локальній мережі

Питання побудови локальних мереж видаються користувачам-нефахівцям дуже складними через широке термінологічний словник. Хаби та свитчі малюються в уяві складним обладнанням, що нагадує телефонні АТСі створення локальної домашньої мережі стає приводом для звернення до фахівців. Насправді ж не такий страшний свитч, як його назва: обидва пристрої є елементарними вузлами мережі, що володіють мінімальною функціональністю, не потребують знань по встановленню та експлуатації і цілком доступні кожному.

Визначення

Хаб— мережний концентратор, призначений об'єднання комп'ютерів у єдину локальну мережу з допомогою підключення Ethernet-кабелей.

Світч(switch - перемикач) - мережний комутатор, призначений для об'єднання в локальну мережу кількох комп'ютерів через Ethernet-інтерфейс.

Порівняння

Як бачимо з визначення, різниця між хабом та свитчем пов'язана з видом пристроїв: концентратор та комутатор. Незважаючи на одне завдання – організацію локальної мережіза допомогою Ethernet - підходять до її вирішення пристрою по-різному. Хаб є найпростішим розгалужувачем, що забезпечує пряме з'єднанняміж клієнтами мережі. Світч — «розумніший» пристрій, що розподіляє пакети даних між клієнтами відповідно до запиту.

Хаб, отримуючи сигнал від одного вузла, передає його всім підключеним пристроям, і прийом повністю залежить від адресата: комп'ютер повинен сам розпізнати, чи призначений йому пакет. Природно, відповідь передбачає ту саму схему. Сигнал торкається всіх сегментів мережі, поки не знайде той, який його прийме. Ця обставина знижує пропускну спроможність мережі (і швидкість обміну даними відповідно). Світч, отримуючи пакет даних від комп'ютера, спрямовує його саме за тією адресою, яку було задано відправником, позбавляючи мережу від навантаження. Мережа, організована за допомогою комутатора, вважається безпечнішою: обмін трафіком відбувається безпосередньо між двома клієнтами, інші не можуть обробляти сигнал, призначений не їм. На відміну від хаба, свитч забезпечує високу пропускну спроможність створеної мережі.

Хаб Logitec LAN-SW/PS

Світч вимагає правильного налаштуваннямережевої карти комп'ютера-клієнта: IP адреса і маска підмережі повинні відповідати один одному (маска підмережі вказує частину IP-адреси як адреси мережі, а іншу частину - як адреси клієнта). Хаб налаштувань не вимагає, тому що працює фізично мережевої моделі OSI, транслюючи сигнал. Світч працює на рівні канальному, здійснюючи обмін пакетами даних. Ще одна особливість хаба - зрівняння вузлів щодо швидкості передачі даних, орієнтуючись на найнижчі показники.

Висновки сайт

1. Хаб – концентратор, свитч – комутатор.
2. Хаб пристрій найпростіший, свитч - більш "інтелектуальний".
3. Хаб передає сигнал усім клієнтам мережі, свитч - лише адресату.
4. Продуктивність мережі, організованої через свитч, вища.
5. Світч забезпечує вищий рівень безпеки передачі.
6. Хаб працює фізично мережевої моделі OSI, свитч — на канальному.
7. Світч вимагає правильного настроювання мережевих карток клієнтів мережі.

18.03.1997 Дмитро Ганьжа

Комутатори займають центральне місце у сучасних локальних мережах. ТИПИ КОМУТАЦІЇ КОМУТУЮЧІ КОНЦЕНТРАТОРИ МЕТОДИ ОБРОБКИ ПАКЕТІВ RISC І ASIC АРХІТЕКТУРА КОМУТАТОРІВ СТАРШОГО КЛАСУ сучасних технологій.

Комутатори займають центральне місце у сучасних локальних мережах.

Комутація – одна з найпопулярніших сучасних технологій. Комутатори витісняють мости і маршрутизатори на периферію локальних мереж, залишаючи їх роль організації зв'язку через глобальну мережу. Така популярність комутаторів обумовлена ​​в першу чергу тим, що вони дозволяють за рахунок мікросегментації підвищити продуктивність мережі в порівнянні з мережами, що розділяються, з тією ж номінальною пропускною здатністю. Крім поділу мережі на дрібні сегменти, комутатори дають можливість організувати підключені пристрої. логічні мережіі легко перегруповувати їх, коли це потрібно; інакше кажучи, вони дозволяють створювати віртуальні мережі.

Що таке комутатор? Згідно з визначенням IDC, "комутатор - це пристрій, конструктивно виконаний у вигляді концентратора і діючий як високошвидкісний багатопортовий міст; вбудований механізм комутації дозволяє здійснювати сегментування локальної мережі та виділяти смугу пропускання кінцевим станціям в мережі" (див. статтю М. Кульгіна "Побудувати мережу, посадити дерево..." у лютневому номері LAN). Однак це визначення відноситься насамперед до комутаторів кадрів.

ТИПИ КОМУТАЦІЇ

Під комутацією зазвичай розуміють чотири різні технології - конфігураційну комутацію, комутацію кадрів, комутацію осередків та перетворення між кадрами та осередками.

Конфігураційна комутація відома також як комутація портів, причому конкретний порт на модулі інтелектуального концентратора приписується до одного з внутрішніх сегментів Ethernet (або Token Ring). Це призначення здійснюється віддаленим чином за допомогою програмного управліннямережею при підключенні або переміщенні користувачів та ресурсів у мережі. На відміну від інших технологій комутації, цей метод не підвищує продуктивності локальної мережі, що розділяється.

Комутація кадрів або комутація в локальній мережі використовує стандартні формати кадрів Ethernet (або Token Ring). Кожен кадр обробляється найближчим комутатором і передається далі мережею безпосередньо одержувачу. В результаті мережа перетворюється як би на сукупність паралельно працюючих високошвидкісних прямих каналів. Те, як здійснюється комутація кадрів усередині комутатора, ми розглянемо нижче на прикладі концентратора, що комутує.

Комутація осередків застосовується в ATM. Використання невеликих осередків фіксованої довжини дає можливість створити недорогі високошвидкісні структури комутації на апаратному рівні. І комутатори кадрів, і комутатори осередків можуть підтримувати кілька незалежних робочих груп незалежно від їх фізичного підключення(Див. розділ "Побудова віртуальних мереж").

Перетворення між кадрами і осередками дозволяє, наприклад, станції з платою Ethernet безпосередньо взаємодіяти з пристроями мережі ATM. Ця технологія застосовується під час емуляції локальної мережі.

У цьому уроці нас насамперед цікавитиме комутація кадрів.

КОМУТУЮЧІ КОНЦЕНТРАТОРИ

Перший комутуючий концентратор за назвою EtherSwictch був представлений компанією Kalpana. Цей концентратор дозволяв зменшити конкуренцію в мережі за рахунок скорочення числа вузлів у логічному сегменті за допомогою технології мікросегментації. По суті, кількість станцій в одному сегменті скорочувалася до двох: станція, що ініціює запит, та станція, що відповідає на запит. Жодна інша станція не бачить інформацію, що передається між ними. Пакети передаються через мост, але без властивої мосту затримки.

У комутованій мережі Ethernetкожному члену групи з кількох користувачів може бути одночасно гарантовано пропускну здатність 10 Мбіт/с. Зрозуміти, як такий концентратор працює, найкраще допомагає аналогія із звичайним старим телефонним комутатором, у якому учасників діалогу з'єднує коаксіальний кабель. Коли абонент дзвонив по "вічному" 07 і просив з'єднати його з таким номером, оператор перш за все перевіряв, чи доступна лінія; якщо так, то він з'єднував учасників безпосередньо за допомогою шматка кабелю. Ніхто інший (за винятком спецслужб, зрозуміло) не міг чути їхню розмову. Після завершення розмови оператор від'єднував кабель від обох портів і чекав на наступний дзвінок.

Комутують концентратори діють аналогічним чином (див. Рисунок 1): вони передають пакети з вхідного порту на вихідний порт через матрицю, що комутує. Коли пакет потрапляє на вхідний порт, комутатор читає його MAC-адресу (тобто адресу другого рівня), і він негайно перенаправляється на порт, пов'язаний із цією адресою. Якщо порт зайнятий, то пакет міститься у чергу. По суті, черга є буфером на вхідному порту, де пакети чекають, коли потрібний порт звільниться. Однак методи буферизації дещо відрізняються.

Малюнок 1.
Комутують концентратори функціонують аналогічно колишнім телефонним комутаторам: вони з'єднують вхідний порт безпосередньо з вихідним через комутуючу матрицю.

МЕТОДИ ОБРОБКИ ПАКЕТІВ

При наскрізній комутації (називається також комутацією на льоту і комутацією без проміжної буферизації) комутатор зчитує тільки адресу пакета, що надходить. Пакет передається далі незалежно від відсутності чи наявності у ньому помилок. Це дозволяє значно скоротити час обробки пакета, оскільки читаються лише кілька перших байт. Тому визначати дефектні пакети і запитувати їх повторну передачу повинна сторона, що приймає. Проте сучасні кабельні системидосить надійні, так що необхідність повторної передачі в багатьох мережах мінімальна. Тим не менш, ніхто не застрахований від помилок у разі пошкодження кабелю, несправності мережної плати або перешкод від зовнішнього електромагнітного джерела.

При комутації з проміжною буферизацією комутатор, отримуючи пакет, не передає його далі, поки не прочитає повністю, або принаймні не прочитає всю необхідну інформацію. Він як визначає адресу одержувача, а й перевіряє контрольну суму, т. е. може відсікати дефектні пакети. Це дозволяє ізолювати сегмент, що породжує помилки. Таким чином, комутація з проміжною буферизацією наголошує на надійність, а не на швидкість.

Крім двох перерахованих вище, деякі комутатори використовують гібридний метод. У звичайних умовах вони здійснюють наскрізну комутацію, але при цьому стежать за кількістю помилок у вигляді перевірки контрольних сум. Якщо кількість помилок досягає заданого граничного значення, вони переходять у режим комутації з проміжною буферизацією. При зниженні числа помилок до рівня вони повертаються в режим наскрізної комутації. Такий тип комутації називається граничною або адаптивною комутацією.

RISC І ASIC

Найчастіше комутатори із проміжною буферизацією реалізуються на основі стандартних процесорів RISC. Однією з переваг такого підходу є їхня відносна дешевизна порівняно з комутаторами з інтегральними схемами ASIC, проте він не дуже гарний у разі спеціалізованих додатків. Комутація в таких пристроях здійснюється за допомогою програмного забезпечення, тому їхня функціональність може бути змінена за допомогою модернізації встановленого ПЗ. Недолік же їх у тому, що вони повільніші за комутатори на базі ASIC.

Комутатори з інтегральними схемами ASIC призначені для виконання спеціалізованих завдань: вся їхня функціональність "зашита" в апаратне забезпечення. У такому підході є й недолік: коли потрібна модернізація, виробник змушений переробляти схему. ASIC зазвичай здійснюють наскрізну комутацію. Комутуюча матриця ASIC створює виділені фізичні шляхи між вхідним та вихідним портом, як показано на .

АРХІТЕКТУРА КОМУТАТОРІВ СТАРШОГО КЛАСУ

Комутатори старшого класу мають, як правило, модульну структуру і вони можуть здійснювати як комутацію пакетів, так і комутацію осередків. Модулі такого комутатора здійснюють комутацію між мережами різних типів, зокрема Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI і ATM. При цьому основним механізмом комутації таких пристроїв є комутаційна структура ATM. Розглянемо архітектуру таких пристроїв на прикладі Centillion 100 компанії Bay Networks.

Комутація здійснюється за допомогою наступних трьох апаратних компонентів (див. рисунок 2):

(1x1)

Малюнок 2.
У комутаторах старшого класу комутація осередків використовується все частіше завдяки її високій швидкості та простоті міграції до ATM.

Кожен модуль комутатора має порти вводу/виводу, буферну пам'ять та CellManager ASIC. Крім того, кожен модуль для локальної мережі має також процесор RISC для здійснення комутації кадрів між локальними портами та збирача/розбирача пакетів для перетворення кадрів та осередків один в одного. Всі модулі можуть самостійно здійснювати комутацію між своїми портами, тому лише трафік, призначений іншим модулям, передається через об'єднувальну панель.

Кожен модуль підтримує власну таблицю адрес, а головний керуючий процесор зводить в одну загальну таблицю, завдяки чому окремий модуль може бачити мережу загалом. Якщо, наприклад, модуль Ethernet отримує пакет, він визначає, кому цей пакет адресовано. Якщо адреса знаходиться в локальній таблиці адрес, RISC-процесор здійснює комутацію пакета між локальними портами. Якщо адресат знаходиться на іншому модулі, то збирач/розбірник перетворює пакет на комірки. CellManager вказує маску адресата для ідентифікації модуля(-ів) та порту(-ів), яким призначений корисний вантаж осередків. Кожен модуль, біт маски плати якого заданий масці адресата, копіює осередок в локальну пам'ять і передає дані на відповідний вихідний порт відповідно до заданих біт маски портів.

ПОБУДУВАННЯ ВІРТУАЛЬНИХ МЕРЕЖ

Крім підвищення продуктивності, комутатори дозволяють створювати віртуальні мережі. Одним із методів створення віртуальної мережіє створення широкомовного домену у вигляді логічного з'єднання портів усередині фізичної інфраструктури комунікаційного устрою (це то, можливо як інтелектуальний концентратор - конфігураційна комутація, і комутатор - комутація кадрів). Наприклад, непарні порти восьмипортового пристрою приписуються до однієї віртуальної мережі, а парні - до іншої. В результаті станція в одній віртуальній мережі виявляється ізольованою від станцій до іншої. Недолік такого методу організації віртуальної мережі полягає в тому, що всі станції, підключені до одного і того ж порту, повинні належати до однієї віртуальної мережі.

Інший спосіб створення віртуальної мережі базується на MAC-адресах приєднаних пристроїв. При такому способі організації віртуальної мережі будь-який співробітник може підключати, наприклад, свій портативний комп'ютердо будь-якого порту комутатора, і він автоматично визначатиме належність його користувача до тієї чи іншої віртуальної мережі на основі MAC-адреси. Такий метод дозволяє також користувачам, підключеним до одного порту комутатора, належати до різних віртуальних мереж. Докладніше про віртуальні мережі див. статтю А. Авдуєвського "Такі реальні віртуальні мережі" у березневому номері LAN за цей рік.

КОМУТАЦІЯ ТРЕТЬОГО РІВНЯ

За всіх їх переваг комутатори мають один істотний недолік: вони не в змозі захистити мережу від лавин широкомовних пакетів, а це веде до непродуктивного завантаження мережі і збільшення часу відгуку. Маршрутизатори можуть контролювати та фільтрувати непотрібний широкомовний трафік, але вони працюють на порядок повільніше. Так, згідно з документацією Case Technologies, типова продуктивність маршрутизатора становить 10 000 пакетів на секунду, а це не йде в жодне порівняння з аналогічним показником комутатора - 600 000 пакетів на секунду.

В результаті багато виробників стали вбудовувати в комутатори функції маршрутизації. Щоб робота комутатора не сповільнилася істотно, застосовуються різні методи: наприклад, і комутація другого рівня, і комутація третього рівня реалізуються безпосередньо в апаратному забезпеченні (в інтегральних схемах ASIC). Різні виробникиназивають цю технологію по-різному, але мета одна: маршрутизатор комутатор повинен виконувати функції третього рівня з тією ж швидкістю, що і функції другого рівня. Важливим фактором є і ціна такого пристрою в розрахунку на порт: вона теж має бути невисокою, як і у комутаторів (див. статтю Ніка Ліппіса в наступному номері журналу LAN).

ВИСНОВОК

Комутатори і конструктивно, і функціонально дуже різноманітні; в одній невеликій статті неможливо охопити усі їхні аспекти. У наступному уроці ми докладно розглянемо комутатори ATM.

Дмитро Ганьжа – відповідальний редактор LAN. З ним можна зв'язатися на адресу: [email protected].

Комутатори у локальній мережі

У переважній кількості домашніх локальних мереж з активного обладнаннявикористовується лише бездротовий роутер. Однак, якщо вам потрібно більше чотирьох провідних підключеньпотрібно додати мережевий комутатор (хоча сьогодні є роутери і на сім-вісім портів для клієнтів). Другою поширеною причиною для придбання цього обладнання є зручніше розведення мережі. Наприклад, ви можете встановити комутатор біля ТБ, підключити до нього один кабель від роутера, а інші порти — сам телевізор, медіаплеєр, ігрову приставку та інше обладнання.

Найпростіші моделі мережних комутаторів мають лише буквально пару ключових характеристик- Число портів та їх швидкість. А враховуючи сучасні вимоги та розвиток елементної бази, можна говорити про те, що якщо не варто цілі економії за будь-яку ціну чи якихось специфічних вимог, варто купувати моделі з гігабітними портами. Мережі FastEthernet зі швидкістю 100 Мбіт/с сьогодні звичайно використовуються, але малоймовірно, що користувачі зіткнуться з проблемою нестачі портів на роутері. Хоча, звичайно, це можливо, якщо згадати продукти деяких відомих виробників на один або два порти для локальної мережі. Тим більше тут буде доречним застосування гігабітного комутатора для збільшення продуктивності всієї дротової локальної мережі.

Крім цього, при виборі можна враховувати бренд, матеріал і дизайн корпусу, варіант реалізації блоку живлення (зовнішній або внутрішній), наявність і розташування індикаторів та інші параметри. Що дивно, звична за багатьма іншими пристроями характеристика швидкості роботи в даному випадку практично не має сенсу, про що нещодавно вийшов. У тестах передачі даних моделі абсолютно різних категорій та вартості показують однакові результати.

У цій статті ми вирішили коротко розповісти про те, що може бути цікавого і корисного в «справжніх» комутаторах другого рівня (Level 2). Звичайно, цей матеріал не претендує на максимально докладний і глибокий виклад теми, але, хочеться сподіватися, буде корисним тим, хто зустрівся з серйознішими завданнями або вимогами при побудові своєї локальної мережі в квартирі, будинку або офісі, ніж поставити роутер і налаштувати Wi- Fi. Крім того, багато тем будуть викладені у спрощеному форматі, що відображатиме лише основні моменти в цікавій та різноманітній темі комутації мережних пакетів.

Попередні статті серії «Будуємо домашню мережу» доступні за посиланнями:

Крім того, корисна інформаціяпро побудову мереж доступна у цьому підрозділі.

Теорія

Для початку пригадаємо, як працює "звичайний" мережний комутатор.

Ця "коробочка" має невеликі розміри, кілька портів RJ45 для підключення мережевих кабелів, набір індикаторів та вхід живлення. Вона працює відповідно до запрограмованих виробником алгоритмів і не має будь-яких доступних для користувача налаштувань. Використовується принцип «підключив кабелі – увімкнув живлення – працює». Кожен пристрій (точніше його мережевий адаптер) у локальній мережі має унікальну адресу - MAC-адресу. Він складається із шести байтів і записується у форматі "AA:BB:CC:DD:EE:FF" з шістнадцятковими цифрами. Дізнатися його можна програмним способомабо підглянути на інформаційній табличці. Формально вважається, що ця адреса видана виробником на етапі виробництва і є унікальною. Але в деяких випадках це не так (унікальність потрібно тільки в межах локального сегмента мережі, а поміняти адресу можна легко в багатьох операційних системах). До речі, за першими трьома байтами іноді можна назва творця чіпа або навіть всього пристрою.

Якщо для глобальної мережі (зокрема Інтернет), адресація пристроїв та обробка пакетів здійснюється на рівні IP-адрес, то в кожному окремому локальному сегменті мережі для цього застосовуються MAC-адреси. Усі пристрої однієї локальної мережі повинні мати різні MAC-адреси. Якщо це не так - будуть проблеми з доставкою мережних пакетів та роботою мережі. При цьому даний низький рівень обміну інформацією реалізований всередині мережевих стеків операційних систем і користувачу не потрібно взаємодіяти з ним. Мабуть, насправді поширені буквально пара ситуацій, де може використовуватися MAC-адреса. Наприклад, при заміні роутера на новому пристрої вказати ту ж MAC-адресу порту WAN, що була на старому. Другий варіант — увімкнення на роутері фільтрів MAC-адресою для блокування доступу до Інтернету або Wi-Fi.

Звичайний мережевий комутатор дозволяє об'єднати кілька клієнтів реалізації обміну з-поміж них мережевим трафіком. Причому кожному порту може бути підключений як один комп'ютер чи інший пристрій-клієнт, а й інший комутатор зі своїми клієнтами. Грубо схема роботи комутатора виглядає наступним чином: при вступі на порт пакета він запам'ятовує MAC відправника і записує його в таблицю «клієнти на цьому фізичному порту», ​​адреса одержувача перевіряється за іншими такими ж таблицями і при його знаходженні в одній з них пакет відправляється в відповідний фізичний порт. Додатково передбачені алгоритми виключення петель, пошуку нових пристроїв, перевірки зміни пристроєм порту та інші. Для реалізації цієї схеми не потрібна будь-яка складна логіка, все працює на досить простих і недорогих процесорах, так що, як ми говорили вище, навіть молодші моделі здатні показати максимальні швидкості.

Керовані або звані іноді «розумними» (Smart) комутатори значно складніші. Вони можуть використовувати більше інформації з мережевих пакетів для реалізації складніших алгоритмів їх обробки. Деякі з цих технологій можуть виявитися корисними і для домашніх користувачів «високого рівня» або з підвищеними вимогами, а також для вирішення деяких спеціальних завдань.

Комутатори другого рівня (Level 2, рівень каналу даних) здатні враховувати при комутації пакетів інформацію, що знаходиться всередині деяких полів мережевих пакетів, зокрема VLAN, QoS, мультикаст та інших. Саме про такий варіант ми й поговоримо у цій статті. Більш складні моделі третього рівня (Level 3) можуть вважатися маршрутизаторами, оскільки вони оперують IP-адресами і працюють з протоколами третього рівня (зокрема RIP і OSPF).

Звернімо увагу, що єдиного універсального та стандартного набору можливостей керованих комутаторів немає. Кожен виробник складає власні лінійки продуктів, виходячи зі свого уявлення про вимоги споживачів. Так що в кожному випадку варто звертати увагу на специфікації конкретного продукту та їхню відповідність поставленим завданням. Про жодні «альтернативні» прошивки з ширшими можливостями тут, звичайно, не йдеться.

Як приклад, ми використовуємо пристрій Zyxel GS2200-8HP. Ця модель давно представлена ​​на ринку, але цілком підійде для цієї статті. Сучасні продукти цього сегмента від Zyxel загалом забезпечують подібні можливості. Зокрема, актуальний пристрій такої конфігурації пропонується під артикулом GS2210-8HP.

Zyxel GS2200-8HP є восьмипортовим (у серії є версія і на 24 порти) керований гігабітний комутатор Level 2, в якому також є підтримка PoE і суміщені порти RJ45/SFP, а також деякі функції більше високих рівнівкомутації.

За форматом його можна назвати настільною моделлю, але в комплекті поставки передбачено додаткове кріплення для встановлення у стандартну 19″ стійку. Корпус виготовлений із металу. На правому торці ми бачимо решітку вентиляції, а з протилежного боку встановлені два невеликі вентилятори. Ззаду присутні лише вхід мережевого кабелю для вбудованого блока живлення.

Всі підключення традиційно для такого обладнання здійснюються з лицьового боку для зручності застосування у стійках із патч-панелями. Зліва знаходиться вставка з логотипом виробника і назвою пристрою, що підсвічується. Далі йдуть індикатори - живлення, система, тривога, світлодіоди статусу/активності та подачі живлення для кожного порту.

Слідом встановлені основні вісім мережних роз'ємів, а після них два RJ45 і два дублюючі SFP з власними індикаторами. Подібні рішення є ще однією характерною особливістюподібних пристроїв. Зазвичай SFP використовується для підключення оптичних ліній зв'язку. Основною їх відмінністю від звичної кручений пари є можливість роботи на суттєво великих відстанях- До десятків кілометрів.

Через те, що тут можуть використовуватись різні типифізичних ліній, безпосередньо в комутаторі встановлені порти стандарту SFP, які необхідно довстановлювати спеціальні модулі-трансівери, а вже до них підключаються оптичні кабелі. При цьому порти, що отримуються, не відрізняються за своїми можливостями від інших, звичайно якщо не вважати відсутності підтримки PoE. Їх також можна використовувати як об'єднання портів, сценарії з VLAN та інші технології.

Завершує опис консольний послідовний порт. Він застосовується для обслуговування та інших операцій. Зокрема зазначимо, що звичною для домашнього обладнаннякнопки скидання налаштувань тут немає. У складних випадках втрати контролю доведеться підключатися через послідовний порт і в режимі налагодження перезавантажувати весь конфігураційний файл.

Рішення підтримує адміністрування через Web та командний рядок, оновлення прошивки, протокол 802.1x для захисту від несанкціонованих підключень, SNMP для інтеграції в системи моніторингу, пакети з розміром до 9216 байт (Jumbo Frames) для збільшення продуктивності мережі, сервіси комутації другого рівня, можливість для зручності адміністрування.

З восьми основних портів половина підтримує PoE+ з подачею до 30 Вт на порт, інші чотири — PoE з 15,4 Вт. Максимальна споживана потужність становить 230 Вт, у тому числі до 180 Вт може віддаватися через PoE.

Електронна версія посібника користувача налічує понад три сотні сторінок. Так що описані в цій статті функції є лише невеликою частиною можливостей даного пристрою.

Управління та контроль

На відміну від простих мережних комутаторів, "розумні" мають засоби для віддаленого налаштування. У їхній ролі найчастіше виступає звичний Web-інтерфейс, а для «справжніх адмінів» передбачений доступ до командного рядка зі своїм інтерфейсом по telnet або ssh. Аналогічний командний рядок можна отримати через підключення до послідовного порту на комутаторі. Крім звички, робота з командним рядкоммає перевагу у вигляді зручної можливості автоматизації із застосуванням скриптів. Є також підтримка протоколу FTP, що дозволяє оперативно завантажувати файли нових прошивок та керувати конфігураціями.

Наприклад, ви можете перевіряти статус підключень, керувати портами та режимами, дозволяти або забороняти доступ і так далі. Крім того, цей варіант менш вимогливий до смуги пропускання (вимагає менше трафіку) і обладнання, що використовується для доступу. Але на скріншотах, звичайно, красивіше виглядає Web-інтерфейс, так що в цій статті для ілюстрацій будемо використовувати його. Захист забезпечується традиційним ім'ям/паролем адміністратора, є підтримка HTTPS, а також можна налаштувати додаткові обмеження доступу до управління комутатором.

Зауважимо, що на відміну від багатьох домашніх пристроїв, інтерфейс має явну кнопку збереження поточної конфігурації комутатора в його незалежну пам'ять. Також на багатьох сторінках можна використовувати кнопку Help для виклику контекстної підказки.

Ще один варіант контролю за роботою комутатора – використання протоколу SNMP. З використанням спеціалізованих програм, ви можете отримати інформацію про апаратний стан пристрою, наприклад, температуру або пропадання лінка на порту. Для великих проектів буде корисна реалізація спеціального режимукерування кількома комутаторами (кластером комутаторів) з єдиного інтерфейсу - Cluster Management.

Мінімальні початкові дії при запуску пристрою зазвичай включають оновлення прошивки, зміна пароля адміністратора і налаштування власної IP-адреси комутатора.

Крім того, зазвичай варто звернути увагу на такі опції, як мережеве ім'я, синхронізація вбудованого годинника, відправлення журналу подій на зовнішній сервер (наприклад, Syslog).

При плануванні схеми мережі та налаштувань комутатора рекомендується заздалегідь прорахувати та продумати всі моменти, оскільки пристрій не має вбудованих засобів контролю блокувань та протиріч. Наприклад, якщо ви «забудете», що раніше налаштовували агрегацію портів, то VLAN за їхньою ж участю можуть поводитися зовсім не так, як потрібно. Не говорячи вже про можливість втрати зв'язку з комутатором, що особливо неприємно при віддаленому підключенні.

Однією з базових розумних функцій комутаторів є підтримка технологій агрегації (об'єднання) мережевих портів. Також для цієї технології застосовують такі терміни, як транкінг (trunking), склеювання адаптерів (bonding), сполучення (teaming). У цьому випадку клієнти або інші комутатори підключаються до цього комутатора не одним кабелем, а кількома. Звичайно, для цього потрібно мати кілька мережевих карт на комп'ютері. Мережеві карти можуть бути як окремими, так і виконаними у вигляді однієї плати розширення з кількома портами. Зазвичай у цьому сценарії йдеться про дві або чотири лінки. Основні завдання, що вирішуються таким чином, — збільшення швидкості мережного підключеннята збільшення його надійності (дублювання). Комутатор може підтримувати відразу кілька подібних з'єднань залежно від апаратної конфігурації, зокрема, числа фізичних портів і потужності процесора. Одним із варіантів є з'єднання за такою схемою пари комутаторів, що дозволить збільшити загальну продуктивністьмережі та виключити вузькі місця.

Для реалізації схеми бажано використовувати мережні карти, що явно підтримують цю технологію. Але у випадку, реалізація агрегації портів може бути виконано і програмному рівні. Ця технологія найчастіше реалізується через відкритий протокол LACP/802.3ad, який застосовується контролю стану лінків і управління ними. Але трапляються й окремі варіанти окремих вендорів.

На рівні операційної системи клієнтів після відповідної установки зазвичай просто з'являється новий стандартний мережевий інтерфейс, який має свої MAC- і IP-адреси, так що всі програми можуть працювати з ним без будь-яких спеціальних дій.

Відмовостійкість забезпечується наявністю декількох фізичних з'єднань пристроїв. При відмові з'єднання трафік автоматично перенаправляється по лінках, що залишилися. Після відновлення лінії знову включиться в роботу.

Щодо збільшення швидкості, то тут ситуація трохи складніша. Формально вважатимуться, що продуктивність множиться відповідно до числа використовуваних ліній. Проте реальне зростання швидкості приймання-передачі даних залежить від конкретних завдань та додатків. Зокрема, якщо йдеться про таке просте і поширене завдання, як читання файлів з мережного накопичувача на комп'ютері, то від об'єднання портів вона нічого не виграє, навіть якщо обидва пристрої підключені до комутатора кількома лінками. А от якщо об'єднання портів буде налаштоване на мережному накопичувачіі до нього звертатимуться одночасно кілька «звичайних» клієнтів, то цей варіант вже отримає суттєвий виграш у загальній продуктивності.

Деякі приклади використання та результати тестування наводяться у статті. Таким чином, можна говорити про те, що застосування технологій об'єднання портів у домашніх умовах буде корисним лише за наявності кількох швидких клієнтівта серверів, а також досить високого навантаження на мережу.

Налаштування агрегації портів у комутаторі зазвичай нескладне. Зокрема, на Zyxel GS2200-8HP потрібні параметри знаходяться в меню Advanced Application - Link Aggregation. Усього дана модельпідтримує до восьми груп. При цьому обмежень щодо складу груп немає — ви можете використовувати будь-який фізичний порт у будь-якій групі. Комутатор підтримує як статичну схему об'єднання портів, і LACP.

На сторінці статусу можна перевірити поточні призначення груп.

На сторінці параметрів вказуються активні групи та їх тип (застосовується для вибору схеми розподілу пакетів за фізичними лінками), а також призначення портів у потрібні групи.

При необхідності включаємо LACP для груп на третій сторінці.

Далі потрібно налаштувати аналогічні параметри пристрою з іншого боку лінка. Зокрема на мережному накопичувачі QNAP це робиться таким чином - заходимо в налаштування мережі, вибираємо порти та тип їхнього об'єднання.

Після цього можна перевірити статус портів на комутаторі та оцінити ефективність вирішення у ваших завданнях.

VLAN

При звичайній конфігурації локальної мережі мережні пакети, що «гуляють» по ній, використовують загальне фізичне середовище, як потоки людей на станціях пересадок у метро. Звичайно, комутатори у певному сенсі виключають попадання «чужих» пакетів на інтерфейс вашої мережевої карти, проте деякі пакети, наприклад широкомовні, здатні проникнути в будь-які куточки мережі. Незважаючи на простоту та високу швидкістьроботи даної схеми, трапляються ситуації, коли з деяких причин вам необхідно розділити певні види трафіку. Це може бути викликано вимогами безпеки чи необхідністю забезпечення вимог продуктивності чи пріоритезації.

Звичайно, ці питання можна вирішити створенням окремого сегменту фізичної мережі — зі своїми комутаторами та кабелями. Але не завжди це можна реалізувати. Тут може стати в нагоді технологія VLAN (Virtual Local Area Network) - логічної або віртуальної локальної комп'ютерної мережі. Для неї також може траплятися позначення 802.1q.

У грубому наближенні можна описати роботу даної технології, як використання додаткових «міток» для кожного пакету мережі при його обробці в комутаторі і на кінцевому пристрої. При цьому обмін даними працює лише в межах групи пристроїв з однаковими VLAN. Оскільки не все обладнання використовує VLAN, то в схемі також використовуються такі операції, як додавання та видалення тегів мережного пакета при їх проході через комутатор. Відповідно додається він при отриманні пакета з «звичайного» фізичного порту для відправки через мережу VLAN, а видаляється за необхідності передачі пакета з мережі VLAN на «звичайний» порт.

Як приклад використання даної технології можна згадати мультисервісні підключення операторів - коли по одному кабелю ви отримуєте доступ до Інтернету, IPTV і телефонію. Це зустрічалося раніше в ADSL-підключення, а сьогодні застосовується в GPON.

Розглянутий комутатор підтримує спрощений режим Port-based VLAN, коли поділ на віртуальні мережі проводиться на рівні фізичних портів. Ця схема менш гнучка, ніж 802.1q, але може бути зручною в деяких конфігураціях. Зазначимо, що цей режим взаємовиключний з 802.1q, а для вибору передбачено відповідний пункт у Web-інтерфейсі.

Для створення VLAN за стандартом 802.1q потрібно на сторінці Advanced Applications - VLAN - Static VLAN вказати ім'я віртуальної мережі, її ідентифікатор, а потім вибрати порти, що беруть участь у роботі, і їх параметри. Наприклад, при підключенні звичайних клієнтів варто прибирати з пакетів, що відправляються до них, мітки VLAN.

Залежно від того, чи це підключення клієнтів або з'єднання комутаторів, на сторінці Advanced Applications — VLAN — VLAN Port Settings потрібно налаштувати необхідні опції. Зокрема це стосується додавання міток до пакетів, що надходять на вхід, дозволі трансляції через порт пакетів без тегів або з іншими ідентифікаторами та ізоляції віртуальної мережі.

Контроль доступу та автентифікація

Технологія Ethernet спочатку не підтримувала засобів контролю доступу до фізичного середовища. Достатньо було включити пристрій до порту комутатора — і воно починало працювати у складі локальної мережі. У багатьох випадках цього достатньо, оскільки захист забезпечується складністю прямого фізичного підключення до мережі. Але сьогодні вимоги до мережевої інфраструктури суттєво змінилися і реалізація протоколу 802.1x дедалі частіше зустрічається у мережному обладнанні.

У цьому сценарії при підключенні до порту комутатора клієнт надає свої автентифікаційні дані і без підтвердження з боку сервера контролю доступу жодного обміну інформацією з мережею не відбувається. Найчастіше схема передбачає наявність зовнішнього сервера, такого як RADIUS або TACACS+. Використання 802.1x забезпечує також додаткові можливостіз контролю мережевої роботи. Якщо в стандартній схемі «прив'язатися» можна тільки до апаратного параметра клієнта (MAC-адреси), наприклад, для видачі IP, встановлення обмежень швидкості та прав доступу, то робота з обліковими записами користувачів буде зручніша у великих мережах, оскільки дозволяє забезпечити мобільність клієнтів та інші можливості верхнього рівня.

Для перевірки використовувався сервер RADIUS на мережному накопичувачі QNAP. Він виконаний у вигляді пакета, що окремо встановлюється, і має власну базу користувачів. Для зазначеного завдання він цілком підходить, хоча загалом можливостей у нього небагато.

Як клієнт виступав комп'ютер з Windows 8.1. Для використання 802.1x на ньому потрібно увімкнути один сервіс і після цього у властивостях мережевої карти з'являється нова закладка.

Зауважимо, що в даному випадку йдеться виключно про контроль доступу до фізичного порту комутатора. Крім того, не забуваємо, що необхідно забезпечити постійний та надійний доступ комутатора до сервера RADIUS.

Для реалізації цієї можливості у комутаторі є дві функції. Перша, найбільш проста, дозволяє обмежити вхідний та вихідний трафік на вказаному фізичному порту.

Також цей комутатор дозволяє використовувати пріоритезацію для фізичних портів. У цьому випадку жорстких меж для швидкості немає, але можна вибрати пристрої, трафік яких оброблятиметься в першу чергу.

Друга входить до більш загальну схемуз класифікацією комутованого трафіку за різними критеріями та є лише одним із варіантів її використання.

Спочатку на сторінці Classifier необхідно визначити правила класифікації трафіку. У них застосовуються критерії Level 2 – зокрема MAC-адреси, а також у цій моделі можна застосовувати і правила Level 3 – включаючи тип протоколу, IP-адреси та номери портів.

Далі на сторінці Policy Rule ви вказуєте необхідні дії з «відібраним» за вибраними правилами трафіком. Тут передбачено такі операції: встановлення мітки VLAN, обмеження швидкості, виведення пакета на заданий порт, встановлення поля пріоритету, відкидання пакета. Ці функції дозволяють, наприклад, обмежити швидкість обміну даними для даних клієнтів або сервісів.

Більш складні схеми можуть використовувати поля пріоритету 802.1p у пакетах мережі. Наприклад, ви можете вказати комутатор спочатку обробляти трафік телефонії, а перегляду сторінок в браузерах виставити найменший пріоритет.

PoE

Ще одна можливість, яка не відноситься безпосередньо до процесу комутації пакетів - забезпечення живлення клієнтських пристроїв через мережевий кабель. Часто це використовується для підключення IP-камер, телефонних апаратівта бездротових точок доступу, що дозволяє скоротити кількість проводів та спростити комутацію. При виборі такої моделі важливо враховувати кілька параметрів, основний з яких — стандарт, що використовується клієнтським обладнанням. Справа в тому, що деякі виробники використовують власні реалізації, які несумісні з іншими рішеннями і можуть призвести навіть до поломки «чужого» обладнання. Також варто виділяти «пасивний PoE», коли здійснюється передача живлення з відносно низькою напругою без зворотнього зв'язкута контролю одержувача.

Більш правильним, зручним і універсальним варіантом буде використання активного PoE, що працює за стандартами 802.3af або 802.3at і здатного передати до 30 Вт (у нових версіях стандартів зустрічаються і вищі значення). У цій схемі передавач та одержувач обмінюються між собою інформацією та узгодять необхідні параметри живлення, зокрема споживану потужність.

Для перевірки ми підключили до комутатора камеру Axis, сумісну з PoE 802.3af. На лицьовій панелі комутатора спалахнув відповідний індикатор подачі живлення на цей порт. Далі через Web-інтерфейс ми зможемо проконтролювати статус споживання портами.

Також цікава можливість керування подачею харчування на порти. Оскільки камера підключена одним кабелем і знаходиться в важкодоступному місці, для її перезавантаження при необхідності потрібно відключати цей кабель або на стороні камери або в комутаційній шафі. А тут ви можете зайти віддалено на будь-який комутатор доступним способомі просто зняти галочку "подавати харчування", а потім поставити її назад. Крім того, у параметрах PoE можна налаштувати систему пріоритетів для надання живлення.

Як ми писали раніше, ключовим полем мережевих пакетів у цьому обладнанні є MAC-адреса. Керовані комутатори часто мають набір сервісів, орієнтованих використання цієї інформації.

Наприклад, модель, що розглядається, підтримує статичне призначення MAC-адрес на порт (зазвичай ця операція відбувається автоматично), фільтрацію (блокування) пакетів за MAC-адресами відправника або одержувача.

Крім того, ви можете обмежити кількість реєстрацій MAC-адрес клієнтів на порту комутатора, що також можна вважати додатковою опцією підвищення безпеки.

Більшість мережевих пакетів третього рівня зазвичай односпрямовані – йдуть від одного адресата до одного одержувача. Але деякі послуги застосовують технологію мультикаст, коли одержувачів в одного пакета відразу кілька. Найбільш відомий приклад – це IPTV. Використання мультикаст дозволяє істотно скоротити вимоги до смуги пропускання за необхідності доставки інформації великому числу клієнтів. Наприклад, мультикаст 100 ТБ каналів з потоком 1 Мбіт/с вимагатиме 100 Мбіт/с за будь-якої кількості клієнтів. Якщо використовувати стандартну технологію, то 1000 клієнтів зажадали б 1000 Мбіт/с.

Не будемо вдаватися до подробиць роботи IGMP, відзначимо тільки можливість тонкого налаштування комутатора для ефективної роботипри великому навантаженні цього типу.

У складних мережах можуть застосовуватися спеціальні протоколи контролю за проходження мережевих пакетів. Зокрема, вони дозволяють виключити топологічні петлі (зациклювання пакетів). Цей комутатор підтримує STP, RSTP і MSTP і має гнучкі налаштування їх роботи.

Ще однією затребуваною у великих мережах функцією є захист від ситуацій типу «широкомовний шторм». Це поняття характеризує істотне збільшення широкомовних пакетів у мережі, які блокують проходження «звичайного» корисного трафіку. Найбільш простим способомборотьби з цим є встановлення обмежень на обробку певної кількості пакетів на секунду для портів комутатора.

Додатково у пристрої є функція Error Disable. Вона дозволяє комутатору відключати порти у разі виявлення на них надмірного службового трафіку. Це дозволяє зберегти продуктивність та забезпечити автоматичне відновлення роботи після виправлення проблеми.

Ще одне завдання, пов'язане скоріше з вимогами безпеки — моніторинг всього трафіку. У звичайному режимі комутатор реалізує схему відправлення пакетів безпосередньо їх одержувачам. "Впіймати" на іншому порту "чужий" пакет неможливо. Для реалізації цього завдання використовується технологія «дзеркалювання» портів — на вибраних портах комутатора підключається контрольне обладнання і налаштовується відправка на цей порт всього трафіку із зазначених інших портів.

Функції IP Source Guard, DHCP Snooping ARP Inspection також орієнтовані підвищення безпеки. Перша дозволяє налаштувати фільтри за участю MAC, IP, VLAN та номери порту, через які проходитимуть усі пакети. Друга захищає протокол DHCP, третя автоматично блокує неавторизованих клієнтів.

Висновок

Безумовно, описані вище можливості становлять лише дещицю від доступних сьогодні на ринку технологій мережевої комутації. І навіть із цього невеликого спискузнайти реальне застосуванняу домашніх користувачів можуть далеко не всі з них. Мабуть найбільш поширеними можна назвати PoE (наприклад, для живлення мережевих відеокамер), об'єднання портів (у випадку великої мережіта необхідності швидкого обміну трафіком), контроль трафіку (для забезпечення роботи потокових додатків за високого навантаження на канал).

Звичайно, зовсім не обов'язково для вирішення цих завдань використовувати саме устрою бізнес-рівня. Наприклад, у магазинах можна знайти звичайний комутатор з PoE, об'єднання портів є і в деяких топових роутерах, пріоритезація також починає зустрічатися в деяких моделях з швидкими процесорамита якісним програмним забезпеченням. Але, на наш погляд, варіант придбання професійнішого обладнання, в тому числі і на вторинному ринку, цілком можна розглядати і для домашніх мереж з підвищеними вимогами до продуктивності, безпеки та керованості.

До речі, насправді, є ще один варіант. Як ми говорили вище у всіх «розумних» комутаторах, безпосередньо «розуму» може бути різна кількість. А у багатьох виробників є серії продуктів, які цілком укладаються в домашній бюджеті при цьому здатні забезпечити багато з описаних вище можливостей. Як приклад можна згадати Zyxel GS1900-8HP.

Ця модель має компактний металевий корпус та зовнішній блок живлення, в ній встановлено вісім гігабітних портів з PoE, а для налаштування та керування передбачено Web-інтерфейс.

Прошивка пристрою підтримує агрегацію портів з LACP, VLAN, обмеження швидкості портів, 802.1x, віддзеркалення портів та інші функції. Але на відміну від описаного вище «справжнього керованого комутатора», це налаштовується виключно через Web-інтерфейс і, при необхідності, навіть з використанням помічника.

Звичайно, не йдеться про близькість цієї моделі описаного вище пристрою за своїми можливостями в цілому (зокрема, тут відсутні засоби класифікації трафіку та функції Level 3). Швидше, це просто більш підходящий для домашнього користувача варіант. Аналогічні моделі можна знайти у каталогах та інших виробників.

Як вибрати комутатор при існуючій різноманітності? Функціональність сучасних моделейдуже різна. Можна придбати як найпростіший некерований свитч, так і багатофункціональний керований комутатор, який відрізняється від повноцінного роутера. Як приклад останнього можна навести Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN із нової лінійки Cloud Router Switch. Відповідно, і ціна таких моделей буде набагато вищою.

Тому при виборі комутатора насамперед потрібно визначитися, які з функцій та параметрів сучасних світчів вам необхідні, а за які не варто переплачувати. Але спочатку – трохи теорії.

Види комутаторів

Однак якщо раніше керовані комутаторивідрізнялися від некерованих, у тому числі, ширшим набором функцій, то зараз різниця може бути лише у можливості чи неможливості віддаленого керуванняпристроєм. В іншому - навіть у найпростіші моделі виробники додають додатковий функціонал, часто підвищуючи їх вартість.

Тому на НаразіНайбільш інформативна класифікація комутаторів за рівнями.

рівні комутаторів

Для того, щоб вибрати комутатор, що оптимально підходить під наші потреби, потрібно знати його рівень. Цей параметр визначається на підставі того, яку мережеву модель OSI (передача даних) використовує пристрій.

• Пристрої першого рівня, що використовують фізичнупередачу даних вже практично зникли з ринку. Якщо хтось ще пам'ятає хаби - то це якраз приклад фізичного рівняколи інформація передається суцільним потоком.
• Рівень 2. До нього відносяться практично всі некеровані комутатори. Використовується так звана канальнаМережеві моделі. Пристрої поділяють інформацію на окремі пакети (кадри, фрейми), перевіряють їх і направляють конкретному девайсу-одержувачу. Основа розподілу інформації в комутаторах другого рівня – MAC-адреси. З них свитч складає таблицю адресації, запам'ятовуючи, якому порту яка MAC-адреса відповідає. ІР-адреси вони не розуміють.

• Рівень 3. Вибравши такий комутатор, ви отримуєте пристрій, який працює з IP-адресами. А також підтримує безліч інших можливостей роботи з даними: перетворення логічних адрес на фізичні, мережеві протоколи IPv4, IPv6, IPX і т.д., з'єднання pptp, pppoe, vpn та інші. На третьому, мережевомуНа рівні передачі даних працюють практично всі маршрутизатори і найбільш "просунута" частина комутаторів.

• Рівень 4. Мережева модель OSI, яка тут використовується, називається транспортної. Навіть не всі роутери випускаються за допомогою цієї моделі. Розподіл трафіку відбувається на інтелектуальному рівні - пристрій вміє працювати з додатками та на підставі заголовків пакетів з даними спрямовувати їх на потрібну адресу. Крім того, протоколи транспортного рівня, наприклад TCP, гарантують надійність доставки пакетів, збереження певної послідовності їх передачі та вміють оптимізувати трафік.

Вибираємо комутатор - читаємо характеристики

Як вибрати комутатор за параметрами та функціями? Розглянемо, що мається на увазі під деякими з найпоширеніших позначень у характеристиках. До базових параметрів відносяться:

Кількість портів. Їхня кількість варіюється від 5 до 48. При виборі комутатора краще передбачити запас для подальшого розширення мережі.

Базова швидкість передачі даних. Найчастіше ми бачимо позначення 10/100/1000 Мбіт/сек – швидкості, які підтримує кожен порт пристрою. Т. е. Вибраний комутатор може працювати зі швидкістю 10 Мбіт/сек, 100 Мбіт/сек або 1000 Мбіт/сек. Досить багато моделей, що оснащені і гігабітними, і портами 10/100 Мб/сек. Більшість сучасних комутаторів працюють за стандартом IEEE 802.3 Nway автоматично визначаючи швидкість портів.

Пропускна спроможність та внутрішня пропускна спроможність.Перша величина, яка називається ще комутаційною матрицею - це максимальний обсяг трафіку, який може бути пропущений через комутатор в одиницю часу. Обчислюється дуже просто: у портів x швидкість порту x 2 (дуплекс). Наприклад, 8-портовий гігабітний комутатор має пропускну здатність 16 Гбіт/сек.
Внутрішня пропускна здатність зазвичай позначається виробником і потрібна лише для порівняння з попередньою величиною. Якщо заявлена ​​внутрішня пропускна здатність менша за максимальну - пристрій буде погано справлятися з великими навантаженнями, гальмувати і зависати.

Автоматичне визначення MDI/MDI-X. Це автовизначення та підтримка обох стандартів, за якими була обтиснута кручена пара, без необхідності ручного контролю з'єднань.

Слоти розширення. Можливість підключення додаткових інтерфейсів, наприклад оптичних.

Розмір таблиці MAC-адрес. Для вибору комутатора важливо заздалегідь прорахувати необхідний розмір таблиці, бажано з урахуванням майбутнього розширення мережі. Якщо записів у таблиці не вистачатиме, комутатор записуватиме нові поверх старих, і це гальмуватиме передачу даних.

Форм-фактор. Комутатори випускаються у двох різновидах корпусу: настільний/настінний варіант розміщення та для стійки. В останньому випадку прийнято стандартний розмір пристрою -19-дюймів. Спеціальні вушка для кріплення у стійку можуть бути знімними.

Вибираємо комутатор з потрібними нам функціями для роботи з трафіком

Управління потоком ( Flow Control, Протокол IEEE 802.3x).Передбачає узгодження прийому-відправлення даних між пристроєм, що відправляє, і комутатором при високих навантаженнях, щоб уникнути втрат пакетів. Функція підтримується майже кожним світчем.

Jumbo Frame- Збільшені пакети.Застосовується для швидкостей від 1 гбіт/сек і вище, дозволяє прискорити передачу даних за рахунок зменшення кількості пакетів та часу на їхню обробку. Функція є майже у кожному комутаторі.

Режими Full-duplex та Half-duplex. Практично всі сучасні свити підтримують автоузгодження між напівдуплексом і повним дуплексом (передача даних тільки в один бік, передача даних в обидві сторони одночасно), щоб уникнути проблем у мережі.

Пріоритезація трафіку (стандарт IEEE 802.1p)- пристрій вміє визначати важливіші пакети (наприклад, VoIP) та надсилати їх насамперед. Вибираючи комутатор для мережі, де вагому частину трафіку складатиме аудіо або відео, варто звернути увагу на цю функцію

Підтримка VLAN(стандарт IEEE 802.1q). VLAN – зручний засіб для розмежування окремих ділянок: внутрішньої мережі підприємства та мережі загального користування для клієнтів, різних відділів тощо.

Для забезпечення безпеки всередині мережі, контролю або перевірки продуктивності мережного обладнання може використовуватися дзеркаловання (дублювання трафіку). Наприклад, вся надходить інформація відправляється однією порт для перевірки чи записи певним ПЗ.

Перенаправлення портів. Ця функція може знадобитися для розгортання сервера з доступом до Інтернету, або для онлайн-ігор.

Захист від "петель" - функції STP та LBD. Особливо важливі під час виборів некерованих комутаторів. У них виявити петлю, що утворилася, - кільцева ділянка мережі, причину багатьох глюків і зависань - практично неможливо. LoopBack Detection автоматично блокує порт, на якому відбулося утворення петлі. Протокол STP (IEEE 802.1d) та його більш досконалі нащадки – IEEE 802.1w, IEEE 802.1s – діють трохи інакше, оптимізуючи мережу під деревоподібну структуру. Спочатку у структурі передбачені запасні, закільцьовані гілки. За замовчуванням вони відключені, і комутатор запускає їх лише тоді, коли відбувається розрив зв'язку якоїсь основний лінії.

Агрегування каналів (IEEE 802.3ad). Підвищує пропускну здатність каналу, поєднуючи кілька фізичних портів в один логічний. Максимальна пропускна спроможність за стандартом – 8 Гбіт/сек.

Стекування. Кожен виробник використовує власні розробки стекування, але загалом ця функція позначає віртуальне об'єднання кількох комутаторів в один логічний пристрій. Мета стекування - отримати більше портів, ніж це можливо при використанні фізичного світчу.

Функції комутатора для моніторингу та діагностики несправностей

Багато комутаторів визначають несправність кабельного з'єднання, зазвичай при включенні пристрою, а також вид несправності - обрив жили, коротке замиканняі т.п. Наприклад, у D-Link передбачені спеціальні індикатори на корпусі:

Захист від вірусного трафіку (Safeguard Engine). Методика дозволяє підвищити стабільність роботи та захистити центральний процесор від перевантажень "сміттєвим" трафіком вірусних програм.

Функції електроживлення

Енергозбереження.Як вибрати комутатор, який заощаджуватиме вам електроенергію? Звертайте увагуе на наявність функцій енергозбереження. Деякі виробники, наприклад D-Link, випускають комутатори із регулюванням споживання електроенергії. Наприклад, розумний свитч моніторить підключені до нього пристрої, і якщо в даний момент якийсь із них не працює, відповідний порт переводиться в "сплячий режим".

Power over Ethernet (PoE, стандарт IEEE 802.af). Комутатор з використанням цієї технології може живити підключені до нього пристрої по кручений парі.

Вбудований грозозахист. Дуже потрібна функція, проте треба пам'ятати, що такі комутатори мають бути заземлені, інакше захист не діятиме.

Логічна топологія мережі Ethernet - це шина з множинним доступом, у якій всі пристрої використовують загальний доступдо одного і того ж середовищі передачі. Ця логічна топологія визначає, як вузли в мережі переглядають та обробляють кадри, що відправляються та одержуються в цій мережі. Тим не менш, в даний час практично у всіх мережах Ethernet використовується фізична топологія типу "зірка" або "розширена зірка". Це означає, що в більшості мереж Ethernet кінцеві пристрої зазвичай підключаються до комутатора LAN рівня 2 за принципом «точка-точка».

Комутатор LAN 2 рівня здійснює комутацію і фільтрацію тільки на основі МАС-адреси канального рівня моделі OSI. Комутатор повністю прозорий для мережевих протоколів та додатків користувача. Комутатор рівня 2 створює таблицю МАС-адрес, яку надалі використовує прийняття рішень про пересилання пакетів. У процесі передачі між незалежними IP-подсетями комутатори рівня 2 покладаються на маршрутизатори.

Комутатори використовують MAC-адреси для передачі даних через мережу через свою комутуючу матрицю на відповідний порт у напрямку вузла призначення. Комутуюча матриця являє собою інтегровані канали і засоби машинного програмування, що доповнюють, що дозволяє контролювати шляхи проходження даних через комутатор. Щоб комутатор зміг зрозуміти, який порт необхідно використовувати для передачі кадру одноадресної розсилки, спочатку необхідно дізнатися, які вузли є на кожному з його портів.

Комутатор визначає спосіб обробки вхідних кадрів, використовуючи при цьому власну таблицю МАС-адрес. Він створює власну таблицю MAC-адрес, додаючи до неї MAC-адреси вузлів, які підключені до кожного з його портів. Після внесення MAC-адреси для того чи іншого вузла, підключеного до певного порту, комутатор зможе відправляти призначений для цього вузла трафік через порт, який зіставлений з вузлом для подальших передач.

Якщо комутатор отримує кадр даних, для якого в таблиці немає MAC-адреси призначення, він пересилає цей кадр на всі порти, за винятком того, на якому цей кадр був прийнятий. Якщо від вузла призначення надходить відповідь, комутатор вносить MAC-адресу вузла в таблицю адрес, використовуючи дані з поля адреси джерела кадру. У мережах з кількома підключеними комутаторами таблиці MAC-адрес вносяться кілька MAC-адрес портів, що з'єднують комутатори, які відображають елементи за межами вузла. Як правило, порти комутатора, які використовуються для підключення двох комутаторів, мають кілька MAC-адрес, внесених до відповідної таблиці.

У минулому комутатори використовували один із наступних способів пересилання для комутації даних між мережними портами:

Комутація з буферизацією

Комутація без буферизації

При комутації з буферизацією, коли комутатор отримує кадр, він зберігає дані у буфері до того часу, поки не буде отримано весь кадр. Під час збереження комутатор аналізує кадр, щоб отримати інформацію про його адресат. При цьому комутатор також перевіряє наявність помилок, використовуючи кінцеву частину кадру Ethernet циклічного контролю надмірності (CRC).

При використанні комутації без буферизації комутатор обробляє дані в міру їх надходження навіть у тому випадку, якщо передача ще не завершена. Комутатор додає до буфера саме таку кількість кадру, яка потрібна для читання MAC-адреси призначення, щоб він зміг визначити, на який порт пересилати дані. MAC-адреса призначення вказана в 6 байтах кадру після преамбули. Комутатор шукає MAC-адресу призначення в таблиці комутації, визначає порт вихідного інтерфейсу і направляє кадр на свій вузол призначення через виділений порт комутатора. Комутатор не перевіряє кадр на наявність будь-яких помилок. Оскільки комутатору не потрібно чекати додавання до буфера всього кадру цілком, і при цьому він не виконує перевірку помилок, комутація без буферизації відбувається швидше, ніж комутація з буферизацією. Тим не менш, оскільки комутатор не перевіряє помилки, він пересилає пошкоджені кадри по всій мережі. При пересиланні пошкоджені кадри зменшують пропускну здатність. Зрештою мережева плата призначення відхиляє пошкоджені кадри.

Модульні комутаторипропонують велику гнучкість конфігурації. Як правило, вони поставляються з шасі різного розміру, що дозволяє встановлювати кілька модульних лінійних плат. Порти фактично розміщуються на лінійних платах. Лінійна плата вставляється в шасі комутатора подібно до плат розширення, що встановлюються в ПК. Чим більше шасі, тим більше модулів воно підтримує. Як показано на малюнку, на вибір пропонується безліч різних розмірів шасі. Якщо ви придбали модульний комутатор з 24-портовою лінійною платою, можна легко встановити ще одну таку ж плату, в результаті чого загальна кількість портів буде збільшена до 48.