03 июля 2017

Что такое сетевой коммутатор?

Виды коммутаторов и их функции

Коммутатор – это устройство обеспечивающее соединение узлов компьютерной сети для организации единой системы доступа пользователей к программным, техническим и информационным ресурсам. Узлом сети считается любое устройство с IP-адресом способное совершать обмен данными.

switch.gif Основой для разработки коммутаторов послужила технология сетевого моста, которая подразумевают последовательную передачу пакетов информации. Коммутаторы, как устройства следующего поколения, обеспечивают одновременную передачу пакетов данных для всех своих портов.

Принцип функционирования коммутатора

Принцип работы коммутатора основывается на заполнении логической матрицы MAC-адресами в контентно-адресуемой памяти устройства. Каждый из адресов соответствует определенному узлу сети и ему назначается отдельный порт коммутации. Для того чтобы заполнить матрицу MAC-адресами, при первом включении устройство отправляет входящие на один из портов фреймы (или их еще называют «кадры») с данными на все остальные существующие порты. После анализа всех фреймов, коммутатор заполняет таблицу MAC-адресами хостов сети и локализует трафик.

Типология коммутаторов

Коммутаторы подразделяются по степени управляемости:

  1. Неуправляемые коммутаторы – устройства, независимо управляющие передачей пакетов с данными, без вмешательства пользователя. Такие модели подойдут для домашнего использования и для небольших компаний. Недостаток неуправляемых коммутаторов – небольшая производительность, которая затрудняет администрирование сети и существенно ограничивает их использование.
  2. Управляемые коммутаторы – это модели коммутаторов, поддерживающие помимо автономного режима работы еще и пользовательское управление. Данная функция упрощает администрирование сети и увеличивает производительность устройства по сравнению с неуправляемыми аналогами. Такие коммутаторы подходят для установки на больших предприятиях, обеспечивая стабильную и быструю работу компьютерной сети.

Классификация коммутационных устройств по уровням OSI:

  • 2 уровень - коммутаторы. Обеспечивается работа только в одном сегменте локальной сети (Ethernet) с MAC-адресами хостов. IP-адреса не поддерживаются.
  • 3 уровень - маршрутизаторы. Устройства обладают бóльшими возможностями и поддерживают сетевые протоколы IPv4, IPv6, IPX и др., опознавание IP-адресов и сетевые протоколы типа PPTP, PPPoE, VPN и др.
  • 4 уровень - маршрутизаторы с расширенным функционалом. Такие устройства идентифицируют трафик приложений благодаря опознаванию IP-адресов, битов SYN/FIN и портов протоколов TCP/UDP. Подобные коммутаторы самостоятельно перенаправляют сетевой трафик исходя из анализа входных данных.

По способу коммутации:

  1. Store-and-Forward – коммутатор с промежуточным хранением данных, то есть устройство полностью считывает фрейм. При отсутствии ошибок устройство отсылает фрейм по выбранному порту.
  2. Cut-through – коммутатор со сквозной передачей данных. Такие модели уменьшают задержку за счет того, что коммутатор прочитывает адрес фрейма и сразу же отсылает его. В таком случае проверка на присутствие ошибок не производится.
  3. Fragment-free – коммутатор с бесфрагментной передачей данных, осуществляет фильтрацию фрагментов коллизий первых 64 байтов фрейма и затем выполняет сквозную коммутацию. Такой режим также называется гибридным.

По ширине полосы пропускания каждого порта:

  • Ассиметричные коммутаторы, комбинирующие в одном устройстве порты с разной пропускной способностью, используются для сетевых потоков типа клиент-сервер.
  • Симметричные коммутаторы содержат порты только с идентичной пропускной способностью.

Выбор коммутатора

iPECS-CM.jpgПрежде чем купить подходящий коммутатор, необходимо составить план будущей сети и определиться с ее основными характеристиками. Рекомендуется обратить более пристальное внимание на следующие критерии.

Количество портов. Рекомендуется выбирать коммутатор с некоторым запасом, если в будущем планируется расширение сети.

Скорость передачи данных каждого из портов может варьироваться в зависимости от модели. Исходя из нее, вычисляется пропускная способность коммутатора – максимальный объем трафика, проходящий через устройство за единицу времени, путем перемножения количества портов на скорость передачи данных. Если получившееся число больше заявленной производителем внутренней широты пропускания, то такое коммутационное устройство не справится с большими нагрузками сети.

Немаловажен размер матрицы MAC-адресов, если она небольшая, то адреса будут перезаписываться, а скорость приема и отправки данных уменьшится.

При работе с трафиком коммутатор может предусматривать встроенную функцию управления потоком для осуществления передачи данных без потерь в условиях высокой нагрузки на сеть. Для гигабитных сетей могут понадобиться расширенные пакеты Jumbo Frame, которые способны увеличить производительность сети до 300 процентов.

Практически все коммутационные устройства автоматически согласуют полудуплексный и полнодуплексный режимы, что позволяет обойти ряд проблем при эксплуатации устройств с разными режимами. Для ЛВС, в которых трафик будет состоять по большей части из медиафайлов, необходима функция приоритизации трафика (стандарт IEEE 802.1p). Если есть необходимость в дроблении сети на несколько частей, то в таком случае будет важно наличие поддержки VLAN (стандарт IEEE 802.1q).

Если планируется стекирование коммутаторов, или соединение нескольких коммутаторов в единый модуль, то лучше отдать предпочтение устройству с наибольшим количеством портов.

Обычно современные устройства также обладают функциями диагностики кабеля, защиты от вирусного трафика, энергосбережения, которые позволяют защитить коммутатор от перегрузок, зависаний и других неполадок.

В каталоге Интернет-магазина «Маринэк» представлен широкий выбор промышленных коммутаторов производства LG-ERICSSON. Специалисты «Маринэк» проконсультируют вас при выборе и помогут купить подходящее для вас устройство.