Сетевой коммутатор (network switch) – это устройство, используемое в сетях передачи пакетов, предназначенное для объединения нескольких сегментов. В отличие от (router) коммутатор работает на модели , что и определяет главные различия между ними. Коммутатор не занимается расчетом маршрута для дальнейшей передачи пакетов по сети, анализируя различные факторы, как это делает . Switch только передает данные от одного порта к другому на основе содержащейся в пакете информации. Обычно признаком выбора выходного порта служит MAC-адрес устройства, к которому передаются данные. В свою очередь коммутатор в отличие от или не просто транслирует порты ко всем выходам, которые у него есть, а к одному, заранее выбранному.

Пример сети с коммутатором

Сетевые коммутаторы применяются в нескольких , но наибольшее распространение нашли в . Главной их задачей в сети является разделение сети на сегменты. Это особенно актуально в сетях с большим числом рабочих станций, т.к. чем больше оконечных устройств работают одновременно с единой средой передачи данных тем выше вероятность возникновения коллизии (одновременной передачи данных несколькими устройствами) и, следовательно, ниже эффективность работы сети. Коммутатор позволяет разбить единую сеть на несколько сегментов и увеличить число одновременно работающих устройств.

Существую управляемые и неуправляемые коммутаторы. Неуправляемые коммутаторы самонастраиваются после включения в сеть. Они анализируют MAC-адреса всех устройств, подключенных к ним и будут осуществлять коммутацию между портами на основе анализа заголовка пакета, в котором содержится MAC-адресом устройства-получателя. Управляемые коммутаторы предоставляют интерфейс для администратора, который может выполнить его настройку для работы в конкретной сети. Например, есть возможность выбора режима защиты от отказа (в случае работы в паре с резервным коммутатором), объединения нескольких портов в единое направление, настройки приоритетов и резервирования портов и мн. др. Обычно управляемые коммутаторы дороже и используются в емких сетях, с дополнительными требованиями по надежности.

Switch может быть выполнен и в виде небольшой платы на 4 порта и многополочного штатива с возможность интеграции дополнительных устройств и расширения емкости. Также в зависимости от назначения сетевой коммутатор может снабжаться автономным питанием, портами управления и резервирования, охлаждением.

Организация компьютерной сети невозможна без такого устройства как свитч или подобного ему сетевого оборудования. Существуют различные сетевые устройства, при помощи которых становится возможным формирование локальной сети, организация доступа в Интернет для нескольких компьютеров и прочие задачи сетевой коммутации. Наиболее популярные из таких устройств — это хаб, роутер и свитч. Не все знают, как настроить такого рода устройства, чтобы работа была более комфортной.

Сетевой коммутатор необходим для создания компьютерной сети.

Если роутер (маршрутизатор) служит для соединения и маршрутизации различных сетей, то хаб и свитч — для объединения различных узлов в единую сеть. Выгодное отличие свитча (коммутатора) от хаба (концентратора) в том, что в первом пакеты данных передаются строго по адресу на указанный узел, а не транслируются на все устройства сети. Таким образом, посредством свитча реализуется прямая адресная передача данных между двумя узлами сети, при этом сетевой ресурс используются максимально эффективно. По этой причине в настоящий момент концентраторы практически нигде не используются, они были вытеснены более производительными и безопасными коммутаторами.

Основы работы свитча

Рисунок 1. Схема работы свитча.

Итак, сетевой коммутатор, он же свитч или свич («switch» — переключатель), это вид сетевого оборудования, соединяющего определенное количество узлов (компьютеров) в единый сегмент вычислительной сети и осуществляющего пакетную передачу информации и данных между отельными элементами этой сети.

Свитч имеет в распоряжении несколько портов — разъемов, в которые подключаются компьютеры и прочие сетевые узлы, оборудование и т.д. Связь между портом и узлом осуществляется с использованием обжатого кабеля, так называемой витой пары.

Для такого устройства как свитч 8 портов это норма, но встречаются и более внушительные цифры вплоть до 48 и даже 96. (РИС. 1) В рамках модели OSI данное устройство функционирует на уровне канала, поэтому, как правило, лишь объединяет другие устройства в один сегмент сети, ориентируясь на их идентификационные MAC-адреса.

Объединить несколько отдельных сетей стандартный свитч не может. Для маршрутизации на уровне сетей, например, для организации доступа в интернет на нескольких компьютерах, что является примером включения локальной сети в глобальную, необходим маршрутизатор или же свитч роутер.

Таким образом, в сетевой иерархии OSI коммутатор занимает промежуточное звено между концентратором и маршрутизатором:

1. Концентратор — Физический уровень. Транслирует входящие данные, дублируя их на все используемые интерфейсы.
2. Коммутатор — Канальный уровень. Распределяет данные сугубо адресованным получателям.
3. Маршрутизатор — Сетевой уровень. Связывает различные сетевые сегменты.

Работа коммутатора построена следующим образом. В памяти устройства хранится виртуальная таблица соответствий между MAC-адресами и портами свитча.

MAC-адрес («Media Access Control» — управление доступом к среде), он же Hardware Address — это специальный идентификатор, который присваивается каждому активному элементу или узлу в сети, причем для каждого из них он уникален.

В момент сразу после включения коммутатора его MAC-таблица еще пуста и ее необходимо заполнить, поэтому свитч входит в режим первичного обучения.

Особенность этого режима в том, что данные, поступившие на любой из портов, как и в концентраторе, передаются всем подключенным к устройству узлам в совокупности.

Путем анализа пакетов данных определяется MAC-адрес устройства-отправителя, затем этот адрес привязывается к номеру конкретного порта, из которого эти данные были отправлены. Таким образом, выясняется, к какому порту подключен тот или иной элемент сети, затем эти данные заносятся в таблицу.

Теперь при поступлении данных на любой из портов свитча пакеты, адресованные узлу, имеющемуся в этой таблице, будут направлены на конкретный порт, соответствующий этому узлу, а не транслироваться на все интерфейсы сразу, как это происходит в концентраторе.

Если же в отправляемых данных содержится неизвестный адрес получателя, отсутствующий в таблице, создаются дубликаты пакетов и отправляются на все интерфейсы.

Параллельно с этим новые незнакомые адреса отправителей продолжают записываться в таблицу.

Впоследствии свитч постепенно заполняет свою маршрутную таблицу, включая в нее все связи между внешними компьютерами и собственными интерфейсами, благодаря чему происходит локализация трафика.

Основные типы коммутаторов

Рисунок 2. Примерная схема подключения свитча через модем.

Простейший сетевой коммутатор — это неуправляемый. Такой свитч хоть и может быть настраиваемым непосредственно, но он не имеет поддержки сетевых протоколов управления. Разница между управляемым и неуправляемым коммутатором в том, что благодаря поддержке простого протокола сетевого менеджмента SNMP управляемый свитч позволяет по сети с помощью специализированных программ удаленно конфигурировать себя и управлять своей работой.

Управляемый коммутатор наиболее часто устанавливается в участках сети с осложненной топологией, где требуется особенно тщательный контроль. Наиболее характерные задачи, выполняемые такими устройствами:

• мониторинг сетевого трафика;
• управление конфигурацией интерфейсов (портов);
• организация виртуальных сетей (VLAN);
• объединение группы каналов.

Управляемые свитчи особенны тем, что способны обеспечить широкий спектр функционирования как на канальном, так и на сетевом уровне. Доступ к управлению таким коммутатором можно получить через специальный Web интерфейс, а также посредством командной строки либо различных протоколов (SNMP, Telnet). Помимо всего прочего свитч может использовать различные методы коммутации, разница между которыми обусловлена временем и надежностью передачи информации:

Порядок расположения проводов при «обжиме» кабеля «витая пара».

1. Store and Forward — когда коммутатором производится полное чтение всей информации в кадре данных с целью проверки на наличие ошибок, и лишь затем пакет передается на выбранный порт.
2. Cut-through — процесс коммутации происходит сразу после чтения заголовка кадра данных, где хранится адрес получателя. Благодаря этому удается сократить задержку по времени передачи, однако становится невозможным обнаружить ошибки, что снижает надежность.
3. Fragment-free — усовершенствованный сквозной (Cut-through) режим, при котором пакеты передаются после их предварительной фильтрации.

Такой типа свитча редко используется в домашних условиях, т.к. предназначен прежде всего для коммутации крупных и сложных структур таких, как сети интернет провайдеров, корпоративные локальные сети, центры технической поддержки клиентов и т.д.

Примером такого устройства является гигабитный свитч TL-SG2424 на 24 порта фирмы TP-Link, обладающий массой полезных функций, среди которых: защита от сетевого шторма и распределенных атак, расширенная приоритезация данных QoS, высочайшая скорость работы портов до 1 Гбит/с и другие.

Как сделать настройку свитча и создать свою сеть

Допустим, вы решили создать локальную сеть из нескольких компьютеров в вашем доме и для этой цели выбрали сетевой коммутатор. Перед тем, как настроить свитч и осуществить конфигурацию сети, ее нужно развернуть на физическом уровне, т.е. обеспечить связь каждого компьютера с коммутатором посредством сетевого кабеля. Все соединения между узлами производятся с помощью патч-корда — сетевого коммутационного кабеля на основе витой пары.

Рисунок 3. Примерная схема подключения свитча без модема.

Такой кабель можно сделать и самому, но лучше купить в магазине. Есть два способа, как подключить свитч для его настройки, в зависимости от наличия соответствующих интерфейсов: через специальный консольный порт, через который производится в основном лишь первичная настройка свитча, либо через более универсальный Ethernet порт.

Во втором случае для получения доступа к конфигурации требуется ввести IP-адрес, указанный в документации к устройству.

Подключение к консольному порту не расходует полосу пропускания коммутатора, в чем есть определенное преимущество. Для непосредственной настройки свитча с помощью данного способа нужно запустить эмулятор терминала VT100 (подойдет и стандартный HyperTerminal).

Параметры подключения выбираются соответственно документации. После соединения вводится имя пользователя и пароль.

Настройка осуществляется путем ввода команд и параметров, которые зависят от конкретной модели устройства и должны быть указаны в документации.

Выход в интернет через свитч

Следующим шагом после создания сети и настройки коммутатора является обеспечение всем компьютерам этой сети доступа в интернет. Имея в наличии свитч, можно сделать это быстро, просто и выгодно, без дополнительного подключения к провайдеру отдельно каждого компьютера, даже если интернет подведен всего лишь одним кабелем. В случае, когда услуга интернет предоставлена провайдером стационарной телефонной связи, доступ к всемирной паутине осуществляется посредством ADSL-модема, наиболее распространенные модели которого не имеют более одного порта Ethernet. Соответственно, подключить к нему можно только один компьютер. Для решения этой проблемы не обязательно приобретать дорогостоящий маршрутизатор со встроенным коммутатором, вполне достаточно и обычного свитча. Примерная схема подключения изображена на рисунке. (РИС. 2)

https://сайт/

Из схемы видно, ADSL-модем подключается не к компьютеру, а непосредственно к коммутатору. К нему же подсоединены все компьютеры локальной сети. Очень важный момент здесь — это правильная настройка свитча и параметров соединения компьютеров. У каждого устройства, включая модем, должен быть свой адрес IP внутри единой подсети, повторяться они не должны.

При необходимости соединить несколько компьютеров между собой, или обеспечить доступом в интернет определенное количество устройств возникает вопрос относящийся к выбору железок для постройки домашней сети. Для этого необходимо использовать специальное сетевое оборудование. Бывают различные девайсы и у каждого свое предназначение и функции, и сегодня мы рассмотрим самые распространенные устройства, использующиеся в домашних или SOHO (Small-Office-Home-Office) сетях.

Хаб (Hub )

Хаб дословно означает центр, или узел деятельности, который объединяет подключенные устройства в одну сеть. Сетевой концентратор имеет несколько разъемов, в которые посредством витой пары подключаются абоненты. Принцип работы довольно простой и устаревший. Хаб имеет один ip адресс и распределяет информацию между всеми подключенными компьютерами одинаково, потому, все устройства, подключенные к сети постоянно принимают пакеты данных, даже если они не предназначенные им. Следовательно, чем больше компьютеров подключено к сети, тем меньше скорость соединения. В наше время необходимость в использовании хабов постепенно отпадает, на смену им приходят коммутаторы или свитчи.

Что из себя представляет свитч (switch)

Задача свитча такая же как у хаба - объединить в сеть определенное количество абонентов.

Вот только в этом плане сетевой коммутатор более продвинутый, здесь учтены недостатки хаба, и свитчи имеют абсолютно другой способ передачи данных. Таким образом, когда один компьютер обращается к другому, свитч сам определяет, кому предназначается информация и передает ее конкретно получателю, не затрагивая и не нагружая тем самым остальные компьютеры. Следовательно, скорость соединения и производительность гораздо выше, чем у сети, построенной с помощью хаба. Единственный минус в том, что для каждого абонента требуется свой ip адрес, а большинство провайдеров предоставляют всего один.

Еще одно устройство для создания сети - роутер (router )

Не видят разницы между таким сетевым оборудованием, как коммутаторы, концентраторы и т.п. От них можно услышать вопросы: «Свитч? Что это такое?» или «Чем отличается концентратор от хаба?». В этой статье мы рассмотрим основное сетевое оборудование и разберемся, чем упомянутые устройства отличаются друг от друга.

Свитч. Что это такое?

Данные приборы используют для объединения разнообразных устройств, таких как компьютеры, серверы, сетевые камеры и пр., подключенных с ними в общую сеть. То есть свитч является своеобразным посредником, позволяющим разнообразным аппаратам общаться между собой.

Теперь дадим далеким от техники читателям понятие о следующих терминах, возможно, для кого-то это станет открытием. Коммутатор и свитч - это одно и то же устройство. Термин «коммутатор» просто является переводом с английского языка слова «switch». То же самое касается и терминов «концентратор» и «хаб» (hub).

Преимущества коммутаторов

Данные устройства характеризуются высокой пропускной способностью, большой скоростью передачи информации, надежностью и гарантией правильности передаваемых данных. В результате использования коммутаторов уменьшается загруженность всей компьютерной сети или отдельных ее участков.

Вот мы в двух словах, практически без применения сложных технических терминов, рассмотрели такое понятие, как свитч, что это такое и для чего он нужен. Теперь разберем, в чем заключается разница между коммутатором и концентратором. Итак, приступим.

Принцип работы концентратора

Данные приборы подключают все кабели компьютерной сети, они допускают в определенный момент времени прохождение информации от одного узла к другому. Причем концентратор предлагает эти данные поочередно каждому узлу, до тех пор, пока они не попадут нужному адресату. В случае если необходимо отправить (или получить) информацию сразу нескольким устройствам, хаб не в состоянии сделать это одновременно. Он выбирает в случайном порядке пользователя и выполняет передачу, потом следующего и так далее. Весь этот процесс осуществляется по одной шине, пропускная способность которой составляет всего 100 Mbit/sec.

Принцип работы коммутатора

Теперь разберем свитч: что это такое, мы уже знаем, осталось только выяснить, как он работает. Данное устройство более «интеллектуальное», чем концентратор. После включения в компьютерную сеть свитч запоминает сетевые адреса каждого узла. Для этого в нем находится блок памяти. В результате коммутатор определяет устройство, которому необходимо передать данные, и направляет их сразу же адресату, что существенно ускоряет работу сети. Преимуществом такого прибора является простота, так как для того, чтобы заработала сеть, не нужна настройка свитча. Достаточно подсоединить коннекторы - и все, сеть готова к работе. шины составляет 1 Gbit/sec, что превосходит концентратор в 10 раз. Благодаря такой высокой скорости передачи данных, организованный интернет через свитч будет значительно превосходить тот же трафик, но раздаваемый, скажем, через Wi-Fi.

В локальных сетях применяется самое разное оборудование. Рассмотрим, что такое свитч и для чего он нужен.

Свитч (от англ. «switch» - переключатель) - это коммутатор, отвечающий за передачу пакетов информации. Он дает возможность объединить в локальную сеть компьютеры, подключенные к нему.

Назначение свитча

Коммутаторы применяются почти во всех сетях общественного пользования. Свитчи являются современными устройствами, способными фиксировать адреса подключенных устройств и направлять трафик на соответствующий порт.

В начале своей работы свитч получает информацию и производит ее дублирование на все порты. В это же время он запоминает МАК-адреса каждого из подключенных к нему устройств и заносит их в особую таблицу, хранящуюся в памяти прибора. После запоминания адреса соответствующие пакеты не дублируются, а направляются конкретному получателю, т. е. информация передается адресно. В этом заключается большой плюс, поскольку другим компьютерам, которым не предназначается информация, не нужно лишний раз ее обрабатывать.

В процессе работы коммутатора происходит построение четкой таблицы адресов, благодаря чему каждый из принятых пакетов поступает исключительно на предназначенный порт.

Свитчи могут отличаться своими габаритами. Они представлены:

• Небольшими, практически незаметными коробочками, рассчитанными на несколько портов.
• Массивными устройствами, предназначенными для подключения около 50 компьютеров.

Свитчи могут относиться к простому или управляемому типу. Первая разновидность устройств функционирует по заданной схеме, а вторая дает возможность настраивать определенные параметры при помощи веб-интерфейса. При необходимости свитчи можно объединить в целые массивы, которые образуют структуры данных (стеки) и превращаются в отдельные самостоятельные устройства. Теперь вы знаете, что такое свитч и каково его назначение.