Для чего нужен коммутатор
Что такое коммутатор и switch, для чего он нужен и как работает?
Привет, дорогой товарищ! Сетевой путь привел тебя к магистру знаний, который без зазрения совести поделится тайнами сетевой магии. Ни слова более, ибо сегодня я поведаю тебе – что такое свитч или коммутатор. Это нехитрое устройство может называться по-разному: network switch, switching hub, bridging hub или самое распространенное название коммутатор. Начнем с определения.
Коммутатор – это устройство, предназначенное подключать несколько сетевых машин: компьютеров, ноутбуков, серверов, сетевых принтеров или даже самих коммутаторов. Имеет вид коробки с большим количеством сетевых LAN портов. Подобные порты ты уже видел на компьютере или ноутбуке. Для подключения чаще всего используют витую пару, но бывают случаи с коаксиальным кабелем или оптоволокном.
В чем отличие коммутатора и свича? Никакой разницы и определенных различий нет. Слово «Switch» — это просто англоязычное название.
Принцип работы коммутатора на примере
Вот у нас есть коммутатор или свитч с большим количеством портов – например, их 5. Ко всем 5 портам подключены компьютеры. Отлично, у нас образовалась локальная сеть. Принцип работы свитча в том, что он грамотно распределяет пакеты информации по таблице коммутации, где хранятся MAC адреса всех подключенных устройств. Пока не понятно? – дальше разберем поподробнее.
Правда изначально эта таблица полностью пустая. Давайте рассмотрим, как работает коммутатор на примере:
А теперь давайте подумаем – а для чего нужна эта таблица коммутации. Она как раз нужна для того, чтобы коммутатор при работе сети отправлял пакет только нужному адресату, а не всем сегментам сети. Как в прошлом примере, после того как коммутатор записал адрес 5-ой машины, в следующий раз он будет отправлять пакет не всем устройствам, а только на определенный порт, к которому подключен нужный комп.
Ну и главный вопрос: а для чего он нужен? Да в принципе только для соединения большого количества устройства в одну локальную сеть. Часто применяют на предприятиях. Например, у нас есть огромное количество отделов: бухгалтерия, отдел кадров, отдел безопасности, юристы. У каждого сотрудника есть свой компьютер. Чтобы соединить все эти устройства в одну сеть и используют свитч. Для коннекта могут использовать разные кабели и порты:
Отличие от концентратора
Теперь вы знаете – что такое свитч, но его очень часто путают с маршрутизатором и концентратором. Поэтому нужно разобрать и эти понятия.
Концентратор (или ХАБ по-другому) – это чем-то похожее устройство на коммутатор, но есть небольшое отличие. А отличие как раз в принципе работы. Hub при получении пакета информации отправляет этот же пакет всем сегментам сети и делает это постоянно. То есть, например, в сети идет связь 2 компьютеров и они активно отправляют друг-другу пакеты.
Но также одновременно концентратор отправляет или дублирует пакеты данных всем остальным подключенным устройствам. Проблема такого подключения в том, что в сети создается мусорный и ненужный трафик, что может привести к перегрузке сети и потери пакетов, если устройств будет слишком много. Тогда пакеты начнут теряться из-за недостаточной ширины канала.
Вот представьте, если бы вам постоянно приходили письма всех соседей вашего дома. У вас бы не хватило времени читать все письма. А работники почтовой службы сбились бы с ног.
В данный момент Хабы уже почти не используются. Хотя возможно их можно встретить в древних локальных сетях. Также минусом данного подключения является маломерность – то есть большое количество устройств вы просто не подключите.
Разновидности
Коммутаторы бывают нескольких видов:
Ещё коммутаторы могут различаться по уровню, на котором они работают по модели OSI. Данную модель должен знать каждый уважающий себя IT инженер или системный администратор. Но на всякий случай приведу удобную табличку.
2 уровня – работает с получением кадров и MAC-адресами. Не работают с IP адресами и понимают информацию вида: MAC-адрес и приоритетный тег (IEEE 802.1p).
3 уровня – работает со всеми видами IP (IPv4, IPv6, IPX, IPSec), также может работать с защитой трафика на подобном уровне. Можно также называть и маршрутизатором, так как данный аппарат может работать с протоколами: PPPTP, PPPoE, VPN и т.д.
4 уровень – более высокий уровень адресации, который можно настроить не только между устройствами, но и при использовании определенных приложений. Работает также со всеми другими уровнями: 2 и 3.
Отличие от маршрутизатора
Маршрутизатор или роутер – работает примерно так же как и коммутатор, но при этом в своем арсенале имеет полноценную операционную систему. За счет этого маршрутизатор имеет более гибкую систему настройки сети, также у маршрутизатора есть возможность раздавать сетевые настройки подключенным сегментам (по-другому функция DHCP).
Роутер имеет возможность фильтровать трафик, настраивать пропускную способность, а также работать с внешней глобальной сетью – интернет. В таком случае маршрутизатор выступает как управляемый шлюз между двумя сетями. При этом аппарат будет иметь два IP адреса:
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.
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-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.
Возможности и функции
Если вам нужен сетевой коммутатор, то я вам советую посмотреть важные функции, которые должен поддерживать тот или иной аппарат. В зависимости от поддержки будет расти или падать цена. В некоторых случаях определенные возможности не нужны, и поэтому не стоит за них переплачивать. Все зависит от загруженности сети.
Более подробно про Wi-Fi можно прочитать тут.
Назначение
ПОМОЩЬ СПЕЦИАЛИСТА! Если у вас ещё остались вопросы или вас нужно проконсультировать по данной теме – пишем в комментарии.
Видео
Коммутаторы: что это такое, для чего нужны, чем отличаются
Список современного оборудования, использующегося при прокладке сетей достаточно обширен, но «базовыми» устройствами в нем, особенно если речь идет о сетях с большим количеством клиентов, можно считать маршрутизаторы и коммутаторы. О первых мы достаточно подробно рассказали в прошлом материале, поэтому на этот раз поговорим о том, что такое коммутаторы, что делают эти сетевые узлы, а также какие отличия есть между их моделями.
Коммутаторы – что это такое?
Коммутатор (он же Ethernet Switch или просто «свитч») – это отдельный узел, служащий для объединения нескольких устройств в локальную сеть. В отличие от маршрутизатора, подключение производится исключительно по кабелю, то есть, устройство не обеспечивает развертывание беспроводной сети. Собственно, в связи с этим на его панели и располагается большое количество стандартных сетевых разъемов RJ45.
На первый взгляд эта особенность может показаться минусом, так как подключение по Wi-Fi, во-первых, гораздо удобнее, а, во-вторых, позволяет использовать даже такое оборудование, которое не имеет порта для проводного подключения (смартфоны, ультрабуки). На практике же, коммутаторы существуют параллельно с маршрутизаторами и решают несколько другие проблемы. В частности, они могут использоваться:
Это далеко не полный список возможных вариантов. Например, в нем отсутствует использование в домашней сети, когда портов на роутере не достаточно для подключения всех основных устройств по проводу. Использовать сетевой свитч можно и в этом случае, но чаще всего здесь ему на смену приходит концентратор или, как его еще называют, хаб. На самом деле, в контексте данного материала разница между ними не очень важна, но именно на ней можно проще всего объяснить, за что отвечает коммутатор.
Принцип работы
Визуально, как и хаб, он отвечает за подключение нескольких устройств к одной сети, однако «внутри», на уровне логики передачи сигнала, он работает иначе.
В локальной сети все данные передаются кадрами (фреймами) – условными единицами информации, состоящими из двух частей: «кусочка» передаваемого файла и сервисной информации (в частности адреса «получателя»). В итоге из серии фреймов и формируется непрерывный поток – трафик. Самый простой пример – изображение с камеры наблюдения, транслируемое на пульт охраны.
Сетевой коммутатор или хаб в данном случае играют роль промежуточного звена, усиливающего сигнал и перенаправляющего кадры от передающего устройства к конкретному получателю. Подобный процесс именуется forwarding или, по-русски, ретрансляция.
Хаб принятый с одного из портов кадр ретранслирует на все остальные порты, «не разбираясь», кому он на самом деле предназначен, поскольку конечное устройство по сервисным данным само определит, нужно ему обработать поступивший фрейм или можно его проигнорировать. Основным минусом в данном случае является загрузка каналов «лишними» данными и сопутствующее снижение пропускной способности, возрастающее вместе с числом подключенных устройств, потому как к каждому из них постоянно будет направляться непрерывный поток кадров. Во многом по этой причине максимальное количество портов на хабе ограничивается 12.
Коммутатор можно назвать более «умным» устройством. В его внутренней памяти содержится матрица MAC-адресов всех подключенных устройств. Изначально она пуста, но во время работы автоматически заполняется, позволяя свитчу точно знать, к какому порту, какое устройство в данный момент подключено. Соответственно, при ретрансляции данных каждый фрейм не передается одновременно на все порты, а направляется исключительно от источника к получателю, не нагружая остальные каналы. Таким образом можно получить существенный прирост скорости передачи данных, а точнее, избежать ее ненужного падения даже при большом количестве клиентов и внушительных объемах передаваемых данных. Число стандартных RJ45-портов в свитчах может достигать 48, но во многих случаях одними ими узел не ограничивается и также оснащается дополнительными типами разъемов для подключения, например, оптического кабеля.
Виды свитчей
Итак, что делают и для чего нужны коммутаторы, разобрались, теперь стоит поговорить об их различиях. Их достаточно много, и по большинству ключевых характеристик устройства делятся на несколько групп.
По классификации в соответствии с эталонной моделью сетевых коммуникаций Open System Interconnect (OSI):
По типу коммутации:
По ширине пропускания каждого порта:
Это далеко не все, чем отличаются коммутаторы, но наиболее основные параметры. Собственно, ими и следует руководствоваться при подборе конкретной модели в соответствии с планируемым вариантом использования.
Для чего нужен коммутатор: назначение, виды и принцип работы
Что такое коммутатор, хаб, свитч простым языком
В сетевом пространстве тоже есть свои «распределители», где вместо электропитания пользователи активно передают трафик, пакеты данных и картинки с котиками. Погодите, скажете вы. Разве такие вещи делаются не через роутеры? Зачем тогда нужен коммутатор? Ответ достаточно прост. Роутер (или маршрутизатор) — это устройство, способное обмениваться данными с внешней сетью, оснащенное системой кодировки трафика, IP-телевидением, WPS, и еще массой полезных функций.
Основное, чем отличается роутер от коммутатора, — тем что последний имеет дело только с локальной сетью: домашней либо корпоративной. Таким образом понятия «свитч для интернета» в принципе не существует. Доступ к всемирной паутине пользователи локальной сети могут получить лишь в том случае, если к главному порту коммутатора присоединить роутер. И примерно так это обычно и работает.
Для чего нужен коммутатор и что он делает
Назначение коммутатора в том, чтобы объединять множество разных устройств (компьютеров, принтеров, серверов, МФУ и прочих) в одну общую локальную сеть, позволяя её пользователям обмениваться информацией. В любой сети, даже самой маленькой, где есть несколько устройств, чью совместную работу нужно организовать, требуется коммутатор, который служит своеобразным приемно-сортировочным пунктом, переправляющим пакеты данных от источника к адресату.
Чем отличается коммутатор от концентратора
Концентратор (иначе хаб) занимается тем же самым, что и коммутатор — передает данные по локальной сети. Отличие состоит в том, что хаб рассылает трафик от центральной машины (ПК, сервер) сразу всем компьютерам. Кому надо, тот читает, кому не надо — игнорирует. Однако при этом вероятность перехвата пакетов максимальна и неоправданно высока нагрузка на сеть, из-за чего подобный «широковещательный» способ передачи данных постепенно выходит из употребления.
В случае с коммутатором передача данных ведется адресно. Если в первом случае пакет с информацией получали все ПК в сети (5, 10, 100, 1000), то во втором — всё персонифицировано. Данные, предназначенные для условного Васи, никто кроме него прочесть не сможет. Отсюда второе название коммутатора — switch — или «переключатель», поскольку он, как стрелочник на железнодорожной развязке, переводит стрелки, направляя «состав» с информацией в конкретный пункт назначения.
Принцип работы коммутатора
Основные принципы мы разобрали, так что переходим к конкретным задачам. Алгоритм работы свитчей построен на системе самообучения, чтобы с каждым разом улучшать адресную передачу файлов между всеми устройствами в системе (компьютеры, ноутбуки, оргтехника, принтеры).
Перед началом работы свитч создает таблицу коммутации, привязывая каждому порту тот MAC-адрес, от которого запитывается конкретное устройство. При первичном подключении таблица пустая, а коммутатор обучается процессам, параллельно записывая данные в табличку и определяя основной хост (головную систему).
В дальнейшем, если на один из портов поступит сигнал для определенного MAC, который ассоциируется у свитча с одним из портов, информация сразу же полетит конечному адресату. Если же MAC и порт не связаны, а фрейм прилетел — его разбросают по всем свободным портам, таким образом определив нужный. Чем больше портов коммутатора занято, тем ниже загрузка, выше скорость передачи, меньше задержки.
Типы коммутаторов
Современные устройства можно разделить на три ключевых категории:
Неуправляемые, как можно определить из названия, работают по схеме «включил, подключил и забыл». Иным словами, они работают как классические сетевые удлинители, добавляя владельцу недостающее число Ethernet-портов. Такое решение отлично показывает себя в домашних условиях (организация сети, подключение умной техники, разводка IP-камер) и небольших офисах до 10 машин. Техника нетребовательна, но выдержать большой трафик неспособна. Да и проверить систему, если что-то где-то произойдет на линии, будет непросто.
Настраиваемые разработаны как раз под корпоративный сегмент с возможностью отслеживания трафика для каждого конкретного порта. Благодаря им можно отслеживать и поддерживать протоколы топологии, транковать и настраивать различные параметры VLAN, если железо это позволяет. Калибровка базовая, но зачастую и этого хватает.
Управляемые, как вы поняли, самые технологичные и умные. Для них предусмотрено автоматическое и ручное управление. Системный администратор может мониторить каждый порт, снимать статистику по трафику, отслеживать количество ошибок до определенного устройства. Для крупной сетевой компании это огромный плюс. Особенно, если кто-то любит посидеть на торрентах, и не признается в этом.
В действительности, типология коммутаторов значительно сложнее. Коммутаторы также подразделяются по уровням и положению в иерархии сети. И могут иметь разные характеристики и функции. Но всё это — темы для отдельных обзоров.
Если у вас еще остались вопросы по характеристикам и функциям коммутаторов, вы всегда можете задать их нашим специалистам. Закажите консультацию, и мы предоставим вам всю требуемую информацию.
Для чего нужен коммутатор: назначение, виды и принцип работы
Как выбрать сетевой коммутатор
Сейчас, во время всевозможных гаджетов и электронных девайсов, которые переполняют среду обитания обычного человека, актуальна проблема – как эти все интеллектуальные устройства увязать между собой. Почти в любой квартире есть телевизор, компьютер/ноутбук, принтер, сканер, звуковая система, и хочется как-то скоординировать их, а не перекидывать бесконечное количество информации флешками, и при этом не запутаться в бесконечных километрах проводов. Та же самая ситуация касается офисов – с немалым количеством компьютеров и МФУ, или других систем, где нужно увязать разных представителей электронного сообщества в одну систему. Вот тут и возникает идея построения локальной сети. А основа грамотно организованной и структурированной локальной сети – сетевой коммутатор.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Для построения локальных сетей используются и другие устройства – концентраторы (хабы) и маршрутизаторы (роутеры). Сразу, во избежание путаницы, стоит указать на различия между ними и коммутатором.
Концентратор (он же хаб) – является прародителем коммутатора. Время использования хабов фактически ушло в прошлое, из-за следующего неудобства: если информация приходила на один из портов хаба, он тут же ретранслировал ее на другие, «забивая» сеть лишним трафиком. Но изредка они еще встречаются, впрочем, среди современного сетевого оборудования выглядят, как самоходные кареты начала 20-го века среди электрокаров современности.
Маршрутизаторы – устройства, с которыми часто путают коммутаторы из-за похожего внешнего вида, но у них более обширный спектр возможностей работы, и ввиду с этим более высокая стоимость. Это своего рода сетевые микрокомпьютеры, с помощью которых можно полноценно настроить сеть, прописав все адреса устройств в ней и наложив логические алгоритмы работы – к примеру, защиту сети.
Коммутаторы и хабы чаще всего используются для организации локальных сетей, маршрутизаторы – для организации сети, связанной с выходом в интернет. Однако следует заметить, что сейчас постепенно размываются границы между коммутаторами и маршрутизаторами – выпускаются коммутаторы, которые требуют настройки и работают с прописываемыми адресами устройств локальной сети. Они могут выполнять функции маршрутизаторов, но это, как правило, дорогостоящие устройства не для домашнего использования.
Самый простой и дешевый вариант конфигурации домашней локальной сети средних размеров (с количеством объектов более 5), с подключением к интернету, будет содержать и коммутатор, и роутер:
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ
При покупке коммутатора нужно четко понимать – зачем он вам, как будете им использоваться, как будете его обслуживать. Чтобы выбрать устройство, оптимально отвечающее вашим целям, и не переплатить лишних денег, рассмотрим основные параметры коммутаторов:
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Область применения коммутаторов широка, самые распространенные сферы применения:
СТОИМОСТЬ
Ценовой разброс различных устройств велик – от 440 до 27999 рублей.
От 440 до 1000 рублей обойдутся простые устройства неуправляемого типа, с общим количеством портов до 5 штук, с наличием у некоторых устройств портов 1 Гбит/сек.
В сегменте от 1000 до 10000 рублей будут устройства как управляемого, так и не управляемого типов, с количеством портов до 24 портов, с возможностью РоЕ, с наличием SFP-порта.
За стоимость от 10000 до 27999 рублей вы сможете приобрести высокопроизводительное устройство, для высокоемких сетей.