Устройства для соединения узлов в компьютерных сетях

Что такое switch (свитч)? Чем сетевой коммутатор отличается от маршрутизатора?

В большинстве случаев знание работы компьютерной сети ограничивается вводом пароля Wi-Fi на устройстве, которое мы хотим подключить к # Интернету . В нынешнее время сеть охватывает все больше и больше устройств, и обычного маршрутизатора уже недостаточно, — значит необходимо использовать более “продвинутое” #оборудование. В этот момент # сетевой коммутатор , он же switch или “свитч”, становится становится необходимым приобретением.

В этом руководстве мы постараемся ответить на несколько основных вопросов, которыми может задаться обычный пользователь . Вы узнаете, что из себя представляет switch (свитч) , какие существуют типы сетевых коммутаторов и, конечно же, основные функции и структура коммутатора.

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор LAN , или в переводе с английского switch (свитч) — переключатель, в среде компьютерных сетей подразумевает устройство , управляющее пакетным трафиком в локальной сети.

Коммутатор обычно делает это, работая на втором уровне модели TCP / IP и модели OSI / ISO. Проще говоря: Ethernet-коммутатор отвечает за передачу информации от одного устройства к другому. В результате большему количеству таких устройств не требуется напрямую связываться друг с другом.

Также необходимо уточнить, что нет такого устройства, как «интернет-свитч», позволяющий соединять устройства посредством Интернета. Коммутаторы используются только для использования в Ethernet, т.е. в локальной сети.

Стоит различать #Ethernet коммутатор и #cетевой концентратор , поскольку они выполняют одну и ту же функцию. Основное отличие состоит в том, что в коммутаторе есть таблица MAC-адресов, поэтому он знает, какой компьютер подключен к какому порту.

HUB, или сетевой концентратор, отправляет каждый полученный пакет всем подключенным устройствам, и именно получатели должны определить, направлена ​​ли им информация. Это решение отрицательно сказывается на пропускной способности сети.

Как работает сетевой коммутатор?

Чтобы понять, как работает сетевой коммутатор, важно знать концепцию пакета. Вкратце: пакет — это небольшая часть данных, отправленных с одного устройства на другое. Максимальный размер такого пакета составляет 64 КБ, но обычно они весят намного меньше. Однако независимо от того, сколько данных несет пакет, у него всегда есть свой фрейм , в котором содержатся идентификационные данные. Именно из фрейма коммутатор считывает физические (MAC) адреса отправителя и получателя.

Зная MAC-адрес, #коммутатор просматривает свою таблицу связанных адресов и, если он найдет в списке такой MAC-адрес, перенаправляет весь пакет на правильный LAN порт. Если он не находит адрес в этом списке, то пакет отправляется на все порты (кроме порта, из которого он пришел) и на основе ответа обновляет список MAC-адресов для использования в будущем. Коммутаторы, работающие таким образом, называются коммутаторами второго уровня (L2). Более продвинутые модели также могут работать на третьем уровне (L3).

Маршрутизатор и коммутатор — в чем разница?

Коммутаторы используются для соединения различных устройств, таких как компьютеры, принтеры, смартфоны и т. д., в одну локальную сеть. Для соединения таких сетей используется маршрутизатор . Таким образом, основное различие заключается в работе на другом сетевом уровне.

Важным отличием также является функция NAT , которую мы не найдем в коммутаторах. На практике, однако, в настоящее время каждый стационарный домашний маршрутизатор имеет встроенный коммутатор, поэтому формально это маршрутизатор-коммутатор, даже если у него всего один LAN разъем, но есть встроенный модуль Wi-Fi.

Ничто не препятствует расширению нашей домашней или корпоративной сети за счет использования другого или даже нескольких коммутаторов. Это естественным образом приводит нас к разделению сетевых коммутаторов на разные типы.

Типы сетевых коммутаторов

• «Обычный» неуправляемый гигабитный коммутатор — это простейшие устройства, работающие только на втором уровне (то есть с использованием только MAC-адресов). Они не требуют обслуживания, и поэтому не предлагают никаких вариантов конфигурации и идеально подходят для подключения больших групп устройств на определенной площади (например, компьютерный зал).
• Неуправляемый интеллектуальный коммутатор — не позволяет удаленно управлять коммутаторами более высокого уровня, но он поддается настройке. Эти типы коммутаторов также часто работают на третьем уровне и в разных (виртуальных) подсетях. Они идеально подходят в качестве главного устройства для управления сетевой инфраструктурой среднего размера.
• Управляемый коммутатор — тип коммутатора, которым можно управлять через выделенный порт. Управляемые коммутаторы доступны не только на уровнях L2 и L3, но и L4. Кроме того, они также могут сочетать функции интеллектуальных переключателей. Этот тип оборудования лучше всего работает в очень больших и разветвленных сетевых Ethernet инфраструктурах, где требуется централизованное управление всей сетью.

Какой свитч выбрать? Самые важные особенности, на которые стоит обратить внимание

• Количество портов — это, конечно же, основной параметр, который следует указывать и учитывать при поиске коммутатора. В нашем распоряжении есть 4-портовые, 8-портовые и 24-портовые коммутаторы. Однако помните, что помимо количества пользователей, которое планируется подключить, стоит оставить два резервных порта и порт для связи с вышестоящим устройством, например, с маршрутизатором или коммутатором более высокого уровня.
• Тип портов — для домашних пользователей важны только порты RJ45. Однако в более крупных сетях последовательные коммутаторы популярно соединять друг с другом с помощью кабелей SFP (+).
• Пропускная способность разъемов — в настоящее время 1GbE (1 Гбит/с) по-прежнему является стандартом для дома и постепенно заменяется более современным 2,5GbE (2,5 Гбит/с). Выбор полосы пропускания в конечном итоге должен определяться спросом.

Для типичной офисной работы или домашнего использования скорость 1 Гбит/с и гигабитный коммутатор прослужат очень долго. Однако для работы непосредственно на корпоративном NAS*, ввиду большой загруженности, может быть рекомендована пропускная способность до 10 Гбит/с. Здесь также необходимо проверить стандарт, по которому работают наши принимающие устройства, чтобы не переплачивать за производительность, которую мы все равно не будем использовать.

Конечно, есть еще много параметров, но они зависят от специфики нашей сети — например, от размера таблицы MAC-адресов.

Когда нужно покупать свитч для дома

Растущее в наших домах количество устройств, которым требуется доступ к сети, означает, что нескольких портов на нашем маршрутизаторе скоро будет недостаточно. Если мы находимся на стадии планирования сети у себя дома и решили использовать Wi-Fi Mesh, одного маршрутизатора тоже не будет достаточно. Обязательно стоит учесть прокладку кабеля к каждой точке доступа. Для основных домашних решений обычно достаточно гигабитного 8-портового коммутатора.

В ситуации, когда мы хотим в полной мере использовать продвинутый домашний NAS, а маршрутизатор предлагает только 1GbE, покупка даже многопортового коммутатора 2.5GbE станет отличным решением . После установки выбранные устройства могут быть подключены друг к другу в более современном стандарте, и только после этого коммутатор может быть подключен к маршрутизатору.

Свитчи для компании или корпорации

Использование коммутаторов просто необходимо для больших локальных сетей. В крупных компаниях за сеть обычно отвечает сетевой администратор, который очень хорошо знает, что такое коммутатор (и вам не нужно объяснять ему, для чего нужен коммутатор). Именно этому человеку следует предоставить возможность выбирать подходящее оборудование для расширенной сети. Это позволит избежать проблем с работой компьютерной сети.

Теперь вы знаете, что из себя представляет сетевой коммутатор, какие существуют типы свитчей и, конечно же, основные функции и структуру коммутатора. Надеюсь, статья была для вас полезной.

Как еще можно использовать сетевой коммутатор? Поделитесь своими мыслями в комментариях!

Кстати, а Вы знали, что подписка на мой канал автоматически улучшает карму, способствует повышению качества сна, приводит к похудению и увеличивает размер кошелька?

Источник

Устройства для объединения и структурирования сетей

В данной статье будут рассмотрены устройства при помощи которых становится возможным функционирование локальных вычислительных сетей. Сеть может быть разбита на сегменты. Сегмент сети представляет собой часть компьютерной сети. Характер и степень сегментации сети зависит от природы сети и устройства или устройств, используемых для соединения конечных станций. Сегмент сети — логически либо физически обособленная часть сети. Разбиение сети на сегменты в основном используется с целью оптимизации сетевого потока и/либо увеличения уровня защищенности сети в целом.

Физическое разделение

• Мосты или коммутаторы (2-й уровень в модели OSI);
• Маршрутизаторы (3-й уровень в модели OSI).
• Физический сегмент сети является домен коллизии. Устройства, работающие на первом уровне модели OSI (повторители или концентраторы), домен коллизий не ограничивают.

Логическое разделение

Широко практикуется разделение сети, основанной на протоколе IP, на логические сегменты, или логические подсети. Для этого каждому сегменту выделяется диапазон адресов, который задается адресом сети и сетевой маской. Например (в CIDR записи):

• 10.100.1.0/24, 10.100.2.0/24, 10.100.3.0/24 и т. д. — в каждом сегменте до 254 узлов;
• 10.10.0.0/25, 10.10.10.0/26, 10.10.10.0/27 — в сегментах до 126, 62, 30 узлов соответственно.

Логические подсети соединяются с помощью маршрутизаторов.

Устройства объединения сетей обеспечивают связь между сегментами локальных сетей, отдельными ЛВС и подсетями любого уровня. Существуют следующие классы устройств для объединения и сегментации сетей:

Концентратор (hub, хаб)

Концентратор — работает на первом (физическом) уровне модели OSI. Объединяет сеть в сегмент на физическом уровне (домен коллизии). Также концентратором называют сетевое устройство первого уровня модели OSI. Суть работы концентратора проста: любой пакет приходящий на произвольный порт концентратора, передается на все порты, кроме порта, откуда пакет пришел. Использование концентраторов в современных сетях нежелательно, поскольку устройство забивает сеть излишними широковещательными пакетами. По этой причине, рекомендуется использовать коммутаторы.

Коммутатор (switch, свич, свитч)

Коммутатор — работает на втором (канальном) уровне модели OSI. Соединяет несколько узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких физических сегментов сети. Также коммутатором называют сетевое устройство второго уровня модели OSI. Коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, в отличии от концентратора. Это повышает производительность (уменьшает количество широковещательных запросов) и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Маршрутизатор (router, рутер, роутер)

Работает на третьем (сетевом) уровне модели OSI. Пересылает пакеты данных между различными сегментами сети (физическими или логическими). Также маршрутизатором называют сетевое устройство третьего уровня модели OSI. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя (IP-адрес), указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные, тем самым организуется перенаправление и оптимизация потока данных. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. В роли маршрутизатора может использоваться как отдельное сетевое устройство, так и обычный компьютер, у которого в наличии как минимум две сетевые карты и он настроен на выполнение функций маршрутизации.

Межсетевые интерфейсы (gateways, шлюз, шлюзы)

Объединяют сети на прикладном уровне и используют функциональные возможности всех нижележащих уровней. Сетевой шлюз конвертирует протоколы одного типа физической среды в протоколы другой физической среды (сети). Например, при соединении локального компьютера с сетью Интернет вы используете сетевой шлюз.

Соответствие сетевых устройств уровням модели OSI

Источник