Что такое сетевой коммутатор и как он работает: полный обзор
В данной статье мы подробно рассмотрим такое сетевое устройство как коммутатор, что это такое, какими бывают эти приспособления, как они работают и для каких целей применяются.
Коммутатор – устройство, которое обеспечивает соединение различных узлов любой компьютерной сети. Основная функция данного приспособления – организационная, поскольку коммутаторы управляют системой доступа пользователей сети к различным ресурсам – техническим и программным, непосредственно к массивам данных.
В данной схеме под узлом сети, управляемым коммутатором, считают любое компьютерное устройство для обмена информацией, имеющее уникальный IP-адрес.
Покупка современного коммутатора требует определенного уровня подготовки. Профессионалом по сетевым технологиям покупатель быть не обязан, но необходимо понимать, для каких целей приобретается устройство, каковы нужды системы и какие функции будут востребованы при эксплуатации.
Как работает коммутатор
Изначально коммутаторы разрабатывались на основе уже существующей технологии сетевых мостов, которая базировалась на четкой последовательности передачи пакетов данных. Современные устройства более совершенны, поэтому способны в режиме реального времени передавать пакеты информации на все свои порты.
Суть работы коммутатора заключается в регулярном заполнении логической матрицы в памяти прибора MAC-адресами устройств, работающих в рамках сети. Каждый такой адрес – это конкретный сетевой узел, которому выделяется отдельный коммутационный порт. Когда вы впервые запускаете коммутатор, он отправляет фреймы на открытые порты, заполняя свою матрицу MAC-адресами сетевых узлов. На данном этапе прибор анализирует эти фреймы, пополняя свой список адресов, после локализует весь трафик, проходящий через записанные сетевые узлы.
Типы коммутаторов
Коммутаторы типизируются по методам управления. Разделяют несколько типов интернет коммутаторов.
Первое, что нужно знать потенциальному покупателю – это то, что существуют неуправляемые и управляемые коммутаторы. Разница между ними заключается в простоте и доступности одних и функциональности других. Но этого недостаточно, чтобы сделать осознанный выбор между устройствами, поэтому остановимся на этом вопросе подробнее.
Неуправляемый коммутатор представляет собой устройство с базовым набором функций по подключению нескольких устройств к сети. Свитч такого типа может раздавать Интернет на ограниченное количество устройств, которые будут потреблять небольшой объем трафика. Но на этом и заканчиваются функции неуправляемых свитчей.
Преимущество оборудования данного вида заключается, что неуправляемый коммутатор с 10 портами обеспечит надежное и стабильное сетевое подключение для десяти устройств. Стоить он будет относительно недорого, и от специалиста, который будет отвечать за его работу, не будет требоваться особых навыков по настройке.
Управляемый коммутатор – это свитч с большим списком функций и возможностей. Но на современном ИТ-рынке представлены устройства разных уровней, и знакомство с каждым уровнем даст более широкое понимание как о неуправляемых, так и об управляемых коммутаторах.
Говорить о коммутаторах первого уровня уже неактуально, поскольку их в продаже не найти, и физическая передача данных, реализованная в них, сейчас не применяется.
Второй уровень представлен практически всеми типами неуправляемых коммутаторов. Эти устройства используют канальную сетевую модель, при которой поступающая информация делится на пакеты, анализируется и перенаправляется на устройства-адресаты. Коммутаторы 2 уровня распределяют информацию по MAC-адресам, работа с IP-адресами им недоступна.
Коммутатор 3 уровня представляет собой устройство, которое не только работает с IP-адресами, но и преобразовывает логические адреса в физические, поддерживает сетевые протоколы IPv4, IPv6, IPX, PPPoE, туннельный протокол PPTP, VPN, выполняют множество других функций. На этом уровне работают продвинутые свитчи и маршрутизаторы.
Управляемый коммутатор уровня 4 поддерживает сетевую модель OSI, которая направляет пакеты данных на основании их заголовков. Для протоколов в этой модели (в числе которых протокол TCP) гарантирована определенная последовательность передачи пакетов данных, их сохранность и возможность оптимизации трафика.
Определив, какой уровень коммутатора вам подходит, обратите внимание на характеристики выбранных устройств. Среди важных факторов отметим количество портов – от 5 до 52 штук. Изначально можете выбирать модель с запасом портов, чтобы со временем без затруднений расширить сеть.
Разновидности коммутаторов
Помимо основной типологии, разные модели коммутаторов различают по количеству портов – 2, 4, 8, 16 и выше. Разные устройства обеспечивают различную скорость передачи информации – это 100Мб/сек, 1Гб/сек,10Гб/сек и выше. От вида коммутатора зависит поддержка сетевого уровня network layer – 1,2 или 3, и Power-over-Ethernet. POE коммутатор работает с IP-телефонией, IP-камерами, точками доступа беспроводной сети и любыми другими приборами, для которых проблематично подвести отдельное электропитание.
Производителей коммутаторов на рынке немало. Наиболее распространен в использовании коммутатор D Link и коммутатор Cisco, что не мешает отдавать предпочтение и другим, менее популярным, но более технически совершенным моделям.
Пропускная способность коммутатора
В описании всех коммутаторов обязательно указывается скорость передачи данных, которую поддерживает устройство. Часто это выглядит как Fast Ethernet (10/100), что подразумевает максимальную скорость до 100 Мбит/с, или как Gigabit Ethernet (10/100/1000) – такие коммутаторы передают данные со скоростью до 1 Гбит/с.
Важная характеристика работы коммутатора – его пропускная способность, то есть, сколько трафика он может пропустить в единицу времени. Для ее определения необходимо умножить количество портов свитча на скорость передачи по каждому порту, и еще умножить на два (при работе в дуплексном режиме). Но если результат будет превышать заявленную производителем внутреннюю пропускную способность, то при больших нагрузках коммутатор будет плохо справляться со своими функциями.
Если в описании устройства указано автоматическое определение интерфейсов MDI и MDI-X, не будет нужен в ручном контроле соединений.
В зависимости от условий эксплуатации коммутатора можно выбирать между напольными/настенными и стоечными моделями. Последний вариант более удобен, если планируете установить его в 19-дюймовую стойку или монтажный шкаф.
Стоит учесть, что управляемый или неуправляемый POE коммутатор даст дополнительные преимущества, обеспечив передачу данных и электрической энергии на подключенные устройства.
Чем отличается коммутатор от маршрутизатора и свича
Чтобы определить, чем маршрутизатор от коммутатора разнится на техническом уровне, следует кратко рассмотреть основные функции обоих устройств. Мы упомянем, чем отличается коммутатор от модема.
Обычный маршрутизатор или роутер сам определяет IP-адрес на этапе анализа пакета данных. Тут стоит обозначить главный нюанс – чем отличается коммутатор от свича. Свитч работает только с МАС-адресами. Поэтому роутер можно рассматривать как некий компьютер, без монитора и видеокарты, но со своей оперативной памятью, настроенной под свои задачи. Свич же обладает более ограниченными функциями, заточенными строго под определенные запросы.
Любой свич функционирует на канальном уровне модели OSI и не подключается к Интернету, в то время как маршрутизатор работает на сетевом уровне и всегда подключен к Интернет. Аналогичная схема работает при сравнении коммутаторов и модемов, поскольку последние обеспечивают выход в Интернет и всегда к нему подключены во время работы.
Выбирать то или иное устройство следует, исходя из технических потребностей. Если надо просто объединить несколько ПК или других сетевых устройств между собой, вам подойдет коммутатор. Если же есть потребность подключить все ПК к Интернету, верным выбором станет маршрутизатор. Коммутаторы полезнее для корпоративных нужд, в рамках обслуживания внутренней локальной сети, маршрутизаторы – для дома или сложных многоуровневых корпоративных сетей с подключением к сети.