Obecná klasifikace spínačů

Počítač Síť je skupina počítačů propojených navzájem komunikačním kanálem. Kanál zajišťuje výměnu dat v rámci sítě, tedy výměnu dat mezi počítači dané skupiny. Síť se může skládat ze dvou nebo tří počítačů nebo může sdružovat několik tisíc počítačů. Fyzicky může být výměna dat mezi počítači prováděna přes speciální kabel, optický kabel nebo přes kroucený pár.

Síťový hardware a hardware-software pomáhají propojit počítače do sítě a zajistit jejich interakci. Tyto fondy lze rozdělit na následující skupiny podle jejich hlavního funkčního účelu:

Pasivní síťová zařízení propojující konektory, kabely, propojovací kabely, propojovací panely, telekomunikační zásuvky atd.;

Převodníky/adaptéry aktivních síťových zařízení, modemy, opakovače, mosty, přepínače, směrovače atd.

V současné době dochází k rozvoji počítačových sítí v těchto oblastech:

zvýšení rychlosti;

Implementace segmentace založené na přepínání;

Propojování sítí pomocí routingu.

Přepínání vrstvy 2

Vzhledem k vlastnostem druhé vrstvy referenčního modelu ISO/OSI a její klasické definici to vidíme tuto úroveň patří k hlavnímu podílu dojížďkových nemovitostí.

Vrstva datového spojení zajišťuje spolehlivý přenos dat přes fyzický kanál. Řeší zejména otázky fyzického adresování (na rozdíl od síťového nebo logického adresování), topologie sítě, disciplíny linky (jak by měl koncový systém používat síťové spojení), hlášení chyb, řazení datových bloků a řízení toku informací.

Funkčnost definovaná linkovou vrstvou OSI ve skutečnosti slouží jako platforma pro některé z dnešních nejvýkonnějších technologií. Důležitost funkčnosti vrstvy 2 podtrhuje skutečnost, že výrobci hardwaru nadále výrazně investují do vývoje zařízení s takovou funkčností, tedy přepínačů.

Přepínání vrstvy 3

Přepínání vrstvy 3? Toto je hardwarové směrování. Tradiční směrovače implementují své funkce pomocí softwarově řízených procesorů, které budeme nazývat softwarové směrování. Tradiční směrovače obvykle předávají pakety rychlostí asi 500 000 paketů za sekundu. Přepínače na 3. vrstvě dnes pracují rychlostí až 50 milionů paketů za sekundu. Je také možné jej dále zvýšit, protože každý modul rozhraní, stejně jako přepínač druhé úrovně, je vybaven vlastním procesorem pro předávání paketů na bázi ASIC. Zvýšení počtu modulů tedy vede ke zvýšení výkonu směrování. Používání vysokorychlostní technologie Velké zakázkové integrované obvody (ASIC) je hlavní charakteristika který odlišuje přepínače vrstvy 3 od tradičních směrovačů.

Přepínač je zařízení, které funguje na druhé/třetí úrovni referenčního modelu ISO/OSI a je navrženo tak, aby kombinovalo síťové segmenty pracující na stejném protokolu spojové/síťové vrstvy. Přepínač směruje provoz pouze přes jeden port potřebný k dosažení cíle.

Obrázek (viz obrázek 1) ukazuje klasifikaci přepínačů podle možností správy a v souladu s referenční model ISO/OSI.

Obrázek 1 Klasifikace spínače

Podívejme se blíže na účel a možnosti jednotlivých typů přepínačů.

Neřízený přepínač? Jedná se o zařízení určené k propojení několika uzlů počítačová síť v jednom nebo více segmentech sítě. Přenáší data pouze přímo příjemci, s výjimkou broadcast provozu do všech síťových uzlů. Nespravovaný přepínač nemůže provádět žádné další funkce.

Spravované přepínače jsou složitější zařízení, která umožňují provádět sadu funkcí druhé a třetí úrovně modelu ISO/OSI. Lze je spravovat přes webové rozhraní, příkazový řádek přes konzolový port nebo vzdáleně přes SSH a také pomocí SNMP protokolu.

Konfigurovatelné přepínače poskytují uživatelům možnost konfigurovat konkrétní nastavení pomocí jednoduchých nástrojů pro správu, webového rozhraní, zjednodušeného rozhraní příkazového řádku a protokolu SNMP.

Přepínače vrstvy 2 analyzují příchozí rámce, rozhodují o jejich dalším přenosu a předávají je do cílů na základě MAC adres OSI linkové vrstvy. Hlavní výhodou přepínačů vrstvy 2 je transparentnost vůči protokolům vyšší vrstvy. Protože přepínač pracuje na vrstvě 2, nepotřebuje analyzovat informace z horních vrstev modelu OSI.

Přepínače vrstvy 3 provádějí přepínání a filtrování na základě adres spojové (vrstva 2) a síťové vrstvy (vrstva 3) modelu OSI. Takové přepínače se dynamicky rozhodují, zda přepínat (vrstva 2) nebo směrovat (vrstva 3) příchozí provoz. Přepínače vrstvy 3 provádějí přepínání uvnitř pracovní skupina a směrování mezi různými podsítěmi nebo virtuálními lokálními sítěmi (VLAN).

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Zveřejněno na http://www.allbest.ru/

1. Klasifikovat přepínačs o technologické realizaci

Přepínače LAN se dodávají v široké škále funkcí a cen.

Jedním z důvodů tak velkých rozdílů je, že jsou určeny k řešení různé třídyúkoly. High-end přepínače by měly poskytovat vysoký výkon a hustotu portů a podporují širokou škálu funkcí správy. A přepínače nižší třídy mají obvykle malý počet portů a nejsou schopny podporovat funkce správy.

Jedním z hlavních rozdílů je architektura použitá v přepínači:

1. Na základě spínací matice (příčník);

2. Se sdílenou vícevstupovou pamětí (sdílená paměť);

3. Založeno na běžné vysokorychlostní sběrnici.

Často jsou tyto tři způsoby komunikace kombinovány v jednom přepínači.

2. Klasifikujte spínače podle návrhu

1. Samostatné přepínače s pevným počtem portů;

2. Modulární spínače na šasi;

3. Switche s pevným počtem portů, sestavené do stohu.

3. Klasifikovatspínače podle provozní úrovně

Podle úrovně, na které spínač pracuje, se spínání dělí na spínání 2., 3. a 4. úrovně.

1. Přepínání vrstvy 2 - hardware. Existují 2 hlavní důvody pro použití přepínačů na 2. vrstvě – segmentace sítě a agregace pracovních skupin;

2. Přepínání na 3. vrstvě – rozhodnutí se provádějí na základě informací o síťové vrstvě, nikoli na základě MAC adres. Hlavním účelem přepínání na 3. vrstvě je dosáhnout rychlosti přepínání na 2. vrstvě a škálovatelnosti směrování;

3. Přepínání na 4. vrstvě - rozhodnutí o přenosu paketu je založeno nejen na MAC nebo IP adresách, ale také na parametrech 4. vrstvy, jako je číslo TCP/UDP portu.

4. Dejte vynikajícíPřepnout připojení z rozbočovače

1. Škálovatelnost sítě – V síti postavené na rozbočovačích je šířka pásma sdílená, čímž se omezuje šířka pásma každého uzlu a je velmi obtížné rozšířit síť bez ztráty výkonu.

2. Latence – doba, za kterou paket dosáhne svého cíle. Vzhledem k tomu, že každý uzel v síti postavené na rozbočovačích musí čekat na možnost přenosu dat, aby nedocházelo ke kolizi, může se zpoždění výrazně narůstat s rostoucím počtem uzlů v síti.

Pouhé nahrazení rozbočovačů přepínači může výrazně zvýšit efektivitu lokální sítě, není nutná výměna

kabeláž popř síťové adaptéry. Přepínače rozdělují síť na samostatné logické segmenty a na každém portu vytvářejí samostatné, malé kolizní domény. Rozdělení velké sítě na několik autonomních segmentů pomocí přepínačů má několik výhod:

1. Protože je přesměrována pouze část provozu, přepínače snižují provoz přijímaný zařízeními ve všech segmentech sítě;

2. Všechny uzly připojené k hubu sdílejí celou šířku pásma. Přepínače poskytují každému uzlu (pokud je připojen přímo k portu přepínače) samostatnou šířku pásma, čímž se snižuje pravděpodobnost kolizí v segmentech sítě.

Pokud je například 10 zařízení připojeno k rozbočovači 10 Mb/s, pak každý uzel obdrží propustnost nižší než 1 Mb/s (10/N Mb/s, kde N je počet pracovních stanic), i když ne všechna zařízení přenášejí data. Pokud místo rozbočovače nainstalujete přepínač, pak bude každý uzel schopen pracovat rychlostí 10 Mbit/s.

5. Uveďte hlavní charakteristiky přepínačů, které ovlivňují výkon

Hlavní ukazatele přepínače, které charakterizují jeho výkon, jsou:

1. Rychlost filtrování snímků;

2. Rychlost personálního povýšení;

3. šířka pásma;

4. Zpoždění přenosu snímku.

Kromě toho existuje několik charakteristik přepínače, které mají největší vliv na tyto výkonové specifikace. Tyto zahrnují:

1. Velikost vnitřní tabulky adres.

2. Velikost vyrovnávací paměti snímků.

3. Typ spínání – „za běhu“ nebo s meziskladem.

4. Výkon interní sběrnice.

5. Výkon procesoru nebo procesorů.

6. Popište hlavní typy připojení ke spravovaným přepínačům

Než začnete s konfigurací přepínače, musíte vytvořit fyzické spojení mezi přepínačem a pracovní stanicí. Ke správě přepínače se používají dva typy kabeláže. První typ je přes konzolový port (pokud jej má zařízení), druhý přes ethernetový port (přes protokol Telnet nebo přes webové rozhraní).

Například řízené přepínače D-Link mají konzolový port, který se připojuje k sériovému portu počítače pomocí přiloženého kabelu RS-232. Konzolové připojení se někdy nazývá ` Ven- z- Kapela"spojení. To znamená, že konzola používá jiný internetové připojení obvod (nevyužívá šířku pásma ethernetových portů). Lze jej použít k instalaci a správě přepínače, i když není k dispozici síťové připojení.

7. Popište hlavní tři typyVLAN

Přepínače umožňují implementovat tři typy VLAN:

1. VLAN založená na portech.

2. VLAN na základě MAC adres.

3. VLAN založená na značkách v dodatečném poli rámce (standard IEEE 802.1q).

8 . ČtvrtekOznačenojeden zVLAN:

Označování(Označení balení) -proces přidávání informací o členství ve VLAN 802.1q do záhlaví rámce. Porty, na kterých je povoleno značkování paketů, mohou do hlaviček všech přenášených paketů přidat číslo VID, informaci o prioritě atd. Pokud paket dorazí na již označený port, pak se tento paket nemění a všechny informace VLAN jsou tak zachovány během přeposílání. Označování paketů se primárně používá k předávání paketů mezi zařízeními, která podporují standard 802.1q VLAN.

9 . Čtvrteko se stane s paketem, který zasáhne portNeoznačenojeden zVLAN

· Zrušení označení -Proces extrahování informací 802.1q VLAN z hlavičky paketu. Porty, na kterých je tato funkce povolena, extrahují všechny informace související s VLAN z hlaviček příchozích i odchozích paketů procházejících portem. Pokud paket neobsahuje značku virtuální sítě, pak port takový paket neupraví. Tato funkce přepínač se používá při přenosu paketů z přepínačů, které podporují standard 802.1q, do zařízení, která tento standard nepodporují.

10 . NaExistují dva hlavní způsoby, jak vytvořit spolehlivé komunikační kanály pomocí spravovaných přepínačů:

Nejběžnější je vytvořit redundantní spojení mezi přepínači na základě dvou technologií:

1. Režim redundance, kdy jedno z připojení funguje a ostatní jsou v „horkém“ pohotovostním režimu, aby nahradilo selhání připojení.

2. Režim vyvážení zátěže; v tomto případě jsou data přenášena paralelně přes všechna alternativní připojení. K implementaci režimu se používá agregace portů.

Konsolidace (agregace) portů (Přístav Trunking) - je to sjednocenéEpřipojení několika fyzických kanálů (Odkaz Agregace) do jednoho logického mAgistrální.

switch hub communication konstruktivní

11 . KaJaké typy agregace komunikačních kanálů znáte:

Podporuje dva typy agregace odkazů: statickou a dynamickou.

Se statickou agregací odkazů (ve výchozím nastavení) se všechna nastavení na přepínačích provádějí ručně.

Dynamická agregace linky je založena na specifikaci IEEE 802.3ad, která používá protokol LACP (Link Aggregation Control Protocol) ke kontrole konfigurace linky a směrování paketů ke každému fyzickému spojení. Kromě toho protokol LACP popisuje mechanismus pro přidávání a odebírání kanálů z jedné komunikační linky. Chcete-li to provést, při konfiguraci agregovaného komunikačního kanálu na přepínačích musí být odpovídající porty jednoho přepínače nakonfigurovány jako „aktivní“ a druhého přepínače jako „pasivní“. "Aktivní" porty LACP zpracovávají a předávají své řídicí rámce. To umožňuje zařízením s podporou LACP dohodnout se na agregovaných nastaveních spojení a být schopni dynamicky měnit skupinu portů, tzn. přidat nebo vyloučit porty z něj. „Pasivní“ porty nezpracovávají řídicí rámce LACP.

Standard IEEE 802.3ad je použitelný pro všechny typy ethernetových kanálů a s jeho pomocí můžete dokonce budovat multigigabitové komunikační linky skládající se z několika gigabitových ethernetových kanálů.

12 . Nazáklad, na kterém se vybírá kořenový přepínač při konstrukci stromu podle protokoluSTP:

Algoritmus STP vyžaduje, aby každý přepínač měl přiřazené ID. ID přepínače je 8bajtové pole, které se skládá ze 2 částí: 2bajtová priorita přidělená administrátorem a 6bajtová MAC adresa jeho řídící jednotky.

Každému portu je v rámci přepínače také přiřazen jedinečný identifikátor, obvykle jeho MAC adresa. Každému portu přepínače je přiřazena cena trasy, která odpovídá ceně přenosu rámce po místní síti přes tento port.

Proces výpočtu kostry začíná výběrem kořenový přepínač (vykořenit přepínač), ze kterého bude strom postaven. Tak jakoTv kořenovém přepínači je vybrán přepínač s nejnižší hodnotouEIdentifikační číslo.(Zpočátku mají všechny přepínače ve výchozím nastavení stejnou prioritu 32768. V tomto případě je kořenový přepínač určen nejnižší adresou MAC.) Někdy nemusí být tato volba racionální. Chcete-li vybrat jako kořenový přepínač konkrétní zařízení(na základě struktury sítě) může administrátor ovlivnit volební proces ručním přiřazením nejnižšího ID příslušnému přepínači.

Druhou fází STP je výběr kořenového portu pro každý ze zbývajících přepínačů v síti.

Port kořenového přepínače je port, který má nejkratší vzdálenost v síti ke kořenovému přepínači.

Třetím krokem fungování STP je určení určených portů.

Každý segment v přepínané síti má jeden určený port. Tento port funguje jako jediný port na switchi, tzn. přijímá pakety ze segmentu a předává je směrem ke kořenovému přepínači přes kořenový port tohoto přepínače.

Přepínač obsahující určený port pro tento segmentAnazývaný určený přepínač (určený most) tohoto segmentu. Určený port na segmentu má nejkratší vzdálenost ke kořenovému přepínači ze všech portů připojených k tomuto segmentu.

Segment může mít pouze jeden určený port. Na kořenovém přepínači jsou označeny všechny porty a jejich vzdálenost od kořenového adresáře je nastavena na nulu. Kořenový přepínač nemá kořenový port.

Při konstrukci kostry hraje důležitou roli pojem vzdálenosti. Toto kritérium vybírá jeden port spojující každý přepínač s kořenovým přepínačem a jeden port spojující každý segment sítě s kořenovým přepínačem. Všechny ostatní porty jsou umístěny v pohotovostním stavu, tedy ve stavu, ve kterém nepřenášejí běžné datové rámce. S tímto výběrem aktivních portů v síti jsou eliminovány smyčky a zbývající linky tvoří kostru.

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Účel, vlastnosti a funkce spínačů. Redundantní spojení a algoritmus Spanning Tree. Duplicitní linky (Resilient Link, LinkSafe). Port Trunking. Virtuální lokální sítě. Schémata pro použití přepínačů v místních sítích.

abstrakt, přidáno 30.11.2010


Koncepce a princip činnosti spínačů, jejich hlavní charakteristické rysy z mostů. Vlastnosti spínačů a faktory ovlivňující jejich výkon. Specifické vlastnosti blokujících a neblokujících typů těchto zařízení.

prezentace, přidáno 26.12.2011


Lokální síťové přepínače: účel, princip činnosti, způsoby přepínání, výkonnostní charakteristiky, filtrování a snímková frekvence. Klasifikace routerů, hlavní funkce, Specifikace,síťová vrstva.

práce v kurzu, přidáno 21.07.2012


Hlavní charakteristiky diskrétních kanálů. Problém jejich optimalizace. Klasifikace přenosových kanálů diskrétní informace podle různých kritérií. Standardizace charakteristik spojitých komunikačních kanálů. Typy diskrétních kanálových přenosových systémů.

test, přidáno 11.1.2011


Cíle tvorby a fáze navrhování lokálu počítačová síť pro Federální migrační službu Ruska v Tuapse, která sjednotila 6 pater a 21 pracovní stanice. Výběr vybavení: Internetové centrum pro připojení přes vyhrazenou linku, switch, konektor, typ kabelu.

práce v kurzu, přidáno 29.05.2013


Konstrukce a instalace telekomunikačního systému. Sledování výkonu zařízení, linek a kanálů. Správa dat stanice a účastníka. Údržba integrovaných softwarových spínačů. Oprava poškození kabelové sítě.

zpráva z praxe, přidáno 18.01.2015


Vývoj schématu páteřní síť přenos dat a místní výměnné síťové okruhy. Použití nových optických kanálů beze změn v kabelové infrastruktuře. Instalace routerů, switchů, media konvertorů, rádiových mostů v budovách.

práce v kurzu, přidáno 23.10.2014


Principy konstrukce systémů přenosu informací. Charakteristika signálů a komunikačních kanálů. Metody a metody implementace amplitudové modulace. Struktura telefonních a telekomunikačních sítí. Vlastnosti telegrafu, mobilu a digitální systémy komunikace.

práce v kurzu, přidáno 29.06.2010


Projekt lokální počítačové sítě pro organizaci umístěnou ve dvou dvoupodlažních budovách. Vývoj kabelových systémů a komponentů. Výběr síťová zařízení, switche, telekomunikační skříně, počítače, serverová zařízení.

práce v kurzu, přidáno 19.03.2014


Klasifikace přenosových vedení podle účelu. Rozdíly digitální kanály z přímých spojů. Základní způsoby přenosu dat do centrální zpracovatelské stanice. Ethernet pro komunikaci mezi UVK a pracovními stanicemi DSP a ShNTs. Přenos dat v systémech MPC prostřednictvím veřejných sítí.

Jak vybrat přepínač vzhledem k existující odrůdě? Funkčnost moderní modely velmi rozdílný. Pořídit si můžete buď jednoduchý nemanažovaný switch, nebo multifunkční řízený switch, který se příliš neliší od plnohodnotného routeru. Příkladem druhého je Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN z nové řady Cloud Router Switch. V souladu s tím bude cena těchto modelů mnohem vyšší.

Při výběru vypínače se proto musíte především rozhodnout, které z funkcí a parametrů moderních vypínačů potřebujete a za které byste neměli přeplácet. Nejprve ale trocha teorie.

Typy spínačů

Pokud se však dříve spravované přepínače lišily od těch nespravovaných, včetně širší škály funkcí, nyní může být rozdíl pouze v možnosti či nemožnosti dálkové ovládání přístroj. Pro zbytek - i nanejvýš jednoduché modely Výrobci přidávají další funkce, což často zvyšuje jejich náklady.

Proto na tento moment Klasifikace spínačů podle úrovně je informativnější.

Přepnout úrovně

Abychom si vybrali vypínač, který nejlépe vyhovuje našim potřebám, musíme znát jeho úroveň. Toto nastavení je určeno na základě toho, jaký model sítě OSI (přenos dat) zařízení používá.

• Zařízení první úroveň, použitím fyzický přenos dat téměř zmizel z trhu. Pokud si ještě někdo pamatuje rozbočovače, tak je to jen příklad fyzické úrovni když jsou informace přenášeny v nepřetržitém proudu.
• Úroveň 2. Do této kategorie spadají téměř všechny neřízené přepínače. Takzvaný kanál síťový model. Zařízení rozdělují příchozí informace do samostatných paketů (rámců), kontrolují je a odesílají do konkrétního zařízení příjemce. Základem pro distribuci informací v přepínačích druhé úrovně jsou MAC adresy. Z nich switch sestaví tabulku adres, pamatuje si, která MAC adresa odpovídá kterému portu. Nerozumí IP adresám.

• Úroveň 3. Výběrem takového přepínače získáte zařízení, které již pracuje s IP adresami. Podporuje také mnoho dalších možností pro práci s daty: převod logických adres na fyzické, síťových protokolů Připojení IPv4, IPv6, IPX atd., pptp, pppoe, vpn a další. Na třetí, síťúrovni přenosu dat fungují téměř všechny routery a „nejpokročilejší“ část přepínačů.

• Úroveň 4. Zde použitý model sítě OSI se nazývá doprava. Ani ne všechny routery jsou vydány s podporou pro tento model. Distribuce provozu probíhá na inteligentní úrovni – zařízení umí pracovat s aplikacemi a na základě hlaviček datových paketů je směrovat na požadovanou adresu. Navíc protokoly transportní vrstvy, jako je TCP, zaručují spolehlivost doručování paketů, uchování určitou sekvenci jejich přenos a jsou schopny optimalizovat provoz.

Vyberte spínač - přečtěte si charakteristiky

Jak vybrat přepínač podle parametrů a funkcí? Podívejme se, co se rozumí některými běžně používanými symboly ve specifikacích. Mezi základní parametry patří:

Počet portů. Jejich počet se pohybuje od 5 do 48. Při výběru switche je lepší zajistit rezervu pro další rozšiřování sítě.

Základní datová rychlost. Nejčastěji se setkáváme s označením 10/100/1000 Mbit/s – tedy rychlosti, které každý port zařízení podporuje. To znamená, že vybraný přepínač může pracovat rychlostí 10 Mbit/s, 100 Mbit/s nebo 1000 Mbit/s. Existuje poměrně hodně modelů, které jsou vybaveny jak gigabitovými, tak 10/100 Mb/s porty. Většina moderních přepínačů pracuje podle standardu IEEE 802.3 Nway a automaticky detekuje rychlosti portů.

Šířka pásma a vnitřní šířka pásma. První hodnota, nazývaná také přepínací matice, je maximální množství provozu, které může projít přepínačem za jednotku času. Počítá se velmi jednoduše: počet portů x rychlost portu x 2 (duplex). Například 8portový gigabitový přepínač má propustnost 16 Gbps.
Vnitřní propustnost obvykle udává výrobce a je potřeba pouze pro porovnání s předchozí hodnotou. Pokud je deklarovaná vnitřní šířka pásma menší než maximální, zařízení nebude dobře zvládat velké zatížení, zpomalí a zamrzne.

Automatická detekce MDI/MDI-X. Jedná se o automatickou detekci a podporu obou standardů, podle kterých byl kroucený pár kroucený, bez nutnosti ručního ovládání připojení.

Rozšiřující sloty. Možnost připojení dalších rozhraní, například optických.

Velikost tabulky MAC adres. Pro výběr přepínače je důležité předem vypočítat velikost tabulky, kterou potřebujete, nejlépe s ohledem na budoucí rozšíření sítě. Pokud v tabulce není dostatek záznamů, switch zapíše nové přes staré a to zpomalí přenos dat.

Tvarový faktor. Přepínače jsou k dispozici ve dvou typech pouzdra: stolní/nástěnné a rackové. V druhém případě je standardní velikost zařízení 19 palců. Speciální uši pro montáž do racku mohou být odnímatelná.

Vybereme přepínač s funkcemi, které potřebujeme pro práci s provozem

Řízení toku ( Řízení toku, protokol IEEE 802.3x). Poskytuje koordinaci odesílání a přijímání dat mezi odesílajícím zařízením a přepínačem při vysokém zatížení, aby se zabránilo ztrátě paketů. Funkci podporuje téměř každý přepínač.

Jumbo rám- zvýšené balíčky. Používá se pro rychlosti od 1 Gbit/sec a výše, umožňuje urychlit přenos dat snížením počtu paketů a doby jejich zpracování. Funkce se nachází téměř v každém spínači.

Plně duplexní a poloviční duplexní režimy. Téměř všechny moderní přepínače podporují automatické vyjednávání mezi half-duplex a full-duplex (přenos dat pouze jedním směrem, přenos dat oběma směry současně), aby se předešlo problémům v síti.

Priorita provozu (standard IEEE 802.1p)- zařízení dokáže identifikovat důležitější pakety (například VoIP) a odeslat je jako první. Při výběru přepínače pro síť, kde bude podstatná část provozu tvořit zvuk nebo video, byste měli věnovat pozornost této funkci

Podpěra, podpora VLAN(Standard IEEE 802.1q). VLAN je pohodlný nástroj pro vymezení jednotlivých oblastí: vnitřní síť podniky a sítě běžné použití pro klienty, různá oddělení atd.

Pro zajištění bezpečnosti v rámci sítě, kontrolu nebo kontrolu výkonu síťového zařízení lze použít zrcadlení (duplikaci provozu). Například všechny příchozí informace jsou odesílány na jeden port pro kontrolu nebo záznam určitým softwarem.

Přesměrování portů. Tuto funkci můžete potřebovat pro nasazení serveru s přístupem k internetu nebo pro online hry.

Ochrana smyčky - funkce STP a LBD. Zvláště důležité při výběru neřízených přepínačů. Je téměř nemožné odhalit v nich vytvořenou smyčku - smyčkový úsek sítě, příčina mnoha závad a zamrznutí. LoopBack Detection automaticky blokuje port, kde došlo ke smyčce. Protokol STP (IEEE 802.1d) a jeho pokročilejší potomci – IEEE 802.1w, IEEE 802.1s – se chovají trochu jinak a optimalizují síť pro stromovou strukturu. Zpočátku struktura poskytuje náhradní, smyčkové větve. Ve výchozím nastavení jsou zakázány a přepínač je spustí pouze tehdy, když dojde ke ztrátě na některém z hlavních vedení.

Agregace odkazů (IEEE 802.3ad). Zvyšuje propustnost kanálu kombinací více fyzických portů do jednoho logického. Maximální propustnost dle standardu je 8 Gbit/sec.

Stohování. Každý výrobce má svůj vlastní design stohování, ale obecně se tato funkce týká virtuální kombinace více přepínačů do jednoho logického celku. Účelem stohování je získat velké množství portů, než je možné při použití fyzického přepínače.

Přepínání funkcí pro monitorování a odstraňování problémů

Mnoho spínačů detekuje vadné připojení kabelu, obvykle při zapnutí zařízení, a také typ poruchy - přerušený vodič, zkrat atd. Například D-Link poskytuje na pouzdru speciální indikátory:

Ochrana proti virovému provozu (Safeguard Engine). Tato technika zlepšuje provozní stabilitu a chrání procesor před přetížením „nevyžádaným“ provozem virových programů.

Výkonové vlastnosti

Úspora energie.Jak vybrat vypínač, který vám ušetří energii? Dávej pozore pro přítomnost funkcí pro úsporu energie. Někteří výrobci, např. D-Link, vyrábí spínače s regulací spotřeby. Například chytrý přepínač sleduje zařízení, která jsou k němu připojena, a pokud některé z nich právě nefunguje, příslušný port se přepne do „režimu spánku“.

Napájení přes Ethernet (PoE, standard IEEE 802.af). Přepínač využívající tuto technologii může napájet zařízení k němu připojená přes kroucené dvoulinky.

Vestavěná ochrana před bleskem. Velmi požadovaná funkce, musíme však pamatovat na to, že takové spínače musí být uzemněny, jinak nebude ochrana fungovat.

webová stránka

Již v prvním čísle LAN magazínu jsme v sekci „První lekce“ publikovali článek S. Steinkeho „Přepínání Ethernetu“ o základech této technologie a nemýlili jsme se s naší volbou: během následujících tří let, Přepínání Ethernetu se stalo jednou z „nejžhavějších“ technologií. Později jsme se k tomuto tématu vícekrát vrátili (viz zejména článek D. Ganzhiho „Switches in Local Networks“ v dubnovém vydání LAN z roku 1997). První článek se objevil v době, kdy Fast Ethernet ještě bojoval o místo na slunci se 100VG-AnyLAN a výsledek boje nebyl zdaleka jednoznačný, proto se věnoval primárně přepínání 10 Mbit/s. Druhý z těchto článků se zabýval především obecnými aspekty přepínání. Vzhledem k výše uvedeným okolnostem a také důležitosti přepínání jako takového jsme považovali za možné a dokonce nutné se k tomuto tématu znovu vrátit, tím spíše, že bez uvážení by série článků o Ethernetu nebyla úplná.

CO JE TO SPÍNAČ?

Přepínač je v podstatě víceportový most, takže jako most přijímá příchozí pakety, dočasně je ukládá a poté je přeposílá na jiný port podle cílové adresy daného paketu. Přepínače lze použít k připojení různých sítí LAN, k segmentaci sítě LAN (to znamená ke snížení počtu uzlů soutěžících o média ve stejné doméně kolize) ak překonání omezení průměru segmentu. Posledně uvedená aplikace je zvláště důležitá v případě sítí Fast Ethernet, kde průměr segmentu nesmí překročit 205 m pro kroucenou dvoulinku.

Přepínače používají koncept " virtuální připojení" organizovat dočasné spojení mezi odesílatelem a příjemcem. Po odeslání paketu je virtuální spojení přerušeno. Přepínač si vede tabulku, kde si pamatuje, které stanice (přesněji které MAC adresy) jsou připojeny ke kterému fyzickému portu. Obrázek 1, účastník s adresou A odešle paket příjemci s adresou D. Pomocí tabulky přepínač určí, že stanice s adresou A je připojena k portu 1 a stanice s adresou D je připojena k portu 4. Na základě na těchto datech naváže virtuální spojení pro přenos zprávy mezi porty 1 a 4.

Obrázek 1.
Na základě adresy příjemce přepínač určí, na který port má přeposlat příchozí paket.

V ethernetovém přepínači může přenos dat mezi nesouvislými páry portů probíhat současně. Například hostitel A může odesílat paket do hostitele D ve stejnou dobu, kdy hostitel B posílá paket do hostitele C. Obě konverzace probíhají současně, takže v případě Ethernetu se celková propustnost přepínače v náš příklad je 20 Mbps. Určuje se sečtením dostupné šířky pásma pro každé připojení, například v případě 12portového ethernetového přepínače se teoreticky rovná 60 Mbps. Pro srovnání, ethernetový opakovač má vždy stejnou souhrnnou propustnost 10 Mbps, bez ohledu na počet portů. Kromě toho může být skutečná propustnost rozbočovače mnohem nižší, když o přístup k přenosovému médiu soutěží více zařízení. Skutečná celková propustnost přepínače však může být nižší než teoreticky vypočtená kvůli nedostatkům v návrhu přepínače, například kvůli nedostatečné vnitřní propustnosti sběrnice. V tomto případě se říká, že přepínač má blokovací architekturu.

ARCHITEKTURA PŘEPÍNAČŮ

Architektura přepínače je určena čtyřmi hlavními faktory – typem portu, velikostí vyrovnávací paměti, mechanismem předávání paketů a vnitřní sběrnicí (viz obrázek 2).

Obrázek 2
Při vší rozmanitosti návrhů přepínačů je základní architektura těchto zařízení určena čtyřmi komponentami: porty, vyrovnávací paměti, interní sběrnice a mechanismus předávání paketů.

Porty mohou mít rychlosti 10 a 100 Mbit/s a pracovat v poloduplexním a plně duplexním režimu. Mnoho špičkových modelů může také obsahovat porty FDDI, ATM, Gigabit Ethernet atd., ale tohoto tématu se zde nebudeme dotýkat, zvláště když jsme jej již dříve krátce zhodnotili.

Přítomnost vyrovnávací paměti dostatečné kapacity má velká důležitost pro přepínání, zejména v případě použití protokolů posuvného okna v síti, kdy předplatitel potvrzuje přijetí ne každého paketu, ale jejich série. Obecně lze říci, že čím větší kapacita vyrovnávací paměti, tím lepší, ale dražší. Vývojáři proto musí volit mezi výkonem a cenou. Mají ale jiné řešení - kontrolu vlákna (viz níže).

Mechanismus předávání paketů může být jeden z následujících tří: přepínání ukládání a předávání, přepínání přerušování a přepínání hybridního přepínání. Už jsme se na ně podívali několikrát, tak si jen připomeňme, jaké to jsou. V prvním případě je paket zcela uložen ve vyrovnávací paměti před dalším přenosem, tzn tato metoda zavádí největší zpoždění, ale také nedovolí, aby chybné pakety opustily segment. Ve druhém případě, po přečtení adresy příjemce, přepínač okamžitě přenese rámec dále. Jak je snadno pochopitelné, má přesně opačné výhody a nevýhody – nízkou latenci a nedostatek adekvátní kontroly rámce.

Ve třetím případě přepínač přečte prvních 64 bajtů paketu, než jej předá dál. Funguje tedy jako dopředný přepínač vyrovnávací paměti s ohledem na krátké snímky a jako přerušovací přepínač s ohledem na dlouhé snímky. Způsoby povýšení personálu jsou znázorněny na obrázku 3.

(1x1)

Obrázek 3
Mechanismy předávání paketů se liší v bodě, ve kterém je paket předán.

Architektura interní sběrnice určuje, jak jsou rámce přenášeny z jednoho portu na druhý pomocí vnitřní elektroniky přepínače. Pro efektivitu switche je to kritické: výrobce může tvrdit, že interní sběrnice má propustnost 1-2 Gbps, ale zároveň zamlčuje, že je dosažena jen s určitým typem provozu. Například přepínač s vyrovnávací pamětí s nízkou kapacitou může fungovat nejlépe pouze tehdy, pokud všechny porty běží stejnou rychlostí a provoz je rovnoměrně rozložen mezi všechny porty.

Sběrnice může obsluhovat porty cyklicky nebo podle priority. Během cyklické údržby je nečinný port přeskočen. Tato architektura je nejvhodnější pro situace, kdy je provoz na každém portu přibližně stejný. Při prioritním servisu spolu aktivní porty soutěží o interní sběrnici. Tento druh architektury je nejvhodnější při práci s přepínači, jejichž porty mají jiná rychlost. Někteří výrobci nabízejí přepínače s možností změny typu architektury sběrnice.

PLNĚ DUPLEXNÍ ETHERNET

Běžný Ethernet (a Fast Ethernet) je sdílené přenosové médium a všechny sdílené sítě jsou z definice half-duplex: v daný čas má právo vysílat pouze jedna stanice a všichni ostatní ji musí poslouchat. Nebo, jinak řečeno, stanice může provádět buď příjem, nebo vysílání, ale ne obojí současně.

Široké přijetí čtyřpárového vedení otevřelo základní možnost přenosu a příjmu dat po samostatných cestách (různých párech), které neexistovaly, když byl fyzickým přenosovým médiem koaxiální kabel.

V případě, kdy je ke každému portu switche připojen pouze jeden uzel (zdůrazňujeme, jeden), neexistuje žádný spor o přístup k přenosovému médiu, takže v zásadě nemůže docházet ke kolizím a schéma vícenásobného přístupu CSMA/CD není žádné. déle potřeba.

Pokud jsou tedy dva uzly připojeny přímo k portům přepínače, pak mohou přijímat a vysílat data současně na různých párech, což má za následek teoretickou propustnost takového připojení 20 Mbit/s v případě Ethernetu a 200 Mbit/s v v případě Fast Ethernetu. Reálná průměrná propustnost připojení se navíc díky absenci konkurence blíží nominální a pohybuje se přes 80 % výše uvedených hodnot.

AUTOMATICKÉ VYJEDNÁVÁNÍ

Některé přepínače mají porty 10 Mb/s i 100 Mb/s (informace o tom, jaké problémy to může způsobit, naleznete v části „Prevence zahlcení“). Navíc jsou schopny automaticky určit, jakou rychlostí pracují k němu připojené stanice, huby atd. Konečně, pokud je k portu přepínače připojen pouze jeden uzel, mohou obě strany zvolit plně duplexní provozní režim (za předpokladu, že je podporován oběma).

Stejný standardní konektor RJ-45 může přenášet signály 10BaseT, 10BaseT full duplex, 100BaseTX, 100BaseTX full duplex a 100BaseT4. Proto IEEE navrhlo schéma automatického vyjednávání režimu nazvané nWAY, aby se zjistilo, na kterém standardu zařízení na druhém konci kabelu funguje. Pořadí priorit pro provozní režimy je následující:

• plně duplexní 100BaseTX;
• 100BaseT4;
• 100BaseTX;
• plně duplexní 10BaseT;
• 10BaseT.

Při automatickém vyjednávání používají „smluvní strany“ 10BaseT analog pulzů integrity spojení nazývaný Fast Link Pulse. Takové impulsy vysílají obě zařízení a každé z nich pomocí nich určuje, v jakém přenosovém režimu je druhá strana schopna pracovat.

Mnoho přepínačů podporuje všech pět možných režimů, takže i když připojený hostitel nemá automatické vyjednávání, port přepínače s ním bude komunikovat na tomto maximální rychlost kterého je schopen. Implementace této funkce je navíc velmi jednoduchá a nevede k žádnému citelnému nárůstu nákladů na zařízení. Nakonec standard poskytuje možnost zakázat automatické vyjednávání, aby uživatel mohl nastavit požadovaný režim v případě potřeby manuální převod.

PREDCHÁZENÍ PŘETÍŽENÍ

Přepínače často potřebují fungovat jako most mezi porty 10 až 100 Mbps, například když má přepínač jeden vysokorychlostní port pro připojení serveru a několik portů 10 Mbps pro připojení pracovních stanic. V případě, kdy je provoz přenášen z portu 10 Mbit/s na port 100 Mbit/s, žádné problémy nenastávají, ale pokud provoz jde opačným směrem... Datový tok 100 Mbit/s

je řádově větší než možnosti 10 Mbps portu, takže přepínač musí ukládat redundantní data do svých vnitřních vyrovnávacích pamětí, pokud k tomu má dostatek paměti. Řekněme například, že první port je připojen k serveru s kartou 100 Mb/s a druhý port je připojen ke klientovi s kartou 10 Mb/s. Pokud server odešle klientovi za sebou 16 paketů v řadě, pak dohromady tvoří průměrně 24 KB dat. Přenos 1,5 KB rámce trvá 122 µs v případě Fast Ethernet a 1220 µs v případě Ethernetu. První port tedy obdrží deset rámců, než může být jeden rámec odeslán přes druhý port, tj. první port musí mít vyrovnávací paměť alespoň 24 KB. Pokud je však proud dostatečně dlouhý, nebudou stačit žádné vyrovnávací paměti. Jedním ze způsobů, jak se vyhnout zahlcení, je správa vláken. Koncepce řízení toku (neboli zabránění přetížení) zahrnuje způsobení umělé kolize na vysokorychlostním portu, v důsledku čehož odesílatel na nějakou dobu pozastaví přenos dat v souladu s exponenciálním záložním algoritmem. V našem příkladu první port zjistí, že jeho vyrovnávací paměť je plná a odešle zprávu o zahlcení zpět odesílateli. Ten druhý bude vnímat tato zpráva jako kolize a pozastaví přenos. Přepínač bude pokračovat v odesílání zpráv o přetížení, dokud se vyrovnávací paměť neuvolní. Tento druh řízení toku provádějí pouze přepínače s poloduplexními porty.

SPÍNACÍ MANAGEMENT

Monitorování výkonu přepínačů je jednou z největších výzev, kterým čelí jak výrobci zařízení, tak správci sítí. V případě sdílených sítí není správa nijak zvlášť obtížná, protože provoz přes jeden port je přesměrován na všechny ostatní porty na hubu. V případě switche je provoz mezi dvojicemi portů každého virtuálního spojení odlišný, takže úkol sbírat statistická data o provozu routeru je mnohem složitější. Výrobci obecně podporují následující dva způsoby sběru statistik.

Jedním z nich je začlenění správy do architektury základní desky přepínače. Statistiky se shromažďují o každém paketu přenášeném po sběrnici a ukládají se v řídicím zařízení podle jeho MAC adresy. Program pro správu má k tomuto zařízení přístup pro statistiky prostřednictvím místní sítě. Jediným problémem této metody je, že každý výrobce přepínačů implementuje svůj vlastní návrh, takže kompatibilita je obvykle omezena na statistiky SNMP.

Druhá metoda je známá jako zrcadlení portů. V tomto případě se veškerý provoz na zadaném portu zkopíruje na vyhrazený port pro správu. Tento přístav se obvykle připojuje k řídicímu terminálu, který již sbírá statistiky pro každý konkrétní port. Tato metoda má však omezení, že vám neumožňuje vidět, co se v tuto chvíli děje na jiných portech přepínače.

Někteří výrobci přepínačů do svých modelů zpravidla zařazují špičkové informační databáze vzdáleného monitorování (Remote Monitor MIB, RMON) za účelem shromažďování statistik o fungování každého portu přepínače. Velmi často ale nezahrnují všechny skupiny definované standardem a navíc podpora RMON MIB výrazně prodražuje switch.

DRUHY VYPÍNAČŮ

Spínače lze klasifikovat různými způsoby. Podle účelu je lze všechny rozdělit do dvou velkých skupin – přepínače pro pracovní skupiny a přepínače pro páteř.

Charakteristickým rysem mnoha přepínačů pro pracovní skupiny je malý počet adres podporovaných na každém portu. Každý port funguje jako most, takže musí vědět, ke kterým adresám může přistupovat přes jiné porty. Takové seznamy mapování port-to-MAC adresy mohou být poměrně dlouhé a zabírají značné množství drahé paměti. Proto přepínače pracovních skupin obvykle nepodporují příliš mnoho MAC adres. Některé z nich si obecně pamatují pouze jednu adresu pro každý port – v tomto případě může být k portu připojen pouze jeden uzel.

Páteřní přepínače se vyznačují velkým počtem vysokorychlostních portů, včetně full-duplexu, a přítomností doplňkové funkce správa sítě, jako jsou virtuální místní sítě a pokročilé filtrování paketů atd. Obecně je páteřní přepínač mnohem dražší a produktivnější než jeho protějšek v pracovní skupině.

VÝHODY SPÍNANÍ

Přepínání se stalo tak populární technologií, protože vám umožňuje zvýšit skutečnou šířku pásma dostupnou pro každý uzel. Výsledkem bylo, že bez změny základní technologie nebo výrazného přepracování topologie sítě byly společnosti schopny odstranit dopravní zácpy a rozšířit úzká místa. Navíc umožňuje prodloužit délku sítě. Tato okolnost je zvláště cenná v případě Fast Ethernetu - například instalací mostu (z pohledu některých výrobců dvouportový switch) mezi dva rozbočovače lze vzdálenost mezi koncovými stanicemi zvýšit až na 400 m .

Dmitrij Ganzha je výkonným redaktorem LAN. Lze jej kontaktovat na adrese: .

Od sdílených po přepínané sítě