Зачем устанавливают коммутатор перед роутером
На чтение 3 мин Опубликовано Обновлено
Коммутатор — это сетевое устройство, которое играет важную роль в организации локальной сети перед роутером. Он выполняет функцию коммутации данных и обеспечивает быстрое и эффективное соединение между сетевыми устройствами внутри локальной сети.
Один из основных преимуществ коммутатора перед роутером — это возможность устанавливать локальные соединения с более высокой скоростью передачи данных. Коммутатор позволяет обмениваться информацией между устройствами внутри сети с помощью специальных портов, что значительно увеличивает пропускную способность и снижает задержки в передаче данных.
Еще одной задачей коммутатора является управление трафиком и пересылкой данных между устройствами в локальной сети. Он автоматически определяет адреса устройств и направляет данные только туда, где это необходимо. Это позволяет избежать перегрузки сети и снижает нагрузку на роутер, освобождая его ресурсы для других задач.
Также коммутатор обеспечивает защиту сети от несанкционированного доступа к данным и возможность организации виртуальных локальных сетей (VLAN), что позволяет управлять доступом к ресурсам сети и улучшает безопасность данных. Коммутатор перед роутером является неотъемлемой частью современной сетевой инфраструктуры, обеспечивая стабильную и безопасную работу локальной сети.
Зачем нужен коммутатор перед роутером: основные преимущества и задачи коммутатора
Основные преимущества использования коммутатора перед роутером включают:
- Увеличение пропускной способности сети: коммутатор обладает возможностью соединять несколько устройств (компьютеров, принтеров, серверов и т. д.) в одну локальную сеть. Это позволяет увеличить пропускную способность и эффективность работы сети.
- Обеспечение высокой скорости передачи данных: коммутатор может определить, к какому устройству нужно переслать пакет данных, и сделать это без задержки. Таким образом, обеспечивается высокая скорость и минимальные задержки при передаче данных.
- Разделение трафика: коммутатор разделяет трафик на отдельные сегменты сети. Это позволяет избежать коллизий и конфликтов при передаче данных и повысить надежность работы сети. Кроме того, такой подход обеспечивает более эффективное использование доступной пропускной способности.
- Обеспечение безопасности: коммутатор может настраиваться для фильтрации и блокировки определенного трафика. Это позволяет защитить сеть от внешних угроз и атак.
Основные задачи коммутатора включают:
- Управление и контроль сетевого трафика: коммутатор отслеживает и анализирует передаваемые пакеты данных, определяет маршруты и перенаправляет их к соответствующим устройствам.
- Обеспечение соединения между устройствами: коммутатор создает и поддерживает соединения между устройствами в локальной сети. Он отвечает за правильную передачу данных между ними.
- Разбиение сети на отдельные сегменты: коммутатор разбивает сеть на отдельные сегменты, что позволяет организовать локальные подсети и отделить трафик одной сети от другой.
Таким образом, коммутатор перед роутером выполняет важные функции по организации сетевого трафика, увеличению пропускной способности и обеспечению эффективной работы сети.
Расширение сети
Когда количество устройств в сети растет, коммутатор позволяет разделить сеть на несколько отрезков, подключив по одному коммутатору к каждому отрезку. Такая конфигурация позволяет увеличить пропускную способность сети и уменьшить конфликты при передаче данных.
Кроме того, коммутатор позволяет объединять несколько сетей в одну, связывая коммутаторы между собой. Такая конфигурация сети называется коммутируемой сетью, и она позволяет создавать гибкие и масштабируемые сетевые архитектуры.
Использование коммутатора перед роутером позволяет эффективно управлять трафиком в локальной сети, повышать скорость передачи данных и обеспечивать надежность сети. Это особенно важно в современных сетях, где объем и скорость передачи данных постоянно увеличиваются.
В итоге, коммутатор перед роутером позволяет расширять и улучшать сеть, обеспечивая высокую производительность и качество соединения для всех устройств в сети.
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.
Содержание
- Принцип работы коммутатора на примере
- Отличие от концентратора
- Разновидности
- Отличие от маршрутизатора
- Параметры
- Возможности и функции
- Назначение
- Видео
- Задать вопрос автору статьи
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:
- 1-ый компьютер отправляет пакет информации 5-му компу.
- Пакет доходит до коммутатора;
- Коммутатор смотрит в свою таблицу и видит, что она полностью пустая. Оно и понятно, его только включили;
- Тогда коммутатор решает вопрос гениально – он отправляет данный пакет всем компьютерам, подключенным к портам. Но отправляет не просто так, а с запросом, чтобы ему пришел ответ от нужного устройства.
- Все компьютеры принимают пакет и смотрят на адрес получателя. В итоге ответ приходит только от 5 компьютера, которому и отправлялся пакет.
- Коммутатор смотрит, с какого порта пришел ответ. И записывает в таблицу коммутации к какому порту подключен 5 компьютер. В запись входит – номер порта и MAC-адрес устройства.
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:
- Ethernet
- SFP
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:
- Управляемые или программируемые – у таких устройств внутри также заложена система настроек портов. В такой системе системный администратор или инженер может назначить гибкую работу сети. Например, с помощью коммутатора можно разделить все подключённые устройства на разные подсети, чтобы пакеты информации были только в одной подсети и не выходили за её пределы. Например, в организации есть обычные менеджеры и бухгалтерия – и с помощью коммутатора их можно разделить. Чтобы доступ к документам имел только свой отдел.
- Неуправляемые – это обычные аппараты, работающие по простому принципу, который я описал выше. Проблема таких устройств в том, что они не имеют четкого ограничения и при желании все устройства имеют доступ к друг-другу. Подобные свичи можно использовать внутри определенной подсети или в маленьких офисах. Часто используют дома, так как сегментов не так много.
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:
- Внешний – обычно выдается провайдером;
- Внутренний – чаще задается заводскими настройками, но его также можно переписать. Самые популярные адреса: 192.168.1.1 и 192.168.0.1.
Советую прочитать полный разбор роутера – по этой ссылке.
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.
PoE
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
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.
- Flow Control или управление потоком – есть во всех свитчах. Грамотное управление потоком позволяет снизить риск зависание сети;
- Storm Control – или защита от широковещательного шторма. Шторм – это возникновение ситуации, когда в сети у коммутатора возникает слишком много пакетов, в результате они начинают теряться, какая-то информация не доходит или вовсе перестает передаваться. Очень часто возникает в результате петель. Важная функция для больших сетей.
- Jumbo Frame или увеличенные пакеты – используются только в больших сетях. Тогда есть реальная возможность увеличить размер пакета, чтобы ускорить передачу данных. Для этого нужно, чтобы принимающее устройство также поддерживало эту функцию, а канал имел определенный размер.
- IGMP Snooping – часто применяют в IP телевидении. Когда трафик распределяется точечно на определенного пользователя. С одной стороны, сеть разгружается. С другой стороны, коммутатор должен обладать не малой мощью, чтобы постоянно просчитывать пути и откликаться на запросы новых пользователей.
- Поддержка режимов:
- Полудуплекс – поддержка отправки пакетов в обе стороны, но одновременная передача запрещена. То есть передается по очереди
- Дуплекс – одновременная передача.
- Стекирование или расширение – используется, если на стандартном коммутаторе не хватает количества портов. Тогда подключают ещё один или несколько свичей. Технологии у каждой фирмы разные, и нужно учитывать скорость шины стекирования у определенной модели.
- Поддержка QoS – приоритезация трафика по стандарту стандарт IEEE 802.1p. Когда более приоритетный трафик пропускают, а остальной сидит в очереди. Также за счет этой технологии выравнивается скорость передачи данных в сети. В результате уменьшается шанс заторов на линии.
- Агрегирование каналов по стандарту IEEE3ad. Поддерживаются только дорогие аппараты. Возможность отправлять пакеты данных по нескольким кабелям и портам, чтобы увеличить скорость;
- VLAN– разделение сеть на подсети. Например, бухгалтерия не видит отдел кадров и не имеет доступ к их сети, и наоборот.
- Loopback Detection – помогает защитить сеть от петель – когда пакеты начинают бесконечно гулять в сети. Проблема в том, что отправитель может также бесконечно отсылать пакеты в сеть и забить её;
- Сегментация трафика – разделение портов на отдельные сегменты. Разделение идет на физическом уровне для большей надежности;
- Зеркалирование трафика – простая проверка всего трафика для обеспечения безопасности в сети.
- Поддержка интернет протоколов – тут все понятно, аппарат должен помимо обычных функций уметь распределять трафик из глобальной сети.
- Поддержка Wi-Fi – для подключения к локальной сети с помощью радиоволн по стандарту IEEE 802.11.
Более подробно про Wi-Fi можно прочитать тут.
Назначение
- Дома – во многих статьях почему-то пишут первым именно домашнее использование. Да, ранее их действительно часто использовали дома и подключали соседей, а также друзей, чтобы порубиться в Counter Strike. Но сейчас в век интернета их уже редко увидишь, и на их смену пришли Wi-Fi роутеры.
- Небольшие предприятия – сеть ограничивается только количеством компьютеров. Обычно их до 48 + сервер.
- Умный дом – данная система достаточно популярна в частных домах. Также её могут использовать на небольших предприятиях.
- Видеонаблюдение – если система становится слишком большой, то начинают использовать коммутаторы;
- Промышленные сети – для правильного распределения трафика между сложными аппаратами.
ПОМОЩЬ СПЕЦИАЛИСТА! Если у вас ещё остались вопросы или вас нужно проконсультировать по данной теме – пишем в комментарии.
Видео
Сетевой коммутатор: что это, как подключить, для чего нужен в квартире такой свитч
На работе и дома постоянно растет количество цифровой техники. Все более актуальной становится проблема их соединения для скоростной передачи данных. Коммутатор во многом может решить проблему. Рассмотрим, что это за устройство и как работает? Нужны ли коммутаторы в квартирах и, если да, то какие?
Сетевой коммутатор — что это такое
Сетевой коммутатор предназначен для соединения большого количества устройств — компьютеров, ноутбуков, сетевых принтеров, телевизоров с функцией Smart TV, игровых приставок — в одну локальную сеть.
Конструктивно коммутатор выполнен в виде коробки с большим количеством сетевых разъемов для подключения кабеля. Для подключения чаще всего используют витую пару, но бывают случаи с оптоволоконным кабелем. Соответственно у таких коммутаторов помимо портов с разъемами RJ45 присутствуют SFP-порты.
Другое свое название «свитч» коммутатор получил от английского switch — «переключатель». Применяемые для работы с коммутаторами (и не только с ними) сетевые кабели также имеют несколько названий: lan-кабель, ethernet-кабель, патч-корд.
Когда нужен коммутатор
Если в квартире есть кабельный Интернет, то наверняка есть и роутер, через который он подключен. Роль роутера можно сравнить с электрощитом. Только вместо электричества он распределяет интернет связь. Обычно довольствуются раздачей «по воздуху» — через WI-Fi (вай-фай). Но в роутере предусмотрено и несколько разъемов для кабельного подключения — LAN-порты.
К каждому из LAN-портов можно подключить любое устройство, а можно и коммутатор, который будет выполнять роль своеобразного разветвителя.
Самая простая схема раздачи информационных данных через коммутатор такова: межсетевой экран Firewall, встроенный в роутерах, защищает сетевые подключения от вредоносных данных. Они блокируются еще на стадии попадания в сеть пользователя. Далее в работу подключается коммутатор.
Передача отфильтрованного пакета тому или иному устройству производится в соответствии с таблицей MAC-адресов коммутатора. При отсутствии получателя в таблице MAC-адресов коммутатор самостоятельно связывается с ним и заносит необходимую в дальнейшем информацию в таблицу. Коммутатор понадобится, когда роутер находится в одной комнате, а подключаемые кабелем устройства — в другом.
Например, телевизор с поддержкой технологии Smart TV, ноутбук и игровая приставка.
Без коммутатора к каждому устройству придется тянуть отдельный патч-корд. Это неудобно и некрасиво. С коммутатором же понадобится лишь один длинный кабель до роутера.
И этот один кабель легче замаскировать мебелью или проложить под плинтусом.
Конечно, есть Wi-Fi и можно обойтись вообще без проводов. Но он не идеален: помехи от соседей, задержки, конкуренция между устройствами. С кабелем передача информативных потоков более надежна. Также не стоит забывать об ограниченном количестве портов на роутере. Зачастую приходится решать, какое именно устройство подключить к роутеру по кабелю, а для какого наладить связь по Wi-Fi.
Кроме того, коммутаторы успешно конкурируют с передачей данных по Wi-Fi при организации системы умного дома. К одному коммутатору можно подключить большое число датчиков (влажности, протечки, дыма, вибрации, открытия дверей и окон), счетчики, камеры наблюдения.
Виды коммутаторов
Неуправляемые коммутаторы — наиболее простые устройства, самостоятельно передающие пакеты данных. Обычно они используются в небольших домашних и офисных сетях.
Неуправляемые выступают в роли бытовых разветвителей. К его портам в произвольном порядке можно подключить роутер, компьютер, игровую приставку, телевизор и все остальное.
Управляемые коммутаторы — более сложное устройство, которое может работать как неуправляемая модель, но при этом имеет ручное управление и расширенный набор функций. Эти коммутаторы обладают гибкостью настроек как групп устройств, так и отдельных аппаратов.
Применяются обычно управляемые коммутаторы на предприятиях и в офисах. Для дома такая техника избыточна, далеко не каждому по силам разобраться в настройках — это больше удел айтишников, сетевых администраторов и прочих специалистов. Для дома же достаточно простого коммутатора.
При выборе домашнего коммутатора важно определиться в количестве портов на нем. В каждый порт подключается одно устройство, а один порт всегда будет занят входящим кабелем. Если на портах нет дополнительных маркировок, то в качестве входящего главного порта (порт Uplink) может быть использован любой порт.
Так, серый кабель, подключенный к LAN-порту роутера, может быть подключен к любому порту коммутатора.
А кабели подключаемых устройств — в любой свободный порт коммутатора.
Параметры и функции
У коммуникаторов достаточно много параметров, но мы рассмотрим только основные.
Количество портов
В каждый порт можно подключить только одно устройство. Минимальное количество портов — пять. С учетом того, что один порт будет работать как Uplink, к коммутатору можно подключить четыре устройства. Обычно этого достаточно для домашней сети. Максимальное количество портов в производимых моделях — 48. Эти модели предназначены уже для организации более обширной сети.
Скорость передачи данных
По этому параметру можно судить о быстродействии коммутатора в целом. По этому критерию коммутаторы делятся на две группы — с портами на 100 МБит/сек и с гигабитными портами.
Базовой скорости передачи данных 100 мегабит для дома достаточно.
Гигабитная скорость пригодится, если дома установлен гигабитный роутер и провайдер предоставляет скорость выше 100 мегабит. Понадобится она и в том случае если есть сервер или сетевое хранилище NAS.
Такая гигабитная скорость нужна например, чтобы перекинуть файлы с компьютера на рабочий ноутбук. Это намного быстрее и удобнее, чем использовать флешки.
Поддержка PoE
Коммутаторы с поддержкой PoE (Power over Ethernet) способны без потери качества передавать по одному кабелю информационные потоки и электроэнергию.
Эта функция полезна для устройств, находящихся в труднодоступных местах — при подключении камер наблюдения и в других аналогичных ситуациях.
Функция энергосбережения Green Ethernet
Энергосберегающие коммутаторы постоянно отслеживают активность подключенных устройств. Неактивный сетевой порт переводится в спящий режим с прекращением на него подачи электропитания.
Функция стекирования
Функцией подключения нескольких коммутаторов друг к другу наделяются мощные управляемые коммутаторы. В также один порт — это Uplink. Коммутаторы с функцией стекирования применяются для объединения большого числа пользователей и их оборудования в корпоративную сеть.
Согласитесь, что разобраться в хитросплетениях подключенным к таким коммутаторам кабелей задача очень непростая.
Прочие параметры, вроде размера таблицы MAC-адресов, количество SFP портов для подключения оптоволоконного кабеля и другие для дома скорее всего не понадобятся.
Установка и подключение
Настольные коммутаторы очень просто установить — достаточно ровной поверхности столешницы или полки. Но при их выборе стоит обратить внимание, где именно расположены индикаторы и какого они цвета.
Яркий синий цвет, который мешает спать, можно зашторить подручными средствами.
Настенный же коммутатор можно зафиксировать в незаметном месте на стене. Крепежные проушины на нижней стороне устройства помогут сэкономить пространство в небольшом помещении и избавят стол от излишнего кабеля.
При размещении коммутатора надо обратить внимание и на такую, казалось бы, мелочь, как расположение свободной электрической розетки для питания самого коммутатора.
Выводы
Коммутаторы помогут подключить несколько сетевых устройств без необходимости тянуть от роутера отдельный кабель до каждого. Как вариант — эту роль на себя может взять второй роутер, но он дороже.
Коммутатор предпочтительней Wi-Fi в случаях, когда требуется высокая скорость передачи данных. Желательно использовать коммутатор и при организации системы умного дома, когда надо управлять большим количеством всевозможных датчиков
Управляемые коммуникаторы имеют больше возможностей в настройках. Но для них нужны определенные знания и навыки. Можно остановить выбор на более простых моделях — неуправляемых. Для дома их функционала в большинстве случаев бывает достаточно. Главное, правильно определиться с числом портов коммутатора и скоростью передачи им данных.
Опубликовано: 14 февраля 2022
Небольшой ликбез о коммутаторах для загородного дома, квартиры или небольшого офиса
Зачастую пользователи в рамках работы компьютерной сетки знают только функцию ввода пароля от Wi-Fi, с помощью которого раздается интернет на все необходимые цифровые устройства. На сегодняшний день сеть способна осуществлять охват таких устройств в большем количестве. Но в данном случае простой маршрутизатор не будет полностью справляться, оборудование уже необходимо немного эффективнее.
Отметим, что у роутеров обычно недостаточное число портов. Их количества часто не хватает для подключения имеющегося сетевого оборудования: персональный компьютер, принтер, SIР-телефон. Такую проблему может решить дополнительный сетевой коммутатор (свитч). Его работы уже более оптимальна и функциональна. Он незаменим в том случае, когда устройства находятся в разных помещениях.
Что такое свитч
Свитч — устройство, которое соединяет несколько компьютеров в одну локальную сеть. В рамках нее происходит процесс обмена данных. То есть свитч позволяет осуществить работу сразу нескольких цифровых устройств.
В основу разработки сетевых коммутаторов лежит использование мостовых технологий. Принцип его работы довольно прост. При получении данных от подключенных к нему устройств, коммутатор систематически пополняет их МАС-адресами таблицу коммутации или-же маршрутизации, присваивая каждому запросу идентификатор. Поэтому, при повторной инициализации пакета свитч считывает идентификатор и адресует устройству, с которого поступил запрос. Остальные компьютеры при этом не задействованы и факт передачи информации проходит без их участия.
В некоторых случаях свитч путают с концентратором. Но это не два аналогичных понятия. Концентратор, он же Hub, хоть и похож в чем-то на свитч, устройство немного иного применения. Хаб, получая пакеты данных, раздает их всем участникам сети. Эта раздача происходит постоянно. К примеру, если осуществляется связка двух компьютеров в сети, то они активно передают информацию друг другу.
Но в то же время Hub дублирует или передает данные и другим устройствам, которые подключены в сеть. Минусом такого процесса является мусорный трафик, который не нужен и это обычно приводит к перегрузке сети. В результате может произойти потеря пакетов, когда работающих устройств будет чересчур много. Такая потеря происходит из-за канала, ширины которого в данном случае недостаточно.
Сегодня концентраторы не особо популярны и практически не используются. Но все же иногда встречаются в рамках какой-либо древней локальной сети. Стоит сказать, что при данном подключении есть еще один существенный минус — невозможность соединения большого количества устройств. Что, в свою очередь, может сделать устройство нового поколения — коммутатор (Switch). Происходит это из-за того, что как раз у Хабов нет таблицы маршрутизации.
Причины установки коммутатора
Пользователей часто интересует вопрос: “Если есть роутер, зачем нужен свитч?” Выделим две основные причины:
- Отсутствие у роутера необходимого количества LАN-портов. Например, если их только два, то помимо самого компьютера придется выбирать что подключить: сетевой сканер или же SIР-телефон. Соответственно, это вызывает определенные неудобства.
- Ели сетевые устройства находятся удаленно друг от друга. Например, в разных кабинетах одного офиса. В этом случае для каждой группы выделяется свой свитч.
Отметим, что установка настраиваемого коммутатора уровнем L2 и выше может потребоваться для использования какого-либо технического функционала, например:
- сформировать сетевой узел для просмотра статистики;
- дополнительно выполнить настройку приоритетов (QоS);
Виды свитчей
Как мы знаем, коммутатор имеет большее количество портов, что отличает его от роутера. Все они подразделяются на две группы:
- Управляемые. К этому виду свитчей подключение и последующая настройка происходит через web-интерфейс.веб, утилиту , консоль или командную строку. Обычно они имеют достаточно полезный функционал в рамках дополнительных опций. К примеру, зеркалирование портов или просмотр статистики. Основным параметром выбора является скорость передачи, поддерживаемая устройством. Если данные по локальной сети передаются в небольших объемах, то 100/1000 MB/s вполне хватит.В свою очерель управляемые делятся по уровням функционала: L2 / L2+ / L3 и устройства L2 / L2+ уже имеют близкую к маршрутизаторам функциональность, разве что проигрывая про скорости обработки правил трафика на самых дешевых вариантах, тогда как L3 — даже превосходящую роутеры функционал и пропусную способность, достигая возможности межсетевых экранов.
- Неуправляемые или L1. У данных свитчей web-интерфейс отсутствует, так как нет необходимости в настройке. Неуправляемый свитч самостоятельно передает данные с одного порта на другие. То есть, за счет имеющейся в нем таблицы с МАС-адресами, помогающей запоминать к какому именно порту относится то или иное устройство, передача идет не сразу всем, а конкретно одному получателю.
Каким образом подключить свитч
Подключить свитч можно к маршрутизаторам разных моделей: ТР-Link, Zyxel и пр. В настройке неуправляемых коммутаторов нет каких-либо сложностей. С роутером они соединяются при помощи патч-корда, либо VIP-порта (при его наличии).
При подключении управляемых коммутаторов процесс выглядит не так просто. Он должен иметь персональный IР-адрес в локальной сетке, аналогичный маршрутизатору. Бывают ситуации, когда на устройстве уже существует какая-то подсеть, либо на самом свитче установлен свой DCHР-сервер. Это будет являться проблемой в доступе к сети роутера соединенных с коммутатором устройств. В связи с этим, при подключении сети через такой вид коммутатора необходимо проверить параметры и выполнить предварительную настройку.
Как настроить коммутатор
Настройку управляемого свитча следует осуществлять в несколько этапов:
- В первую очередь необходимо отключить DHCP и Wi-Fi.
- Следующим действием деактивируем динамический DNS-сервер.
- Далее проверяем параметры WAN.
- После проведения проверки отключаем параметры безопасности.
- Заключительным этапом деактивируем DMZ.
Важный момент: отключать сервисы нужно обязательно. Это необходимо для обезличивания роутера, который исполняет роль коммутатора. Данные действия осуществляются в целях избежания конфликта между оборудованием. А это может вызвать многочисленные сбои в процессе передачи данных.
Сетевой коммутатор — это электронный прибор, объединяющий несколько компьютеров и/или других цифровых устройств в локальную сеть и позволяющий им обмениваться данными. Имеет ещё одно распространённое название — свитч, которое происходит от английского слова switch (коммутатор, переключатель).
Содержание
-
Что такое свитч простыми словами
-
Принцип работы коммутатора
-
Режимы коммутации
-
Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)
-
Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)
-
Как выбрать коммутатор
-
Базовая скорость передачи
-
Количество портов
-
Исполнение (способ установки)
-
Возможность управления
-
Поддержка PoE
-
Наличие портов SFP
-
Наличие функции энергосбережения
-
Поддержка VLAN
-
Наличие функции сегментации трафика
-
Поддержка стекирования
-
Наличие защиты от широковещательного шторма
Что такое свитч простыми словами
С каждым годом нас окружает всё больше и больше компьютеров, ноутбуков, мобильных и других цифровых устройств. Они используются дома, в офисах, административных и многих других помещениях. Становится всё более актуальной проблема их соединения для передачи данных — такого, которое избавило бы от необходимости переносить информацию, например, на USB-флешке. В недавнем прошлом её решали с помощью концентраторов, но к настоящему моменту их почти вытеснили более интеллектуальные устройства — сетевые коммутаторы, или свитчи. Говоря простыми словами, это — устройства, позволяющие объединить несколько компьютеров в сеть и играющие в ней роль её ядра. Это действительно удобно, причём в самых разных ситуациях:
-
на предприятии или в офисе, в котором установлено большое количество компьютеров, сетевых принтеров и другой цифровой техники;
-
в небольшой домашней локальной сети — к примеру, состоящей из нескольких компьютеров, ноутбука и современного телевизора;
-
в составе масштабной системы видеонаблюдения с большим количеством камер;
-
в промышленной сети с многочисленными датчиками, контролирующими техпроцессы и передающими данные на диспетчерский пункт;
-
вомногих других случаях.
Принцип работы коммутатора
За вопросом о том, что такое коммутатор, закономерно следует ещё один: по какому принципу он работает? Всё одновременно и просто, и сложно. Свитч получает данные от обращающихся к нему устройств и постепенно заполняет таблицу коммутации их MAC-адресами. При последующих обращениях коммутатор считывает адрес устройства-отправителя, анализирует таблицу коммутации и определяет по ней, на какое устройство нужно переслать данные. Прочие компьютеры при этом не «знают» о факте передачи информации, поскольку она не имеет к ним отношения. Благодаря этому обеспечивается работа сети в так называемом полнодуплексном (full duplex) режиме.
Новый коммутатор на этапе обучения, не обнаруживая в своей таблице MAC-адрес получателя, рассылает данные на все подключенные к нему устройства (разумеется, кроме отправителя). Правильный получатель отвечает коммутатору, и последний создаёт новую запись в таблице коммутации. В дальнейшем свитч, принимая данные с этим же MAC-адресом, «понимает», куда именно их нужно направить, и производит уже не массовую рассылку, но строго адресную отправку. Трафик, таким образом, локализуется, а сеть — разгружается.
Выше был описан принцип действия так называемого неуправляемого коммутатора, который работает на втором (канальном) уровне OSI. Помимо таких, существуют более продвинутые модели, работающие на третьем и четвёртом уровнях. Они значительно функциональнее, поскольку допускают ручное управление (в частности, через интерфейс командной строки), поддерживают QoS, VLAN, зеркалирование, обнаружение штормов трафика, ограничение скоростей передачи данных для разных портов и многие другие полезные функции. Такие устройства включают в состав сложных и разветвлённых сетей — в частности, тех, что развёрнуты на больших предприятиях.
Режимы коммутации
Есть три режима, в которых свитч передаёт данные узлам-адресатам. Ключевые особенности каждого режима — степень надёжности передачи и связанное с ней время ожидания.
Первый режим называется Cut-Through — сквозной. Свитч принимает данные, считывает из них только адрес узла-получателя и без каких-либо дополнительных проверок отправляет их по назначению. Время ожидания в этом случае минимально, но возникает вероятность передачи данных с ошибками.
Второй режим называется Store and Forward — с промежуточным хранением. Коммутатор не только считывает адрес получателя, но и анализирует всю поступившую информацию с целью поиска ошибок. Лишь после этого данные передаются по назначению. Время ожидания в сравнении с предыдущим режимом увеличивается — оно необходимо свитчу для проверки.
Третий режим называется Fragment-Free — бесфрагментный, или гибридный. Он представляет собой сочетание двух описанных выше режимов. Коммутатор принимает кадр данных, считывает адрес получателя, а затем проверяет информацию на предмет ошибок, но не всю, а лишь первые 64 байта. После проверки свитч отправляет данные получателю.
Условия передачи данных непостоянны — они меняются со временем. Полезно иметь коммутатор, в котором реализована адаптивная подстройка под эти условия. В начале работы такое устройство включает сквозной режим коммутации для всех портов. Затем те порты, на которых появляется слишком много ошибок, автоматически переводятся в гибридный (бесфрагментный) режим. Наконец, если и после этого ошибок остаётся слишком много, порты переводятся в режим с промежуточным хранением данных.
Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)
В недавнем прошлом были широко распространены концентраторы (hub). Эти устройства работают на основе широковещательной модели. Выражаясь проще, концентратор, принимая сетевой трафик, просто рассылает его всем без исключения подключенным к нему устройствам. Функция определения адресата, которая есть в коммутаторе, в нём не реализована, и в этом — основное отличие hub от switch. Широковещательная передача данных таит как минимум два подводных камня: во-первых, она сильно загружает сеть и заметно замедляет передачу данных, во-вторых, она влечёт риск появления большого количества ошибок, особенно — при добавлении в сеть новых компьютеров. Использование сетевых коммутаторов избавляет от этих проблем — и именно поэтому эти устройства к настоящему времени почти вытеснили собой концентраторы.
Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)
Коммутатор более функционален, чем концентратор, но ещё больше функций реализовано в маршрутизаторе (или, как его ещё называют, роутере). Это устройство работает на третьем уровне OSI и отвечает не только за распределение трафика по узлам-адресатам, но и за связь между разными сетями с отличающимися архитектурами. В его память записана таблица маршрутизации, на основе данных из которой router решает, куда следует переслать поступивший пакет данных. Пересылка выполняется в соответствии с правилами, заданными администратором при настройке маршрутизатора.
Роутер позволяет снизить загрузку сети, разделяя её на широковещательные домены и фильтруя пакеты. Он даёт возможность объединить Ethernet-сеть и соединения WAN — например, для организации выхода в Интернет. В этом случае маршрутизатор не только транслирует адреса, но и играет роль межсетевого экрана, обеспечивая тем самым информационную безопасность. По сути, любой маршрутизатор — это миниатюрный компьютер с большим количеством настраиваемых параметров. К слову, именно поэтому роль роутера может играть любой персональный компьютер — при условии, что на нём установлено и настроено специализированное программное обеспечение для маршрутизации.
Как выбрать коммутатор
В продаже представлено великое множество моделей коммутаторов, которые существенно отличаются друг от друга как по функциональности, так и по цене. IT-специалисту нужно знать основные характеристики свитчей (читай — критерии выбора).
Базовая скорость передачи
В большинстве случаев в характеристиках коммутаторов указано сразу несколько значений скорости (пример записи — 10/100 Мбит/сек). Нужно ориентироваться на высшее значение — это максимум для данного устройства. Если данные будут поступать на свитч со скоростью меньшей, чем этот максимум, он автоматически подстроится под неё. Модели верхнего ценового диапазона могут работать на скоростях 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек. Принимайте во внимание особенности вашей сети и характеристики входящих в неё устройств и делайте правильный выбор.
Количество портов
В продаже представлены модели с количеством портов от 5 до 48. Выбирайте свитч с учётом не только фактического количества устройств, которые будут к нему подключены немедленно, но и перспективы расширения сети в будущем. Опыт показывает, что для сетей, развёрнутых дома и в небольших офисах, оптимальны коммутаторы с количеством портов от 5 до 15. Для предприятия подойдёт устройство с количеством портов от 15 до 48.
Исполнение (способ установки)
Производители предлагают:
-
настольные коммутаторы. Это — компактные модели для небольших сетей. Они не вызывают ни малейших сложностей при установке — их можно просто положить на стол;
-
настенные модели. Также сравнительно компактны, однако имеют специальные пазы, позволяющие зафиксировать их на стене. Как показывает опыт, многие настенные свитчи можно и не крепить на вертикальном основании, а просто положить на стол;
-
стоечные коммутаторы. В эту категорию входят наиболее продвинутые модели для предприятий, которые устанавливаются в стандартную 19-дюймовую стойку для телекоммуникационного оборудования.
Возможность управления
Одну категорию образуют неуправляемые коммутаторы. Они не позволяют выполнить тонкую настройку, что минус для крупного предприятия, но плюс для использования дома или в небольшом офисе. Неуправляемые модели, как правило, компактны и имеют невысокую стоимость.
Ко второй категории относятся управляемые модели. Они допускают гибкую настройку с помощью специализированного ПО или web-интерфейса. Администратор может менять многочисленные параметры управляемого коммутатора — приоритеты подключенных устройств, общие параметры сети и другие. Такие модели хорошо подходят для использования в сложных и разветвлённых сетях, однако для их настройки нужны специальные познания и определённый опыт.
Поддержка PoE
Выбирайте коммутатор с этой функцией, если вам нужна подача питания к устройствам непосредственно по сетевому кабелю (витой паре). Один из возможных примеров — IP-камеры, включенные в локальную сеть. PoE (Power over Ethernet) — очень удобная функция: она избавляет от необходимости использовать силовые кабели, нисколько не снижая качество передачи данных.
Наличие портов SFP
Свитч с такими портами понадобится, если нужно соединить его с другими коммутаторами или устройствами более высокого уровня. Обратите внимание: SFP — это лишь порт, в него нужно предварительно установить специальный модуль, который, в свою очередь, даст возможность нестандартного подключения (например, по оптоволокну).
Наличие функции энергосбережения
Коммутаторы с такой функцией становятся всё более востребованными — играет роль растущий интерес к защите экологии. Эти интеллектуальные модели следят за подключенными к ним устройствам, выявляют неактивные порты и временно переводят их в спящий режим. Производители утверждают, что функция энергосбережения, реализованная в свитчах, позволяет сэкономить до 80% (!) электроэнергии.
Поддержка VLAN
Выбирайте модель с такой функцией, если нуждаетесь в логическом разграничении отдельных участков локальной сети. Вы сможете создать свои сегменты для разных отделов, подразделений и филиалов компании, организовать сеть общего доступа.
Наличие функции сегментации трафика
Коммутаторы с такой функцией позволяют настраивать порты или их группы так, чтобы они были полностью отделены друг от друга, но при этом имели доступ к серверу.
Поддержка стекирования
Устройство с такой функцией понадобится, если вам нужно создать единый логический коммутатор с количеством портов большим, чем 48. Несложно понять, что поддержка стекирования требуется в масштабных, разветвлённых сетях, развёрнутых на крупных предприятиях.
Наличие защиты от широковещательного шторма
Одно из частных проявлений такого шторма — DDoS-атака на локальную сеть. Если в последнюю входит обычный коммутатор без защиты от широковещательного шторма, в результате атаки вся сеть может попросту «лечь». Модели, в которых такая защита реализована, выявляют флуд и своевременно отсекают его, благодаря чему сеть остаётся стабильной.