Сетевой коммутатор - Network switch

Avaya ERS 2550T-PWR, 50-портовый коммутатор Ethernet

А Сетевой коммутатор (также называемый коммутатор, мостовой узел, и, по IEEE, Мост MAC[1]) является сетевое оборудование который соединяет устройства на компьютерная сеть используя коммутация пакетов для получения и пересылки данных на устройство назначения.

Сетевой коммутатор - это многопортовый сетевой мост который использует MAC-адреса пересылать данные на уровень канала передачи данных (слой 2) Модель OSI. Некоторые коммутаторы также могут пересылать данные на сетевой уровень (слой 3) за счет дополнительного включения маршрутизация функциональность. Такие переключатели обычно известны как переключатели уровня 3 или многослойные переключатели.[2]

Переключатели для Ethernet являются наиболее распространенной формой сетевого коммутатора. Первый коммутатор Ethernet был представлен Калпана в 1990 г.[3] Коммутаторы также существуют для других типов сетей, включая Fibre Channel, асинхронный режим передачи, и InfiniBand.

В отличие от менее продвинутых ретрансляторы, который транслирует одни и те же данные из каждого из своих портов и позволяет устройствам определять, какие данные адресованы им, сетевой коммутатор пересылает данные только тем устройствам, которым они адресованы.[4]

Обзор

Cisco для малого бизнеса SG300-28 28 портов Гигабитный Ethernet стоечный переключатель и его внутреннее устройство

Переключатель - это устройство в компьютерная сеть который соединяет другие устройства вместе. К коммутатору подключено несколько кабелей для передачи данных, чтобы обеспечить связь между различными сетевыми устройствами. Коммутаторы управляют потоком данных по сети, передавая полученные сетевой пакет только одному или нескольким устройствам, для которых предназначен пакет. Каждое сетевое устройство, подключенное к коммутатору, можно определить по его сетевой адрес, позволяя коммутатору направлять поток трафика, обеспечивая максимальную безопасность и эффективность сети.

Переключатель умнее, чем Концентратор Ethernet, который просто повторно передает пакеты из каждого порта концентратора, кроме порта, на котором пакет был получен, не может различать разных получателей и обеспечивает общую более низкую эффективность сети.

Коммутатор Ethernet работает на уровень канала передачи данных (уровень 2) модели OSI для создания отдельного область столкновения для каждого порта коммутатора. Каждое устройство, подключенное к порту коммутатора, может передавать данные на любой из других портов в любое время, и передача не будет мешать.[а] Потому что трансляции все еще перенаправляются коммутатором на все подключенные устройства, вновь сформированные сегмент сети продолжает быть широковещательный домен. Коммутаторы также могут работать на более высоких уровнях модели OSI, включая сетевой уровень и выше. Устройство, которое также работает на этих более высоких уровнях, известно как многослойный переключатель.

Сегментация включает использование коммутатора для разделения более крупной области конфликтов на более мелкие, чтобы снизить вероятность конфликтов и улучшить общую пропускную способность сети. В крайнем случае (например, микросегментация) каждое устройство находится на выделенном порту коммутатора. В отличие от концентратора Ethernet, на каждом из портов коммутатора есть отдельный домен конфликтов. Это позволяет компьютерам иметь выделенную полосу пропускания для двухточечных подключений к сети, а также работать в полнодуплексном режиме. Полнодуплексный режим имеет только один передатчик и один приемник на область конфликтов, что делает коллизии невозможными.

Сетевой коммутатор играет важную роль в большинстве современных сетей Ethernet. локальные сети (ЛВС). ЛВС среднего и большого размера содержат несколько связанных управляемых коммутаторов. Небольшой офис / домашний офис (SOHO) приложения обычно используют один коммутатор или универсальное устройство, такое как жилой шлюз для доступа к небольшому офису / дому широкополосный такие услуги как DSL или же кабельный Интернет. В большинстве случаев устройство конечного пользователя содержит маршрутизатор и компоненты, которые взаимодействуют с конкретной физической широкополосной технологией. Пользовательские устройства могут также включать телефонный интерфейс для Голос по IP (VoIP).

Роль в сети

Коммутаторы чаще всего используются в качестве точки подключения к сети для узлов на границе сети. в иерархическая модель межсетевого взаимодействия и аналогичных сетевых архитектурах коммутаторы также используются в более глубокой сети для обеспечения соединений между коммутаторами на границе.

В коммутаторах, предназначенных для коммерческого использования, встроенные или модульные интерфейсы позволяют подключать различные типы сетей, включая Ethernet, Fibre Channel, RapidIO, Банкомат, ITU-T G.hn и 802.11. Эта связь может быть на любом из упомянутых уровней. В то время как функциональные возможности уровня 2 достаточны для изменения полосы пропускания в рамках одной технологии, соединяющие технологии, такие как Ethernet и маркерное кольцо легче выполняется на уровне 3 или с помощью маршрутизации.[6] Устройства, которые соединяются на уровне 3, традиционно называются маршрутизаторы.[7]

Там, где есть необходимость в тщательном анализе производительности и безопасности сети, коммутаторы могут быть подключены между маршрутизаторами WAN как места для аналитических модулей. Некоторые поставщики предоставляют брандмауэр,[8][9] сеть обнаружения вторжений,[10] и модули анализа производительности, которые можно подключать к портам коммутатора. Некоторые из этих функций могут быть на комбинированных модулях.[11]

Через зеркалирование портов, коммутатор может создавать зеркальное отображение данных, которые могут поступать на внешнее устройство, например системы обнаружения вторжений и анализаторы пакетов.

Современный коммутатор может реализовать питание через Ethernet (PoE), что устраняет необходимость в подключенных устройствах, таких как VoIP телефон или же беспроводная точка доступа, чтобы иметь отдельный источник питания. Поскольку коммутаторы могут иметь резервные цепи питания, подключенные к источники бесперебойного питания, подключенное устройство может продолжать работать даже при отключении обычного питания в офисе.

Мосты

Модульный сетевой коммутатор с тремя сетевыми модулями (всего 24 порта Ethernet и 14 портов Fast Ethernet) и одним источником питания.
Коммутатор уровня 2 с 5 портами без функции управления
Коммутатор уровня 2 с 5 портами без функции управления

Современные коммерческие коммутаторы используют в основном интерфейсы Ethernet. Основная функция коммутатора Ethernet - обеспечение многопортового моста второго уровня. Функциональность уровня 1 требуется во всех коммутаторах для поддержки более высоких уровней. Многие коммутаторы также выполняют операции на других уровнях. Устройство, способное выполнять не только мостовую работу, известно как многослойный коммутатор.

Сетевое устройство уровня 2 - это многопортовое устройство, использующее аппаратные адреса, MAC-адрес, для обработки и пересылки данных на уровне канала данных (уровень 2).

Коммутатор, работающий как сетевой мост, может соединять устройства в доме или офисе. Мост узнает MAC-адрес каждого подключенного устройства. Мосты также буферизуют входящий пакет и адаптируют скорость передачи к скорости исходящего порта. Хотя существуют специализированные приложения, такие как сети хранения данных, в которых интерфейсы ввода и вывода имеют одинаковую полосу пропускания, это не всегда так в обычных приложениях LAN. В локальных сетях коммутатор, используемый для доступа конечных пользователей, обычно имеет более низкую полосу пропускания и аплинки в более высокую пропускную способность.

Взаимосвязь между переключателями может регулироваться с помощью протокол связующего дерева (STP), который отключает ссылки, чтобы полученная локальная сеть дерево без петель. В отличие от маршрутизаторов, мосты связующего дерева должны иметь топологию только с одним активным путем между двумя точками. Преодоление кратчайшего пути - это альтернатива STP уровня 2, которая позволяет всем путям быть активными с несколькими путями с равной стоимостью.[12][13]

Типы

А в стойке 24 порта 3Com выключатель

Форм-факторы

Коммутаторы доступны во многих форм-факторах, включая автономные настольные устройства, которые обычно предназначены для использования в домашних или офисных помещениях вне помещений. коммутационный шкаф; монтируемые в стойку коммутаторы для использования в стойка для оборудования или ограждение; DIN-рейка установлен для использования в промышленная среда; и небольшие установочные переключатели, монтируемые в кабельный канал, напольную коробку или коммуникационную вышку, например, в волокно в офис инфраструктуры.

Установленные в стойку коммутаторы могут быть автономными, штабелируемые коммутаторы или большие корпуса со сменными линейными картами.

Варианты конфигурации

  • Неуправляемые коммутаторы не имеют интерфейса конфигурации или опций. Они есть подключи и играй. Обычно они являются наименее дорогими коммутаторами и поэтому часто используются в небольшой офис / домашний офис среда. Неуправляемые коммутаторы могут быть установлены на столе или в стойке.
  • Управляемые коммутаторы есть один или несколько методов для изменения работы переключателя. Общие методы управления включают: Интерфейс командной строки (CLI) доступ через последовательная консоль, телнет или же Безопасная оболочка, встроенный Простой протокол управления сетью (SNMP) агент, позволяющий управлять с удаленной консоли или станции управления, или веб-интерфейс для управления с веб-браузер. Примеры изменений конфигурации, которые можно сделать с помощью управляемого коммутатора, включают: включение таких функций, как Протокол связующего дерева или зеркалирование портов, настройка пропускная способность порта, создание или изменение виртуальные локальные сети (VLAN) и т. Д. Два подкласса управляемых коммутаторов - это интеллектуальные коммутаторы и коммутаторы, управляемые предприятием.
  • Умные переключатели (также известные как интеллектуальные коммутаторы) - это управляемые коммутаторы с ограниченным набором функций управления. Точно так же коммутаторы с "веб-управлением" - это коммутаторы, которые занимают рыночную нишу между неуправляемыми и управляемыми. По цене намного ниже, чем полностью управляемый коммутатор, они предоставляют веб-интерфейс (и обычно без доступа через интерфейс командной строки) и позволяют настраивать базовые параметры, такие как VLAN, пропускная способность порта и дуплекс.[14]
  • Коммутаторы, управляемые предприятием (также известные как управляемые коммутаторы) имеют полный набор функций управления, включая интерфейс командной строки, агент SNMP и веб-интерфейс. У них могут быть дополнительные функции для управления конфигурациями, такие как возможность отображать, изменять, создавать резервные копии и восстанавливать конфигурации. По сравнению с интеллектуальными коммутаторами корпоративные коммутаторы имеют больше функций, которые можно настроить или оптимизировать, и, как правило, они дороже интеллектуальных коммутаторов. Корпоративные коммутаторы обычно используются в сетях с большим количеством коммутаторов и соединений, где централизованное управление позволяет значительно сэкономить время и усилия администратора. А стекируемый коммутатор это тип коммутатора, управляемого предприятием.

Типичные особенности управления

Пару удалось D-Link Коммутаторы Gigabit Ethernet для монтажа в стойку, подключенные к портам Ethernet на нескольких патч-панели с помощью Категория 6 патч-кабели (все оборудование устанавливается в стандартную 19-дюймовую стойку)

Мониторинг трафика

Трудно отслеживать трафик, передаваемый по мосту с помощью коммутатора, потому что только отправляющий и принимающий порты могут видеть трафик.

Методы, специально разработанные, чтобы позволить сетевому аналитику отслеживать трафик, включают:

  • Зеркалирование портов - коммутатор отправляет копию сетевых пакетов в контролируемое сетевое соединение.
  • SMON - «Мониторинг переключателей» описывается RFC 2613 и представляет собой протокол для управления такими средствами, как зеркалирование портов.
  • RMON[15]
  • sFlow

Эти функции мониторинга редко присутствуют в коммутаторах потребительского уровня. Другие методы мониторинга включают подключение концентратора уровня 1 или сетевой кран между контролируемым устройством и его портом коммутатора.[16]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ В полудуплекс режим, каждый порт коммутатора может только либо Получить от или же передать на подключенное устройство в определенное время. В полный дуплекс режим, каждый порт коммутатора может одновременно передавать и получать, если подключенное устройство также поддерживает полнодуплексный режим.[5]

Рекомендации

  1. ^ IEEE 802.1D
  2. ^ Тайуманаван Шридхар (сентябрь 1998 г.). «Развитие коммутаторов уровней 2 и 3». cisco.com. Журнал Интернет-протокола. Cisco Systems. Получено 2014-08-05.
  3. ^ Роберт Дж. Колхепп (2000-10-02). «10 самых важных продуктов десятилетия». Сетевые вычисления. Архивировано из оригинал на 2010-01-05. Получено 2008-02-25.
  4. ^ «Концентраторы и коммутаторы: возможные компромиссы» (PDF). ccontrols.com. 2002. Получено 2013-12-10.
  5. ^ «Введение в основные концепции и конфигурацию коммутации» Сетевой академии Cisco. Cisco Systems. 2014-03-31. Получено 2015-08-17.
  6. ^ Джо Эфферсон; Тед Гэри; Боб Невинс (февраль 2002 г.). «Переход от Token-Ring к Ethernet» (PDF). IBM. п. 13. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-09-24. Получено 2015-08-11.
  7. ^ Тайуманаван Шридхар (сентябрь 1998 г.). "The Internet Protocol Journal - Volume 1, No. 2: Layer 2 and Layer 3 Switch Evolution". Cisco Systems. Получено 2015-08-11.
  8. ^ Сервисный модуль межсетевого экрана Cisco Catalyst серии 6500, Cisco Systems, 2007 г.
  9. ^ Модуль межсетевого экрана Switch 8800, 3Com Corporation, 2006 г.
  10. ^ Модуль системы обнаружения вторжений Cisco Catalyst серии 6500 (IDSM-2), Cisco Systems, 2007 г.
  11. ^ Начало работы с Check Point Fire Wall-1, Checkpoint Software Technologies Ltd., n.d.
  12. ^ Питер Эшвуд-Смит (24 февраля 2011 г.). "Кратчайший путь моста IEEE 802.1aq Обзор" (PDF). Huawei. Архивировано из оригинал (PDF) 15 мая 2013 г.. Получено 11 мая 2012.
  13. ^ «IEEE утверждает новый стандарт моста кратчайшего пути IEEE 802.1aq». Технология Power Up. 7 мая 2012. Получено 11 мая 2012.
  14. ^ «Технические характеристики образца коммутатора HP с веб-управлением». Архивировано 13 декабря 2007 года.. Получено 2007-05-25.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
  15. ^ База данных управления удаленным мониторингом сети, RFC 2819, С. Вальдбассер, май 2000 г.
  16. ^ «Как построить миниатюрное устройство сетевого монитора». Получено 2019-01-08.

внешняя ссылка