Для чего нужен сетевой коммутатор и какой лучше выбрать

Чем отличаются хаб, свитч или роутер

Чтобы правильно выбрать сетевое оборудование, необходимо изучить конструктивные особенности каждого устройства. Все они применяются для построения локальной сети.

Коммутаторы

Свич для интернета применяют, чтобы выполнить соединение отдельных узлов, которые входят в общую структуру компьютерных сетей. Благодаря применению такого метода, можно создать единую компьютерную систему по простому принципу работы. Благодаря использованию switch пользователи получат доступ к ресурсам, паролям, программному обеспечению.

При помощи свич на 4 порта для интернета можно одновременно соединить следующие устройства:

• персональные компьютеры;
• мобильные телефоны;
• офисную технику и оборудование.

Нужно правильно подбирать свитч для интернет-кабеля, чтобы все устройства функционирования.

Внешний вид коммутатора

Маршрутизаторы

Это роутеры, которые работают с IP-адресами пользователей. Поступающая информация будет передаваться от одной сети к другой. При организации такой передачи пакетов данных, можно направить их по необходимому адресу.

Характеристики:

• обширный функционал;
• устройства оснащены сетевым переводчиком;
• коммутатор имеет определенное количество портов;
• обязательный порт по типу WAN, который подключает линию DSL.

При использовании встроенных коммутаторов, упрощается подключение отдельной сети LAN. Все устройства получают доступ к выходу в глобальную сеть.

Режимы работы коммутатора

Помимо особенностей, оборудование различается и по режимам работы, которые между собой разнятся периодами времени поступления и безопасности передаваемой информации.

Так, выделяют следующие режимы:

• Промежуточный режим. Он представляет собой хранение и поступление материала в определенный период времени. Оборудование производит распознание сведений в поступающем импульсе, производит их обработку на наличие ошибочных действий, шумов и искажения данных, выявляет адрес абонента и затем передает их к требуемому порту.
• Сквозной режим. Этот механизм характеризуется хорошим темпом транспортировки показаний. Момент обработки и проверки информации опускается. Тем самым транспортировка пакетов осуществляется очень быстро, однако такая скорость может послужить поводом для неточностей и сбоев в полученных данных.
• Безфрагментарный режим. Такой режим передачи, являющийся чем-то средним между первым и вторым вариантом.

P.S. Коммутаторы относятся к последующему поколению концентраторов. Как новый вид, они во многом обгоняют хаб по сетевым характеристикам и показателям, а также относятся к довольно востребованным механизмам для образования локальных сетей.

из 5 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

Информация

Онлайн тест на проверку знаний основ функционирования компьютерных сетей.

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается…

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: из 5

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали из баллов ()

Средний результат
Ваш результат

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

Коммутаторы Ethernet | Курс «Компьютерные сети»

*Видео может отличаться от тематики статьи

Вводная информация

Многие до сих пор не видят разницы между свичом и хабом. Понимая, что тема уже много раз обсуждалась, все же хотелось начать именно с нее.

Несколько лет назад хаб был основным сетевым устройством, которое использовалось для построения локальных сетей. Работа хаба сводится к работе обычного повторителя, который просто пересылает полученную информацию на все порты. Получается, что всем компьютерам сети пересылается эта информация, но принимает ее только один. Хабы очень быстро «забивали» всю локальную сеть ненужным трафиком. Для построения локальной сети с помощью хабов нужно было придерживаться внегласного правила «четырех хабов». Это правило гласит о том, что нельзя использовать более 4 хабов подряд в линии, т.к. при нарушении этого правила большая вероятность возникновения «пакетного шторма» (это когда огромное количество паразитных пакетов пересылаются по сети).

Для свитчей это правило уже не актуально, т.к. современные свитчи даже начального уровня в ходе работы формируют таблицу коммутации, набирая список MAC-адресов, и согласно нее осуществляют пересылку данных. Каждый свитч, после непродолжительного времени работы, «знает» на каком порту находится каждый компьютер в сети.

Далее жаргонное слово свитч будет заменено на коммутатор, дабы придать этой публикации более серьезный вид.

При первом включении, таблица коммутации пуста и коммутатор начинает работать в режиме обучения. В режиме обучения работа свича идентична работе хаба: коммутатор, получая поступающие на один порт данные, пересылает их на все остальные порты. В это время коммутатор производит анализ всех проходящих портов и в итоге составляет таблицу коммутации.

Функции и особенности работы оборудования

Свитчи применяются для организации простой локальной связи и имеют некоторые особенности работы. К примеру, коммутаторы способны производить аналитический срез информационного пакета и отправлять сведения непосредственно абоненту, а не распространять по всем пользователям локальной сети, как поступает концентратор. В чем же практичность? Нагрузка, направленная на сервер в этом случае, снижается, причём производительность возрастает. Особо важным является факт надежности при транспортировке данных. Передача информации осуществляется таким образом, что для всех участников локальной сети, кроме адресата, информация закрыта и ее невозможно заполучить просто так.

Особенности работы оборудования осуществляется на канальном режиме устройства OSI, что обеспечивает объединение узлов на МАС-адресе. Отдельный порт отображается по уникальному МАС-адресу.

В процессе работы коммутатор фиксирует в памяти структуру из МАС-адресов, существующих в рамках сетки. Данная таблица заполняется до тех пор, пока на все сетевые порты не поступит комплект сведений. Затем все интернет-порты, расположенные в рамках системы получат свои МАС-адреса. Тем самым, комплекты данных достигают получателей по МАС-адресам и не перенаправляются другим пользователям сети. А когда происходит перезагрузка коммутатора, обнуляются все данные и перезаписываются снова.

Разработка печатной платы

Структурная схема

структурной схемыСтруктурная схема материнской платы ASUS P5BW-MB.14-м выпуске СДСМструктурнуюпринципиальную

Принципиальная схема

принципиальной схемыЧасть принципиальной схемы той же материнской платы ASUS P5BW-MB.

• Серия Broadcom
• Marvell XPliant
• Barefoot Tofino
• Mellanox Spectrum
• Innovium Teralynx
• Даже Realtek

Разводка печатной платы

Пример четырёхслойной платы: заметно на просвет, как на разных слоях отличаются токопроводящие дорожки и заливка заземления. Переходные отверстия.3D-модель многослойной платы и реализации переходных отверстий.Срез всамделишной платы в месте переходного отверстия.подкасте про виртуализацию

• Ширина токопроводящих дорожек. Тут море нюансов. Но универсальные правила следуют из закона Ома: чем ниже сечение, тем выше сопротивление и больше падение напряжение, а соответственно и нагрев.
• Ширина зазора. При наличии разных потенциалов в двух проводниках даже диэлектрик может стать проводником. И тем вероятнее, чем проводники ближе.
  Таким образом ширина дорожек и зазоров — это компромисс между рисками и эффективностью.
  Кстати, здесь есть тонкий момент: в то время как вся (нет) Россия использует миллиметры для расчётов размеров, Китай (и не он один) считает в милах.
  Mille — тысячная доля дюйма или, соответственно, 0.0254 мм.
  Вот где нас подстерегла имперская система мер, словно 8 измерений, затаившихся внутри элементарных частиц (интересно, успею ли я при жизни пожалеть об этой вере).
  Поэтому совершенно типичны ситуации, когда при работе с китайскими производителями приходится пересчитывать из одной системы в другую. Удобно. Так в своё время греки переводили числа в вавилонскую систему, потому что в ней удобно было считать, а потом обратно в греческую — потому что так принято.

• Не рекомендуется делать повороты дорожек под углом 90 градусов — правильнее под 45 или закруглять по радиусу.
  В противном случае ток распространяется неравномерно. При больших токах это может вызывать локальные перегревы и выгорания дорожки.
  В случае когда имеем дело с высокоскоростным сигналом необходимо максимально плавно прокинуть сигнал на плате для уменьшения его затухания и здесь не допускается поворот даже под 45 градусов — только скругления.
  Элтекс использует радиус загиба на глаз, чего более чем достаточно.
• На некоторых участках требуется, чтобы длина проводников была одинаковой.
  Одним из примеров будет подключение оперативной памяти.
  Другим — дифференциальные пары, соединяющие высокоскоростной порт (10GE) с чипом PHY. В этом методе сигнал передаётся по двум проводникам, но по одному из них в инвертированном виде (с другим знаком). Приёмник сравнивает два сигнала, полученных разным путём, а не сигнал одного провода с землёй. В этом случае электромагнитные помехи влияют одновременно на два провода, что повышает устойчивость, которая очень важна на таких скоростях.
  Очевидно, для того чтобы на приёмнике был один и тот же сигнал, сигнал этот должен прийти одновременно, соответственно и длина проводников должна быть одинаковой.CPU+DDR платы MES1124M.Плата, ты просто космос!
  Этим объясняются подчас странные формы дорожек на платах. Это не что иное, как выравнивание длин проводников между собой.Дорожки, связывающие процессор и оперативную память
  Необходимость в этом имелась всегда.Векторный суперкомпьютер CRAY-1.

Марвеловский чип PHY с обратной стороны — для оценки числа контактов, которые нужно правильно нарисовать.

Три подхода для входа в ваш Ethernet коммутатор

Как правило, Ethernet коммутатор можно использовать сразу после покупки. Что ж, если пользователи хотят настроить VLAN или закрыть порт или что-то еще, они должны внести в него некоторые изменения, которые требуют от них первого входа в коммутатор. Следующие три распространенных метода входа подробно проиллюстрированы на примере коммутатора FS 3900-24F4S. Они представляют собой широко используемый вход в локальный консольный порт, удаленный вход через Telnet и вход через HTTP через веб-браузер, который служит графической альтернативой предыдущему методу с командной строкой.

Как работает коммутатор локальной сети Ethernet?

Коммутатор локальной сети анализирует заголовок 2 уровня входящего кадра. Каждый ethernet кадр содержит 2 адреса: MAC-адрес источника и MAC-адрес назначения.

Коммутатор вместе с кадром получает MAC-адрес источника и записывает в свою таблицу коммутации напротив номера порта. Эта таблица — волшебный секрет того, как коммутатор  обеспечивает полдуплексную связь.

Затем в таблице коммутации ищется MAC-адрес получателя, и принимается решение о пересылке кадров на определенный порт. Благодаря данному механизму другие сетевые устройства докальной сети не знают о кадрах соседей. Таким образом мы добиваемся работы в полнодуплексном режиме (full duplex).

Процесс пересылки кадра между компьютерами:

1. Получение коммутатором на 1 порту сообщения от компьютера А с адресом назначения bbbb.bbbb.bbbb
2. Проверка таблицы коммутации с целью найти порт, к которому подключен адресат с mac-адресом bbbb.bbbb.bbbb
3. Такой адрес не обнаружен, рассылка запроса на все порты, кроме того, с которого пришло первоначальное сообщение
4. Ответ от компьютера В компьютеру с адресом aaaa.aaaa.aaaa, так как mac-адрес сетевой карты компьютера В совпадает с заголовком кадра
5. Заполнение коммутатором свой таблицы ответом от компьютера В
6. Пересылка ответа от компьютера В компьютеру А

Анимация ниже более наглядно описывает процесс обмена данными между участниками сети:

Вопрос: что произойдет, когда MAC-адрес назначения отсутствует в таблице коммутации свитча, в какой порт следует пересылать  он пересылает?

Ответ: в этом случае коммутатор пересылает кадр во все порты кроме, того с которого получил первоначальное сообщение; ожидая, что станция ответит на сообщение, и коммутатор обновит свою коммутационную таблицу.

Принципы работы коммутаторов сети ethernet раскрыты и теперь необходимо сосредоточиться на выборе класса свитчей для ваших задач.

Выбор свитча

У коммутаторов обычно в наличии больше портов, чем у роутера.

Свитчи могут быть двух видов:

• управляемые
• не управляемые

К управляемым коммутаторам можно подключиться через веб интерфейс и настроить его. Они могут иметь дополнительный функционал, который может оказаться полезным для вас. Например, просмотр статистики, зеркалирование портов.

Следует обратить внимание на скорость передачи, которую поддерживает коммутатор. Если нет необходимости передавать большие объемы данных по локальной сети, то вполне достаточно 100 Мбит в секунду

Иногда может возникнуть необходимость, чтобы у коммутатора на некоторых портах было PoE. Например, есть IP видеокамеры, питание которых производится через патч-корд, которым она подключается к коммутатору.

На некоторых свитчах есть VIP порт. Трафик через него будет более приоритетным для данного свитча.

Лучшие коммутаторы на 16 портов и больше

16-ти и более -портовые коммутаторы предназначены для эксплуатации на предприятиях, в больших офисах и компаниях. Из семи претендентов мы едва смогли определиться с достойными нашего рейтинга. Промышленные свитчи отличаются разнообразием дополнительных возможностей, надёжностью и большим временем безотказной работы. Они слишком разные, чтобы сравнивать, но мы попытались.

HP 1820-24G

Управляемый 16-портовый переключатель для офисов, где важно снижение сложности эксплуатации и подготовки сети к функционированию. Благодаря интеллектуальному управлению и минимуму опций с настройкой справится любой пользователь компьютера

Оснащается 24 гигабитными портами с поддержкой PoE+ для подведения электрического питания к клиентам, к которым не проложены электрокабели. Реализована технология IGMP для мониторинга сетевого трафика. Есть пара разъёмов для оптоволоконных кабелей.

Интуитивный веб-интерфейс с настройками и расширенной панелью управления прост в использовании и освоении. Конструкция спроектирована для установки в шкаф, но может монтироваться на стену либо ставиться на ровную поверхность. Энергосберегающие технологии EEE снижают энергопотребление благодаря динамическому управлению мощностью и отключению неактивных портов. Программное обеспечение предоставит графики по расходу электричества.

Достоинства:

• Пассивное охлаждение.
• Беспроблемная работа на протяжении нескольких лет.
• Элементарная настройка.
• Три способа монтажа.

Недостатки:

Нет функции ограничения скорости по портам.

Уникальное устройство для среднего офиса с пожизненной гарантией с некоторыми ограничениями. Интеллектуальная приоритизация трафика отдаёт предпочтение протоколу VoIP и передаче видеопотоков.

Ubiquiti UniFi Switch US-16-150W

Высокопроизводительный коммутатор с 16-ю гигабитными портами и парой разъёмов для оптоволоконного кабеля по 1 Гбит каждый. PoE-разъёмы поддерживают до 150 Вт суммарной мощности для питания потребителей: принтеры, камеры. Благодаря большой площади поверхности не испытывает проблем с охлаждением. Универсальная конструкция позволяет устанавливать на стол, в стойку или закреплять вертикально. Светодиодные индикаторы подсвечиваются разными цветами в зависимости от режима работы устройства.

Совместим с фирменным программным обеспечением UniFi Controller для централизованного мониторинга и управления коммутаторами линейки UniFi. Устройства поддерживают аутентификацию 802.1X, изолированную работу клиентов и два способа маркировки VLAN. При максимальной физической нагрузке 18 Гбит устройство выдерживает до 36 Гбит, что указывает на его стабильность и работу без нагрузки.

Достоинства:

• Бесшумная конструкция.
• Три способа монтажа.
• Стабильность функционирования.

Недостатки:

Высокая стоимость.

UniFi Switch US-16-150W адаптирован под сбор информации с видеокамер, объединение точек доступа в сеть и сегментов корпоративной сети. Двукратный запас мощности указывает на продолжительность функционирования без сбоев.

Zyxel GS1100-16

Неуправляемая модель на 16 портов с интегрированным блоком питания и пассивным охлаждением. Радиаторы делают прибор бесшумным – можно ставить в жилой комнате или посреди офиса. Энергоэффективный Ethernet следит за трафиком и, с учётом длины кабеля, динамически управляет энергопотреблением клиентов.

Несмотря на промышленную ориентацию для подключения свитча не нужен IT-специалист. Устройства подсоединяются по принципу Plug-n-Play – не нуждаются в настройке. Обладает функцией автоматического определения полярности. Для обеспечения плавности передачи потокового видео в 4K реализована приоритизация 802.1p. Индикаторы на задней панели не отображают скорость соединения.

Достоинства:

• Встроенный блок питания.
• Монтаж на стену.

Недостатки:

Часто виснет при температуре ниже +100C.

Бесшумный коммутатор без настройки, который может огорчить реализацией индикации – светодиоды не покажут скорость подключения конкретного клиента. При установке в узком пространстве, где плохо со свободным движением воздуха, возможен перегрев процессора.

Войдите в Ethernet коммутатор через веб-браузер

Это осуществимый для доступа, настройки, и управления коммутатором через веб-браузер с поддержкой Java, если Ethernet коммутатор назначен с IP-адресом и активировал службу HTTP. Фактически, через веб-интерфейс многие параметры коммутатора могут быть изменены и сконфигурированы, а рабочее состояние коммутатора отображается, что значительно облегчает управление Ethernet коммутатором. Вот процедура входа в систему коммутатора FS S3900-24F4S через веб-браузер:

1. Подключите порт управления коммутатора к порту RJ45 на компьютере с помощью Ethernet кабеля.

2. Откройте веб-браузер. Введите IP-адрес (например, по умолчанию 192.168.1.1 или тот, который установлен в соответствии с Вашими потребностями) Вашего коммутатора. Нажмите «Войти», и появится диалоговое окно входа.

Fig7. Web Initial Interface of FS 3900-24F4S Switch

3. Введите имя пользователя и пароль с правами администратора, затем нажмите “OK” , и Вы можете проверить состояние конфигурации коммутатора, а также настроить или изменить порт коммутатора.

Fig8. Configuration Status of the FS 3900-24F4S Switch in Web Interface

Заменив текстовую конфигурацию команд интуитивно понятным графическим интерфейсом, веб-вход дружествен к новичку.

Параметры

Свитчи имеют достаточно много параметров, на которые нужно обратить внимание. Количество портов коммутатора определяет, сколько единиц оборудования можно подключить

Дома используются гаджеты, имеющие от 5 до 15 портов

Количество портов коммутатора определяет, сколько единиц оборудования можно подключить. Дома используются гаджеты, имеющие от 5 до 15 портов.

Оборудование, у которого от 15 до 52 портов, предназначено для офиса

Кроме количества портов, следует также обратить внимание на их скорость. Современные гаджеты могут работать на скорости 100 или 1000 Мбит/с

Скорость обслуживания пакетов – это характеристика, определяющая производительность свитча. Стандартный размер пакета равен 64 байта. Данная величина измеряется в миллионах пакетов за секунду (Mpps).

РоЕ (Power over Ethernet), данная функция позволяет подавать электричество к устройству через сетевой кабель. При этом качество передаваемой информации не снижается. С помощью данной опции можно подключать гаджеты, к которым электричество подвести проблематично, например, WEB камеры.

SFP порты используются для подключения к устройствам высшего уровня или к другим коммутаторам. Этот порт является слотом, к которому подключается специальный SFP-модуль. После этого уже можно подключать другое устройство, например, оптоволоконный кабель.

Кроме технических характеристик, следует также обратить внимание на то, какие функции еще поддерживает свитч. Энергосберегающие коммутаторы способны следить за активностью подключенных устройств

Когда они выявляют неактивный сетевой порт, то переводят его в спящий режим. По заявлению производителей, данная функция способна сохранить до 80% электрической энергии

Энергосберегающие коммутаторы способны следить за активностью подключенных устройств. Когда они выявляют неактивный сетевой порт, то переводят его в спящий режим. По заявлению производителей, данная функция способна сохранить до 80% электрической энергии.

VLAN требуется для разграничения сегментов локальной сети. С помощью этой функции можно создать отдельные участки для отделов или филиалов фирмы.

Функция защиты от широковещательного шторма позволяет бороться с DDoS атаками. Модели, имеющие эту функцию, своевременно выявляют флуд и отсекают его.

Функция сегментации трафика позволяет так настраивать порты, чтобы они были логически отделены друг от друга, но могли подключаться к серверу.

Функция стекирования позволяет объединить несколько коммутаторов в стек. Эта возможность востребована в сетях больших разветвленных компаний.

Лучший сетевой коммутатор с питанием через Ethernet (PoE): Ubiquiti Unifi USW-Flex

• Порты: 5.
• Размеры: 122,5 × 107,1 × 28 мм.
• Индикаторы состояния: 2 на порт: PoE, система связи / скорости / активности: состояние.
• Источник питания: PoE.
• Охлаждение: пассивное.
• Гарантия: 2 года (при покупке в Ubiquiti), 1 год у авторизованного продавца.

Плюсы

• Питание 802.3af PoE.
• Небольшой размер.
• Погодоустойчивый.
• Гигабитные скорости.

Минусы

• При работе может нагреваться.
• Отсутствие SSH.
• Некоторые малопонятные возможности.
• Трудные настройки USW-Flex в программном обеспечении UniFi Controller.

Unifi USW-Flex лучшим сетевым коммутатором для тех, кто хочет обеспечивать питание через порт Ethernet. Этот коммутатор с пятью портами способен выдавать до 15,4 Вт на каждый из четырёх выходных портов. Слово «до» здесь играет роль: когда все порты заняты, невозможно выдавать такую мощность. В результате 4-й порт получает сниженный приоритет и мощность. Функции PeE применяются только в том случае, если запитать Unifi USW-Flex от подходящего инжектора PoE.

Хотя это управляемый коммутатор, Unifi USW-Flex не обладает некоторыми важными функциональными возможностями, вроде протокола Spanning Tree Protocol для предотвращения циклов переключения или возможности применять SSH для расширенного управления командной строкой. При этом можно использовать SSH для некоторых других базовых функций, вроде обновления прошивки.

USW-Flex подходит для работы на открытом воздухе и поэтому у него есть несколько вариантов крепления. Среди них магнитное и возможность установки на столбе и на стене, а также кожух с возможностью закрепления на портах Ethernet, чтобы не попадала влага во время дождя. Частью дизайна коммутатора являются его углубленные порты, из которых может быть трудно достать разъёмы RJ45, потому что не хватает места для нажатия на фиксатор разъёма.

В тестах было установлено, что если использовать Flex без настройки, он действует как любой другой коммутатор в нашем списке. Скорость передачи данных стабильная и превосходит другие гигабитные коммутаторы под нагрузкой. При этом Ubiquiti заметно нагревается: температура без нагрузки способна превысить 38°, а при нагрузке на каждом порту до 48° в прохладной хорошо проветриваемой комнате. Коммутатор рассчитан на работу при температуре до 65° при мощности 25 Вт и 55 градусов при мощности 46 Вт. Будет неплохой идеей размещать его в тени, поскольку от солнца производительность и срок службы устройства могут пострадать.

USW-Flex имеет и другие недостатки. Коммутатор управляется в графическом интерфейсе браузера, как и всё другое оборудование UniFi. Это удобно, если у вас несколько таких устройств, но может раздражать, если у вас только этот коммутатор. Он может работать и без изменения настроек, но для получения некоторых функциональных возможностей в настройки всё же придётся зайти. В частности, по умолчанию не применяется протокол 802.3bt, который выдаёт полную мощность 46 Вт, поэтому необходимо поменять источник питания в настройках PoE.

Нужно убедиться, что питающее устройство поддерживает протокол 802.3bt, иначе 46 Вт получить не удастся. Это относится ко всем управляемым коммутаторам. При настройке и работе с виртуальными локальными сетями сначала нужно проверить, что маршрутизатор поддерживает эти сети. Несмотря на такие недостатки, удобство питания 802.3af PoE и Gigabit Ethernet в четырёх портах в любом месте вашего дома или за его пределами за небольшую цену является заметным плюсом.

Ubiquiti Unifi USW-Flex