На каком уровне сетевой модели osi функционируют традиционный коммутатор

17. Какие функции выполняет коммутаторы? На каком уровне модели osi он работает?

Сетевой коммутатор (жарг. свич, свитч от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном (2) уровне модели OSI и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служатмаршрутизаторы.

Принцип работы коммутатора

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), 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 кадры (фреймы) 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

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 (кадры размером 64 байта обрабатываются по технологии store-and-forward, остальные по технологии cut-through).

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.

Источник

Как работают сетевые устройства согласно сетевой модели OSI

Для облегчения понимания работы всех сетевых устройств, перечисленных в статье Сетевые устройства, касательно уровней сетевой эталонной модели OSI, Я сделал схематичные рисунки с небольшими комментариями.

Посмотрите, как происходит передача данных между двумя соединенными компьютерами. Заодно Я выделю работу сетевой карты на компьютерах, т.к. именно она является сетевым устройством, а компьютер – в принципе нет. (Все картинки кликабельны — для увеличения картинки кликните по ней.)

Приложение на компьютере PC1 отправляет данные другому приложению находящемуся на другом компьютере PC2. Начиная с верхнего уровня (уровень приложений) данные направляются к сетевой карте на канальный уровень. На нём сетевая карта преобразует фреймы в биты и отправляет в физическую среду (например, кабель витую пару). На другой стороне кабеля поступает сигнал, и сетевая карта компьютера PC2 принимает эти сигнала, распознавая их в биты и формируя из них фреймы. Данные (содержащиеся в фреймах) декапсулируются к верхнему уровню, и когда доходят до уровня приложений, соответствующая программа на компьютере PC2 получает их.

Повторитель. Концентратор.

Репитер и концентратор работают на одном и том же уровне, поэтому касательно сетевой модели OSI они изображаются одинаково. Для удобства представлений сетевых устройств будем их отображать между нашими компьютерами.

Репитер и концентратор устройства первого (физического) уровня. Они принимают сигнал, распознают его, и пересылают сигнал далее во все активные порты.

Сетевой мост. Коммутатор.

Сетевой мост и коммутатор тоже работают на одном уровне (канальном) и изображаются они соответственно одинаково.

Оба устройства уже второго уровня, поэтому помимо распознавания сигнала (подобно концентраторам на первом уровне) они декапсулируют его (сигнал) в фреймы. На втором уровне сравнивается контрольная сумма трейлера (прицепа) фрейма. Затем из заголовка фрейма узнаётся MAC-адрес получателя, и проверяется его наличие в коммутируемой таблице. Если адрес присутствует, то фрейм обратно инкапсулируется в биты и отправляется (уже в виде сигнала) на соответствующий порт. Если адрес не найден, происходит процесс поиска этого адреса в подключенных сетях.

Маршрутизатор.

Как Вы видите, маршрутизатор (или роутер) – это устройство третьего уровня. Вот как примерно роутер функционирует: На порт поступает сигнал, и роутер распознаёт его. Распознанный сигнал (биты) формируют фреймы (кадры). Сверяется контрольная сумма в трейлере и MAC-адрес получателя. Если все проверки прошли успешно, фреймы формируют пакет. На третьем уровне маршрутизатор исследует заголовок пакета. В нем присутствует IP адрес пункта назначения (получателя). На основе IP-адреса и собственной таблицы маршрутизации роутер выбирает наилучший путь следования пакеты к получателю. Выбрав путь, роутер инкапсулирует пакет в фреймы, а затем в биты и отправляет их в виде сигналов на соответствующий порт (выбранный в таблице маршрутизации).

Заключение

Теперь у Вас достаточно знаний, чтобы определить какие устройства и как работают. Если у Вас остались вопросы, задавайте их мне и в ближайшее время Вам или Я или другие пользователи непременно помогут.

Источник

Отличия коммутаторов 1, 2 и 3 уровня

Уровень сетевого коммутатора — это его положение в сетевой модели OSI, определяющее степень интеллектуальности и функциональности устройства, а также, что важно для покупателей, его цену.

Что такое уровень коммутатора?

Говоря простыми словами, это — способность устройства более или менее интеллектуально обрабатывать данные, которые на него поступают. Если рассматривать модель OSI в целом, мы увидим в ней 7 уровней. Применительно к коммутаторам нас интересует «нижние этажи» модели — уровни с 1 по 3.

Особенности коммутатора первого уровня (L1)

Такое устройство работает на физическом уровне. Это означает, что оно способно обрабатывать лишь электрические сигналы, не выделяя и не анализируя их информационную составляющую. В группу коммутаторов уровня L1 входят концентраторы, которые широко использовались в прошлом, репитеры, некоторые другие подобные устройства. Их плюс — дешевизна, минус — минимальная функциональность.

Особенности коммутатора второго уровня (L2)

Он работает на канальном уровне. Коммутатор уровня 2 способен обрабатывать не просто электрические сигналы, но кадры информации (так называемые фреймы). В нём реализована логика физической адресации на основе MAC-адресов передающих и принимающих устройств.

Особенности коммутатора третьего уровня (L3)

Такое устройство работает на сетевом уровне. В сравнении коммутаторов level 2 и уровня 3 последний выигрывает — он способен оперировать IP-адресами отправителей и получателей информации и строить оптимальные маршруты передачи данных. Именно поэтому коммутатор уровня 3 имеет альтернативное название — маршрутизатор.

Отличие коммутаторов layer 1, layer 2 и layer 3

• коммутаторы layer 1 не способны на интеллектуальную обработку данных — они лишь передают электрические сигналы. В настоящее время эти устройства почти не используются — их вытеснила более совершенная аппаратура;
• коммутаторы layer 2 идентифицируют устройства по MAC-адресам и передают кадры информации между строго определёнными отправителями и получателями;
• коммутаторы layer 3 работают с IP-адресами и не просто идентифицируют отправителей и получателей, но строят оптимальные маршруты передачи данных.

© ООО «ГАЛТ СИСТЕМС». Все права защищены

Заказать обратный звонок

Введите Ваше имя и телефон. Наш специалист свяжется с вами, чтобы ответить на все ваши вопросы.

Получить консультацию

Введите Ваше имя и телефон. Наш специалист свяжется с вами, чтобы ответить на все ваши вопросы.

Оставить заявку

Введите Ваше имя и телефон. Наш специалист свяжется с вами, чтобы ответить на все ваши вопросы.

Нашли дешевле?
Получите скидку

Мы делаем всё, чтобы предоставить вам качественный товар по минимальным ценам. Но если Вы нашли аналогичный товар дешевле – пришлите нам информацию об этом, и мы сделаем вам скидку 3000 ₽!

Акция распространяется только на товары Б/У

Как это работает?

Пришлите информацию о товаре с более низкой ценой (коммерческое предложение, скриншот сайта с конфигурацией товара, ценой и адресом сайта) через данную форму или на адрес sales@galtsystems.com

В течение часа мы проверим информацию и свяжемся с Вами, если заявка будет отправлена с 9 до 18 часов в будние дни. В случае отправки заявки в другое время менеджер перезвонит вам в рабочие часы.

Товар в обоих магазинах должен быть в наличии. Скидка 3000 ₽ предоставляется на товар, полностью идентичный товару на сайте galtsystems.com (включая комплектующие внутри серверной платформы).

При снижении цены на товар не действуют другие скидки сайта galtsystems.com. Мы оставляем за собой право отказать в снижении стоимости товара до цены конкурента в случае, если себестоимость товара выше, чем цена конкурента. Указанные выше документы должны иметь дату, попадающую в сроки акции и содержать тот товар, на который будет сделана скидка. Аналогичный товар обязательно должен быть в наличии у конкурента.

Источник