관리 기능에 따른 스위치 분류. 작업 그룹 스위치
스위치의 일반적인 분류
컴퓨터네트워크는 통신 채널을 통해 서로 연결된 컴퓨터 그룹입니다. 채널은 네트워크 내의 데이터 교환, 즉 특정 그룹의 컴퓨터 간의 데이터 교환을 보장합니다. 네트워크는 2~3대의 컴퓨터로 구성될 수도 있고, 수천 대의 PC를 통합할 수도 있습니다. 물리적으로 컴퓨터 간의 데이터 교환은 특수 케이블, 광섬유 케이블 또는 꼬인 쌍.
네트워크 하드웨어와 하드웨어-소프트웨어는 컴퓨터를 네트워크에 연결하고 상호 작용을 보장하는 데 도움이 됩니다. 이 자금은 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 다음 그룹주요 기능 목적에 따라:
커넥터, 케이블, 패치 코드, 패치 패널, 통신 소켓 등을 연결하는 수동형 네트워크 장비;
활성 네트워크 장비 변환기/어댑터, 모뎀, 중계기, 브리지, 스위치, 라우터 등
현재 컴퓨터 네트워크의 개발은 다음 영역에서 이루어집니다.
속도 증가;
스위칭 기반 세분화 구현
라우팅을 사용하여 네트워크를 연결합니다.
레이어 2 스위칭
ISO/OSI 참조 모델의 두 번째 계층의 속성과 고전적 정의를 고려하면 다음을 알 수 있습니다. 이 수준출퇴근용 부동산의 주요 비중에 속합니다.
데이터 링크 계층은 물리적 채널을 통한 안정적인 데이터 전송을 보장합니다. 특히 물리적 주소 지정(네트워크 또는 논리적 주소 지정과 반대), 네트워크 토폴로지, 회선 규율(최종 시스템이 네트워크 링크를 사용하는 방법), 오류 알림, 데이터 블록 순서 지정 및 정보 흐름 제어 문제를 다룹니다.
실제로 OSI 데이터 링크 계층에 의해 정의된 기능은 오늘날 가장 강력한 기술 중 일부를 위한 플랫폼 역할을 합니다. 레이어 2 기능의 중요성은 하드웨어 제조업체가 이러한 기능을 갖춘 장치(예: 스위치) 개발에 지속적으로 막대한 투자를 한다는 사실에서 강조됩니다.
레이어 3 스위칭
레이어 3 스위칭? 이것이 하드웨어 라우팅입니다. 기존 라우터는 소프트웨어 라우팅이라고 부르는 소프트웨어 제어 프로세서를 사용하여 기능을 구현합니다. 기존 라우터는 일반적으로 초당 약 500,000개의 패킷 속도로 패킷을 전달합니다. 오늘날 레이어 3 스위치는 초당 최대 5천만 패킷의 속도로 작동합니다. 두 번째 레벨 스위치와 마찬가지로 각 인터페이스 모듈에는 자체 ASIC 기반 패킷 전달 프로세서가 장착되어 있으므로 이를 더 늘릴 수도 있습니다. 따라서 모듈 수를 늘리면 라우팅 성능이 향상됩니다. 용법 고속 기술대형 맞춤형 집적회로(ASIC)는 주요 특징이는 레이어 3 스위치를 기존 라우터와 차별화합니다.
스위치는 ISO/OSI 참조 모델의 두 번째/세 번째 수준에서 작동하는 장치이며 동일한 링크/네트워크 계층 프로토콜에서 작동하는 네트워크 세그먼트를 결합하도록 설계되었습니다. 스위치는 목적지에 도달하는 데 필요한 하나의 포트만을 통해 트래픽을 라우팅합니다.
그림(그림 1 참조)은 관리 기능에 따른 스위치 분류를 보여줍니다. 참조 모델 ISO/OSI.
그림 1 스위치 분류
각 스위치 유형의 목적과 기능을 자세히 살펴보겠습니다.
관리되지 않는 스위치? 여러 노드를 연결하도록 설계된 장치입니다. 컴퓨터 네트워크하나 이상의 네트워크 세그먼트 내에서. 모든 네트워크 노드에 대한 브로드캐스트 트래픽을 제외하고 데이터를 수신자에게 직접 전송합니다. 관리되지 않는 스위치는 다른 기능을 수행할 수 없습니다.
관리형 스위치는 ISO/OSI 모델의 두 번째 및 세 번째 수준의 기능 세트를 수행할 수 있는 보다 복잡한 장치입니다. 웹 인터페이스를 통해 관리할 수 있으며, 명령줄콘솔 포트를 통해 또는 SSH를 통해 원격으로, SNMP 프로토콜을 사용합니다.
구성 가능한 스위치는 사용자에게 간단한 관리 유틸리티, 웹 인터페이스, 단순화된 명령줄 인터페이스 및 SNMP를 사용하여 특정 설정을 구성할 수 있는 기능을 제공합니다.
레이어 2 스위치는 수신 프레임을 분석하고 추가 전송을 결정한 후 OSI 링크 레이어 MAC 주소를 기반으로 대상으로 전달합니다. 레이어 2 스위치의 주요 장점은 상위 레이어 프로토콜에 대한 투명성입니다. 스위치는 계층 2에서 작동하므로 OSI 모델의 상위 계층의 정보를 분석할 필요가 없습니다.
레이어 3 스위치는 OSI 모델의 링크(레이어 2) 및 네트워크(레이어 3) 레이어의 주소를 기반으로 스위칭 및 필터링을 수행합니다. 이러한 스위치는 들어오는 트래픽을 전환(계층 2)할지 라우팅(계층 3)할지를 동적으로 결정합니다. 레이어 3 스위치는 다음 범위 내에서 스위칭을 수행합니다. 실무그룹그리고 서로 다른 서브넷이나 가상 근거리 통신망(VLAN) 간의 라우팅이 가능합니다.
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1. 스위치 분류기술 구현에 관한 것
LAN 스위치는 다양한 기능과 가격으로 제공됩니다.
이러한 큰 차이가 발생하는 이유 중 하나는 문제를 해결하기 위한 것입니다. 다양한 수업작업. 고급 스위치는 다음을 제공해야 합니다. 고성능포트 밀도를 높이고 다양한 관리 기능을 지원합니다. 그리고 하위 등급 스위치는 일반적으로 포트 수가 적고 관리 기능을 지원할 수 없습니다.
주요 차이점 중 하나는 스위치에 사용되는 아키텍처입니다.
1. 스위칭 매트릭스(크로스바)를 기반으로 합니다.
2. 공유 다중 입력 메모리(공유 메모리) 사용;
3. 일반 고속버스 기준입니다.
종종 이 세 가지 통신 방법이 하나의 스위치에 결합됩니다.
2. 설계에 따라 스위치 분류
1. 고정된 개수의 포트가 있는 독립형 스위치
2. 모듈형 섀시 기반 스위치;
3. 고정된 수의 포트가 있는 스위치가 스택으로 조립됩니다.
3. 나누다작동 수준별 스위치
스위치가 동작하는 레벨에 따라 2레벨, 3레벨, 4레벨 스위칭으로 구분됩니다.
1. 레이어 2 스위칭 - 하드웨어. 레이어 2 스위치를 사용하는 두 가지 주요 이유는 네트워크 분할과 작업 그룹 집합입니다.
2. 레이어 3 스위칭 - MAC 주소가 아닌 네트워크 레이어 정보를 기반으로 결정이 내려집니다. 레이어 3 스위칭의 주요 목적은 레이어 2 스위칭 속도와 라우팅 확장성을 달성하는 것입니다.
3. 레이어 4 스위칭 - 패킷 전송 결정은 MAC 또는 IP 주소뿐만 아니라 TCP/UDP 포트 번호와 같은 레이어 4 매개변수에 따라 결정됩니다.
4. 우수한 제공허브에서 연결 전환
1. 네트워크 확장성 - 허브에 구축된 네트워크에서는 대역폭이 공유되므로 각 노드의 대역폭이 제한되어 성능 저하 없이 네트워크를 확장하기가 매우 어렵습니다.
2. 대기 시간 - 패킷이 목적지에 도달하는 데 걸리는 시간입니다. 허브에 구축된 네트워크의 각 노드는 충돌을 피하기 위해 데이터 전송 가능성을 기다려야 하기 때문에 네트워크의 노드 수가 증가할수록 지연 시간이 크게 늘어날 수 있습니다.
허브를 스위치로 교체하기만 하면 효율성이 크게 향상됩니다. 로컬 네트워크, 교체가 필요하지 않습니다
케이블링 또는 네트워크 어댑터. 스위치는 네트워크를 별도의 논리적 세그먼트로 나누는 동시에 각 포트에 별도의 소형 충돌 도메인을 생성합니다. 스위치를 사용하여 대규모 네트워크를 여러 자율 세그먼트로 분할하면 다음과 같은 몇 가지 이점이 있습니다.
1. 트래픽의 일부만 리디렉션되므로 스위치는 모든 네트워크 세그먼트의 장치가 수신하는 트래픽을 줄입니다.
2. 허브에 연결된 모든 노드는 전체 대역폭을 공유합니다. 스위치는 각 노드(스위치 포트에 직접 연결된 경우)에 별도의 대역폭을 제공하므로 네트워크 세그먼트에서 충돌 가능성이 줄어듭니다.
예를 들어, 10개의 장치가 10Mbps 허브에 연결된 경우 모든 장치가 데이터를 전송하지 않더라도 각 노드는 1Mbps 미만의 처리량(10/NMbps, 여기서 N은 워크스테이션 수)을 수신합니다. 허브 대신 스위치를 설치하면 각 노드는 10Mbit/s의 속도로 작동할 수 있습니다.
5. 성능에 영향을 미치는 스위치의 주요 특성을 제시하십시오.
성능을 특징 짓는 스위치의 주요 지표는 다음과 같습니다.
1. 프레임 필터링 속도;
2. 인사승진 속도
3. 대역폭;
4. 프레임 전송 지연.
또한 이러한 성능 사양에 가장 큰 영향을 미치는 몇 가지 스위치 특성이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
1. 내부 주소 테이블의 크기.
2. 프레임 버퍼의 크기.
3. 스위칭 유형 - "즉시" 또는 중간 스토리지 사용.
4. 내부 버스 성능.
5. 프로세서의 성능.
6. 관리되는 스위치에 대한 주요 연결 유형 설명
스위치 구성을 시작하기 전에 스위치와 워크스테이션 사이에 물리적 연결을 설정해야 합니다. 스위치를 관리하는 데 사용되는 케이블 연결에는 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 유형은 콘솔 포트(장치에 있는 경우)를 통하는 것이고, 두 번째 유형은 이더넷 포트(텔넷 프로토콜 또는 웹 인터페이스를 통해)를 통하는 것입니다.
예를 들어, D-Link 관리형 스위치에는 포함된 RS-232 케이블을 사용하여 컴퓨터 직렬 포트에 연결하는 콘솔 포트가 있습니다. 콘솔 연결은 때때로 ` 밖으로- ~의- 밴드"연결. 이는 콘솔이 다른 것을 사용하고 있음을 의미합니다. 네트워크 연결회로(이더넷 포트의 대역폭을 사용하지 않음) 네트워크 연결이 없는 경우에도 스위치를 설치하고 관리하는 데 사용할 수 있습니다.
7. 주요 3가지 유형을 설명하시오VLAN
스위치를 사용하면 세 가지 유형의 VLAN을 구현할 수 있습니다.
1. 포트 기반 VLAN.
2. MAC 주소 기반 VLAN.
3. 프레임의 추가 필드에 있는 태그 기반 VLAN(IEEE 802.1q 표준).
8 . 목태그됨중 하나VLAN:
태그 지정(패키지 마킹) -802.1q VLAN 멤버십 정보를 프레임 헤더에 추가하는 과정입니다.패킷 태깅이 활성화된 포트는 전송되는 모든 패킷의 헤더에 VID 번호, 우선 순위 정보 등을 추가할 수 있으며, 이미 태깅된 포트에 패킷이 도착하면 이 패킷은 변경되지 않으므로 전송 중에도 모든 VLAN 정보가 보존됩니다. 전송. 패킷 태깅은 주로 802.1q VLAN 표준을 지원하는 장치 간에 패킷을 전달하는 데 사용됩니다.
9 . 목o 포트에 도달하는 패킷에 발생태그가 지정되지 않음중 하나VLAN
· 태그 해제 -패킷 헤더에서 802.1q VLAN 정보를 추출하는 과정입니다.이 기능이 활성화된 포트는 포트를 통과하는 들어오고 나가는 패킷의 헤더에서 모든 VLAN 관련 정보를 추출합니다. 패킷에 가상 네트워크 태그가 포함되어 있지 않으면 포트는 해당 패킷을 수정하지 않습니다. 이 기능스위치는 802.1q 표준을 지원하는 스위치에서 이 표준을 지원하지 않는 장치로 패킷을 전송할 때 사용됩니다.
10 . ~에관리되는 스위치를 사용하여 안정적인 통신 채널을 생성하는 두 가지 주요 방법이 있습니다.
가장 일반적인 방법은 두 가지 기술을 기반으로 스위치 간에 중복 연결을 생성하는 것입니다.
1. 연결 중 하나가 작동하고 나머지는 실패한 연결을 대체하기 위해 "핫" 대기 상태에 있는 중복 모드입니다.
2. 로드 밸런스 모드; 이 경우 데이터는 모든 대체 연결을 통해 병렬로 전송됩니다. 모드를 구현하기 위해 포트 집계가 사용됩니다.
포트 통합(집계)(포트 트렁킹) - 그것은 하나가 되었다이자형여러 물리적 채널 연결(링크 집합) 하나의 논리 m으로ㅏ지스트럴.
스위치 허브 통신 건설적
11 . 카어떤 유형의 통신 채널 집합을 알고 있습니까?
정적 및 동적의 두 가지 유형의 링크 집계를 지원합니다.
정적 링크 통합(기본적으로 설정됨)을 사용하면 스위치의 모든 설정이 수동으로 수행됩니다.
동적 링크 집합은 LACP(Link Aggregation Control Protocol)를 사용하여 링크 구성을 확인하고 패킷을 각 물리적 링크로 라우팅하는 IEEE 802.3ad 사양을 기반으로 합니다. 또한 LACP 프로토콜은 단일 통신 회선에서 채널을 추가하고 제거하는 메커니즘을 설명합니다. 이를 위해서는 스위치에 통합 통신 채널을 구성할 때 한 스위치의 해당 포트를 "활성"으로 구성하고 다른 스위치는 "수동"으로 구성해야 합니다. "활성" LACP 포트는 제어 프레임을 처리하고 전달합니다. 이를 통해 LACP 지원 장치는 통합 링크 설정에 동의하고 포트 그룹을 동적으로 변경할 수 있습니다. 포트를 추가하거나 제외합니다. "수동" 포트는 LACP 제어 프레임을 처리하지 않습니다.
IEEE 802.3ad 표준은 모든 유형의 이더넷 채널에 적용 가능하며 이를 통해 여러 기가비트 이더넷 채널로 구성된 다중 기가비트 통신 회선을 구축할 수도 있습니다.
12 . ~에프로토콜에 따라 트리를 구성할 때 루트 스위치가 선택되는 기준STP:
STP 알고리즘에서는 각 스위치에 ID가 할당되어야 합니다. 스위치 ID는 관리자가 할당한 2바이트 우선순위와 해당 제어 장치의 6바이트 MAC 주소의 두 부분으로 구성된 8바이트 필드입니다.
각 포트에는 스위치 내의 고유 식별자(일반적으로 MAC 주소)도 할당됩니다. 각 스위치 포트에는 이 포트를 통해 로컬 네트워크를 통해 프레임을 전송하는 비용에 해당하는 경로 비용이 할당됩니다.
스패닝 트리를 계산하는 과정은 선택부터 시작됩니다. 루트 스위치(뿌리 스위치), 그로부터 트리가 만들어질 것입니다. 처럼티루트 스위치 중 5개를 선택하면 가장 낮은 값을 갖는 스위치가 선택됩니다.이자형ID 번호.(기본적으로 모든 스위치의 우선순위 값은 32768로 동일합니다. 이 경우 루트 스위치는 가장 낮은 MAC 주소로 결정됩니다.) 때로는 이러한 선택이 합리적이지 않을 수도 있습니다. 루트 스위치로 선택하려면 특정 장치(네트워크 구조에 따라) 관리자는 해당 스위치에 가장 낮은 ID를 수동으로 할당하여 선택 프로세스에 영향을 미칠 수 있습니다.
STP의 두 번째 단계는 네트워크의 나머지 스위치 각각에 대한 루트 포트를 선택하는 것입니다.
루트 스위치 포트는 네트워크를 통해 루트 스위치까지의 거리가 가장 짧은 포트입니다.
STP 작동 방식의 세 번째 단계는 지정된 포트를 결정하는 것입니다.
교환 네트워크의 각 세그먼트에는 하나의 지정된 포트가 있습니다. 이 포트는 스위치의 유일한 포트 역할을 합니다. 세그먼트로부터 패킷을 수신하고 해당 스위치의 루트 포트를 통해 루트 스위치쪽으로 전달합니다.
이 세그먼트에 지정된 포트를 포함하는 스위치ㅏ지정된 스위치라고 합니다(지정된 다리) 이 세그먼트의세그먼트의 지정된 포트는 해당 세그먼트에 연결된 모든 포트 중에서 루트 스위치까지의 거리가 가장 짧습니다.
세그먼트에는 지정된 포트가 하나만 있을 수 있습니다. 루트 스위치에서는 모든 포트가 지정되고 루트까지의 거리는 0으로 설정됩니다. 루트 스위치에는 루트 포트가 없습니다.
스패닝 트리를 구성할 때 거리 개념이 중요한 역할을 합니다. 이 기준은 각 스위치를 루트 스위치에 연결하는 단일 포트와 각 네트워크 세그먼트를 루트 스위치에 연결하는 단일 포트를 선택합니다. 다른 모든 포트는 대기 상태, 즉 정상적인 데이터 프레임을 전송하지 않는 상태가 됩니다. 네트워크에서 활성 포트를 선택하면 루프가 제거되고 나머지 링크는 스패닝 트리를 형성합니다.
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기존의 다양성을 고려할 때 스위치를 선택하는 방법은 무엇입니까? 기능성 현대 모델매우 다릅니다. 간단한 비관리형 스위치나 다기능 관리형 스위치를 구입할 수 있으며 이는 본격적인 라우터와 크게 다르지 않습니다. 후자의 예로는 새로운 Cloud Router Switch 제품군의 Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN이 있습니다. 따라서 그러한 모델의 가격은 훨씬 높아질 것입니다.
따라서 스위치를 선택할 때 우선 최신 스위치의 기능과 매개변수 중 필요한 것이 무엇인지, 초과 비용을 지불해서는 안 되는 것이 무엇인지 결정해야 합니다. 하지만 먼저 약간의 이론이 있습니다.
스위치 유형
그러나 이전에 관리된 스위치가 더 넓은 범위의 기능을 포함하여 관리되지 않은 스위치와 달랐다면 이제 차이점은 가능성 또는 불가능 여부에만 있을 수 있습니다. 리모콘장치. 나머지는 - 심지어 최대한도 간단한 모델제조업체는 추가 기능을 추가하여 종종 비용을 증가시킵니다.
그러므로 이 순간레벨별 스위치 분류가 더 많은 정보를 제공합니다.
레벨 전환
우리의 요구에 가장 적합한 스위치를 선택하려면 해당 스위치의 레벨을 알아야 합니다. 이 설정은 장치가 사용하는 OSI(데이터 전송) 네트워크 모델에 따라 결정됩니다.
- 장치 첫 번째 수준, 사용 물리적데이터 전송은 시장에서 거의 사라졌습니다. 다른 사람이 허브를 기억한다면 이것은 단지 예일뿐입니다. 신체적 수준정보가 연속적인 스트림으로 전송될 때.
- 2 단계. 거의 모든 비관리형 스위치가 이 범주에 속합니다. 소위 채널네트워크 모델. 기기는 들어오는 정보를 별도의 패킷(프레임)으로 나누어 확인하고 특정 수신 기기로 보냅니다. 두 번째 수준 스위치의 정보 배포 기본은 MAC 주소입니다. 이로부터 스위치는 어떤 MAC 주소가 어떤 포트에 해당하는지 기억하면서 주소 지정 테이블을 컴파일합니다. 그들은 IP 주소를 이해하지 못합니다.
- 레벨 3. 이러한 스위치를 선택하면 이미 IP 주소와 작동하는 장치를 얻게 됩니다. 또한 데이터 작업에 대한 다른 많은 가능성도 지원합니다: 논리 주소를 물리적 주소로 변환, 네트워크 프로토콜 IPv4, IPv6, IPX 등, pptp, pppoe, VPN 및 기타 연결. 세 번째에는, 회로망데이터 전송 수준에 따라 거의 모든 라우터와 스위치의 가장 "고급"부분이 작동합니다.
- 레벨 4. 여기에 사용된 OSI 네트워크 모델은 다음과 같습니다. 수송. 모든 라우터가 이 모델을 지원하도록 출시되는 것은 아닙니다. 트래픽 분산은 지능형 수준에서 발생합니다. 장치는 애플리케이션과 함께 작동할 수 있으며 데이터 패킷의 헤더를 기반으로 원하는 주소로 전달할 수 있습니다. 또한 TCP와 같은 전송 계층 프로토콜은 패킷 전달의 신뢰성, 보존성을 보장합니다. 특정 순서전송하고 트래픽을 최적화할 수 있습니다.
스위치 선택 - 특성 읽기
매개변수와 기능에 따라 스위치를 선택하는 방법은 무엇입니까? 사양서에서 일반적으로 사용되는 기호 중 일부가 무엇을 의미하는지 살펴보겠습니다. 기본 매개변수는 다음과 같습니다.
포트 수. 그 수는 5에서 48까지 다양합니다. 스위치를 선택할 때 추가 네트워크 확장을 위해 예비를 제공하는 것이 좋습니다.
기본 데이터 속도. 대부분의 경우 장치의 각 포트가 지원하는 속도인 10/100/1000 Mbit/s라는 명칭을 볼 수 있습니다. 즉, 선택한 스위치는 10Mbit/s, 100Mbit/s 또는 1000Mbit/s의 속도로 작동할 수 있습니다. 기가비트와 10/100Mb/s 포트를 모두 갖춘 모델이 꽤 많습니다. 대부분의 최신 스위치는 IEEE 802.3 Nway 표준에 따라 작동하여 포트 속도를 자동으로 감지합니다.
대역폭 및 내부 대역폭.스위칭 매트릭스라고도 하는 첫 번째 값은 단위 시간당 스위치를 통과할 수 있는 최대 트래픽 양입니다. 매우 간단하게 계산됩니다. 포트 수 x 포트 속도 x 2(이중)입니다. 예를 들어, 8포트 기가비트 스위치의 처리량은 16Gbps입니다.
내부 처리량은 일반적으로 제조업체에서 표시하며 이전 값과 비교하는 데만 필요합니다. 선언된 내부 대역폭이 최대값보다 작으면 장치는 과부하에 잘 대처하지 못하고 속도가 느려지고 정지됩니다.
자동 MDI/MDI-X 감지. 이는 연결을 수동으로 제어할 필요 없이 연선을 압착하는 두 표준을 모두 자동 감지하고 지원합니다.
확장 슬롯. 광 인터페이스와 같은 추가 인터페이스를 연결할 수 있습니다.
MAC 주소 테이블 크기. 스위치를 선택하려면 향후 네트워크 확장을 고려하여 필요한 테이블의 크기를 미리 계산하는 것이 중요합니다. 테이블에 항목이 충분하지 않으면 스위치는 이전 항목 위에 새 항목을 기록하므로 데이터 전송 속도가 느려집니다.
폼 팩터. 스위치는 데스크탑/벽면 장착형과 랙 장착형의 두 가지 하우징 유형으로 제공됩니다. 후자의 경우 표준 장치 크기는 19인치입니다. 랙 장착용 특수 이어는 분리 가능합니다.
트래픽 작업에 필요한 기능을 갖춘 스위치를 선택합니다.
흐름제어( 흐름 제어, IEEE 802.3x 프로토콜).패킷 손실을 방지하기 위해 부하가 높은 상태에서 송신 장치와 스위치 간의 데이터 송수신 조정을 제공합니다. 이 기능은 거의 모든 스위치에서 지원됩니다.
점보 프레임- 패키지가 늘어납니다. 1Gbit/초 이상의 속도에 사용되며 패킷 수와 처리 시간을 줄여 데이터 전송 속도를 높일 수 있습니다. 이 기능은 거의 모든 스위치에 있습니다.
전이중 및 반이중 모드. 거의 모든 최신 스위치는 반이중과 전이중(한 방향으로만 데이터를 전송하고 동시에 양방향으로 데이터를 전송) 간의 자동 협상을 지원하여 네트워크 문제를 방지합니다.
트래픽 우선순위화(IEEE 802.1p 표준)- 장치는 더 중요한 패킷(예: VoIP)을 식별하여 먼저 보낼 수 있습니다. 트래픽의 상당 부분이 오디오 또는 비디오인 네트워크용 스위치를 선택할 때 이 기능에 주의해야 합니다.
지원하다 VLAN(기준 IEEE 802.1q).
VLAN은 개별 영역을 구분하는 편리한 도구입니다. 내부 네트워크기업과 네트워크 일반적인 사용고객, 다양한 부서 등을 위해
네트워크 내 보안을 보장하기 위해 네트워크 장비의 성능을 제어하거나 확인하기 위해 미러링(트래픽 복제)을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 들어오는 모든 정보는 특정 소프트웨어에서 확인하거나 기록하기 위해 하나의 포트로 전송됩니다.
포트 포워딩. 인터넷 액세스가 가능한 서버를 배포하거나 온라인 게임을 위해 이 기능이 필요할 수 있습니다.
루프 보호 - STP 및 LBD 기능. 관리되지 않는 스위치를 선택할 때 특히 중요합니다. 형성된 루프를 감지하는 것은 거의 불가능합니다. 즉, 많은 결함과 정지의 원인이 되는 네트워크의 루프 섹션입니다. LoopBack 감지는 루프가 발생한 포트를 자동으로 차단합니다. STP 프로토콜(IEEE 802.1d)과 그 고급 하위 프로토콜인 IEEE 802.1w, IEEE 802.1s는 약간 다르게 작동하여 트리 구조에 맞게 네트워크를 최적화합니다. 처음에 구조는 여분의 루프 분기를 제공합니다. 기본적으로 비활성화되어 있으며 스위치는 일부 메인 라인에 손실이 있을 때만 이를 시작합니다.
링크 집계(IEEE 802.3ad). 여러 물리적 포트를 하나의 논리적 포트로 결합하여 채널 처리량을 높입니다. 표준에 따른 최대 처리량은 8Gbit/초입니다.
스태킹. 각 제조업체마다 고유한 스태킹 설계가 있지만 일반적으로 이 기능은 여러 스위치를 하나의 논리 장치로 가상으로 조합하는 것을 의미합니다. 스태킹의 목적은 다음과 같습니다. 많은 분량물리적 스위치를 사용할 때보다 포트를 더 많이 사용할 수 있습니다.
모니터링 및 문제 해결을 위한 스위치 기능
많은 스위치는 일반적으로 장치를 켤 때 케이블 연결 결함과 결함 유형(단선, 단락 등)을 감지합니다. 예를 들어 D-Link는 신체에 특수 표시기를 제공합니다.
바이러스 트래픽으로부터 보호(Safeguard Engine). 이 기술은 작동 안정성을 향상시키고 보호합니다. CPU바이러스 프로그램의 "정크" 트래픽으로 인한 과부하로부터.
전원 기능
에너지 절약.에너지를 절약할 수 있는 스위치를 선택하는 방법은 무엇입니까? 주의하세요e 에너지 절약 기능이 있는지 여부. D-Link와 같은 일부 제조업체는 전력 소비 조절 기능이 있는 스위치를 생산합니다. 예를 들어, 스마트 스위치는 연결된 장치를 모니터링하고, 그 중 하나가 현재 작동하지 않으면 해당 포트가 "절전 모드"로 전환됩니다.
PoE(PoE, IEEE 802.af 표준). 이 기술을 사용하는 스위치는 연선 케이블을 통해 연결된 장치에 전원을 공급할 수 있습니다.
번개 보호 기능 내장. 매우 필수 기능그러나 그러한 스위치는 접지되어야 한다는 점을 기억해야 합니다. 그렇지 않으면 보호 기능이 작동하지 않습니다.
웹사이트
LAN 매거진의 첫 번째 호의 "첫 번째 강의" 섹션에서 우리는 이 기술의 기본에 대해 S. Steinke의 "이더넷 스위칭" 기사를 게재했으며 우리의 선택은 틀리지 않았습니다. 향후 3년 동안 이더넷 스위칭은 "가장 인기 있는" 기술 중 하나가 되었습니다. 나중에 우리는 이 주제를 여러 번 다루었습니다(특히 LAN 1997년 4월호에 실린 D. Ganzhi의 "로컬 네트워크 스위치" 기사 참조). 첫 번째 기사는 Fast Ethernet이 여전히 100VG-AnyLAN을 사용하여 태양 아래 자리를 놓고 싸우고 있을 때 등장했으며, 싸움의 결과는 명확하지 않았기 때문에 주로 10Mbit/s 스위칭에 집중했습니다. 두 번째 기사에서는 주로 전환의 일반적인 측면을 다루었습니다. 위의 상황과 전환의 중요성을 고려하여 우리는 이 주제로 다시 돌아가는 것이 가능하고 심지어 필요하다고 생각했습니다. 특히 이더넷에 관한 일련의 기사는 이를 고려하지 않으면 완전하지 않을 것이기 때문입니다.
스위치란 무엇입니까?
스위치는 본질적으로 다중 포트 브리지이므로 브리지와 마찬가지로 들어오는 패킷을 수신하고 임시로 저장한 다음 해당 패킷의 대상 주소에 따라 다른 포트로 전달합니다. 스위치를 사용하면 서로 다른 LAN을 연결하고, LAN을 분할하고(즉, 동일한 충돌 도메인에서 미디어를 놓고 경쟁하는 노드 수를 줄임) 세그먼트 직경에 대한 제한을 극복할 수 있습니다. 후자의 적용은 연선 케이블의 경우 세그먼트 직경이 205m를 초과할 수 없는 고속 이더넷 네트워크의 경우 특히 중요합니다.
스위치는 " 가상 연결"발신자와 수신자 간의 임시 연결을 구성합니다. 패킷을 전송한 후 가상 연결이 끊어집니다. 스위치는 어떤 스테이션(더 정확하게는 어떤 MAC 주소)이 어떤 물리적 포트에 연결되어 있는지 기억하는 테이블을 유지합니다. 그림 1, 주소 A의 가입자는 주소 D의 수신자에게 패킷을 보냅니다. 표를 사용하여 스위치는 주소 A의 스테이션이 포트 1에 연결되고 주소 D의 스테이션이 포트 4에 연결되어 있는지 확인합니다. 이 데이터에 대해 가상 연결을 설정하여 포트 1과 4 사이에 메시지를 전송합니다.
그림 1.
스위치는 수신자 주소를 기반으로 수신 패킷을 전달할 포트를 결정합니다.
이더넷 스위치에서는 분리된 포트 쌍 간의 데이터 전송이 동시에 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 호스트 A는 호스트 B가 호스트 C에 패킷을 보내는 동시에 호스트 D에 패킷을 보낼 수 있습니다. 두 대화가 동시에 발생하므로 이더넷의 경우 스위치의 총 처리량은 우리의 예는 20Mbps입니다. 이는 각 연결에 사용 가능한 대역폭을 합산하여 결정됩니다. 예를 들어 12포트 이더넷 스위치의 경우 이론적으로 60Mbps와 같습니다. 이에 비해 이더넷 리피터는 포트 수에 관계없이 항상 10Mbps의 동일한 총 처리량을 갖습니다. 또한 여러 장치가 전송 매체에 액세스하기 위해 경쟁하는 경우 허브의 실제 처리량은 훨씬 낮아질 수 있습니다. 그러나 스위치의 실제 총 처리량은 내부 버스 처리량 부족 등 스위치 설계의 단점으로 인해 이론적으로 계산된 처리량보다 낮을 수 있습니다. 이 경우 스위치에는 차단 아키텍처가 있다고 합니다.
스위치 아키텍처
스위치 아키텍처는 포트 유형, 버퍼 크기, 패킷 전달 메커니즘, 내부 버스 등 4가지 주요 요소에 의해 결정됩니다(그림 2 참조).
그림 2.
스위치 설계의 다양성으로 인해 이러한 장치의 기본 아키텍처는 포트, 버퍼, 내부 버스 및 패킷 전달 메커니즘이라는 네 가지 구성 요소에 의해 결정됩니다.
포트는 10 및 100Mbit/s의 속도를 가질 수 있으며 반이중 및 전이중 모드에서 작동합니다. 많은 고급 모델에는 FDDI, ATM, 기가비트 이더넷 등의 포트도 포함될 수 있지만 특히 앞서 이미 간략하게 검토했으므로 여기서는 이 주제를 다루지 않겠습니다.
충분한 용량의 버퍼가 존재합니다. 큰 중요성전환을 위해, 특히 네트워크에서 슬라이딩 윈도우 프로토콜을 사용하는 경우 가입자가 각 패킷이 아닌 일련의 패킷 수신을 확인할 때. 일반적으로 버퍼 용량이 클수록 좋지만 비용이 더 많이 듭니다. 따라서 개발자는 성능과 가격 중 하나를 선택해야 합니다. 그러나 스레드 제어(아래 참조)라는 또 다른 솔루션이 있습니다.
패킷 전달 메커니즘은 저장 및 전달 스위칭, 컷스루 스위칭, 하이브리드 컷스루 스위칭 중 하나일 수 있습니다. 우리는 이미 여러 번 살펴보았으므로 그것이 무엇인지 상기시켜 드리겠습니다. 첫 번째 경우에는 패킷이 추가로 전송되기 전에 버퍼에 완전히 저장되므로 이 방법가장 큰 지연이 발생하지만 잘못된 패킷이 세그먼트를 떠나는 것을 허용하지 않습니다. 두 번째 경우에는 수신자의 주소를 읽은 후 스위치가 즉시 프레임을 추가로 전송합니다. 이해하기 쉽듯이, 낮은 대기 시간과 적절한 프레임 검사 부족이라는 정반대의 장점과 단점이 있습니다.
세 번째 경우, 스위치는 패킷을 전달하기 전에 패킷의 처음 64바이트를 읽습니다. 따라서 짧은 프레임에 대해서는 순방향 버퍼링 스위치 역할을 하고, 긴 프레임에 대해서는 컷스루 전환 역할을 합니다. 인사 승진 방법은 그림 3에 나와 있습니다.
(1x1)
그림 3.
패킷 전달 메커니즘은 패킷이 전달되는 지점이 다릅니다.
내부 버스 아키텍처는 스위치의 내부 전자 장치를 사용하여 프레임이 한 포트에서 다른 포트로 전송되는 방식을 결정합니다. 이는 스위치의 효율성에 매우 중요합니다. 제조업체는 내부 버스의 처리량이 1-2Gbps라고 주장할 수 있지만 동시에 특정 유형의 트래픽을 통해서만 달성된다는 점에 대해서는 침묵을 지키고 있습니다. 예를 들어, 저용량 버퍼를 갖춘 스위치는 모든 포트가 동일한 속도로 실행되고 트래픽이 모든 포트에 균등하게 분산되는 경우에만 최상의 성능을 발휘할 수 있습니다.
버스는 주기적으로 또는 우선순위에 따라 포트를 서비스할 수 있습니다. 주기적 유지 관리 중에는 유휴 포트를 건너뜁니다. 이 아키텍처는 각 포트의 트래픽이 거의 동일한 상황에 가장 적합합니다. 우선순위 서비스에서는 활성 포트가 내부 버스를 두고 서로 경쟁합니다. 이러한 유형의 아키텍처는 포트가 있는 스위치로 작업할 때 가장 적합합니다. 다른 속도. 일부 제조업체는 버스 아키텍처 유형을 변경할 수 있는 스위치를 제공합니다.
전이중 이더넷
일반 이더넷(및 고속 이더넷)은 공유 전송 매체이며 모든 공유 네트워크는 정의에 따라 반이중 방식입니다. 주어진 시간에 단 하나의 스테이션만이 전송할 권리를 가지며 다른 모든 사람은 이를 수신해야 합니다. 또는 다르게 말하면 스테이션은 수신 또는 전송을 수행할 수 있지만 동시에 두 가지를 모두 수행할 수는 없습니다.
4쌍 배선의 광범위한 채택으로 인해 물리적 전송 매체가 동축 케이블이었을 때는 존재하지 않았던 별도의 경로(다른 쌍)를 통해 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 근본적인 가능성이 열렸습니다.
스위치의 각 포트에 하나의 노드만 연결된 경우(강조하자면 하나) 전송 매체에 대한 접근에 대한 경합이 없으므로 원칙적으로 충돌이 발생하지 않으며 CSMA/CD 다중 접속 방식은 더 이상 필요합니다.
따라서 두 노드가 스위치 포트에 직접 연결된 경우 서로 다른 쌍에서 동시에 데이터를 수신하고 전송할 수 있으므로 이론적 처리량은 이더넷의 경우 20Mbit/s, 이더넷의 경우 200Mbit/s입니다. 패스트 이더넷의 경우. 또한 경쟁이 없기 때문에 실제 평균 연결 처리량은 명목상의 처리량에 가깝고 위 값의 80% 이상입니다.
자동 협상
일부 스위치에는 10Mbps 및 100Mbps 포트가 모두 있습니다(이로 인해 발생할 수 있는 문제에 대한 자세한 내용은 "혼잡 방지" 섹션 참조). 또한, 연결된 스테이션, 허브 등이 어떤 속도로 작동하고 있는지 자동으로 판단할 수 있으며, 마지막으로 하나의 노드만 스위치 포트에 연결되어 있으면 양측에서 전이중 작동 모드를 선택할 수 있습니다. 두 가지 모두에서 지원됩니다).
동일한 표준 RJ-45 커넥터는 10BaseT, 10BaseT 전이중, 100BaseTX, 100BaseTX 전이중 및 100BaseT4 신호를 전달할 수 있습니다. 따라서 IEEE는 케이블 반대쪽 장치가 어떤 표준으로 작동하는지 결정하기 위해 nWAY라는 자동 모드 협상 방식을 제안했습니다. 작동 모드의 우선순위는 다음과 같습니다.
- 전이중 100BaseTX;
- 100베이스T4;
- 100BaseTX;
- 전이중 10BaseT;
- 10베이스T.
자동 협상에서 "계약 당사자"는 Fast Link Pulse라고 하는 링크 무결성 펄스의 10BaseT 아날로그를 사용합니다. 이러한 펄스는 두 장치 모두에서 전송되며, 각 장치는 이를 사용하여 상대방이 작동할 수 있는 전송 모드를 결정합니다.
많은 스위치가 5가지 가능한 모드를 모두 지원하므로 연결된 호스트에 자동 협상 기능이 없더라도 스위치 포트는 해당 호스트와 통신합니다. 최대 속도그는 할 수 있습니다. 또한 이 기능의 구현은 매우 간단하며 장비 비용이 눈에 띄게 증가하지 않습니다. 마지막으로 표준은 사용자가 설정할 수 있도록 자동 협상을 비활성화하는 기능을 제공합니다. 원하는 모드필요한 경우 수동 변속기.
과부하 방지
예를 들어, 스위치에 서버 연결용 고속 포트 하나와 워크스테이션 연결용 10Mbps 포트 여러 개가 있는 경우 스위치는 10Mbps와 100Mbps 포트 사이에서 브리지 역할을 해야 하는 경우가 많습니다. 10Mbit/s 포트에서 100Mbit/s 포트로 트래픽이 전송될 경우에는 문제가 발생하지 않으나 트래픽이 반대 방향으로 진행되면... 100Mbit/s의 데이터 흐름
이는 10Mbps 포트의 성능보다 훨씬 크기 때문에 스위치는 충분한 메모리가 있는 경우 내부 버퍼에 중복 데이터를 저장해야 합니다. 예를 들어 첫 번째 포트가 100Mbps 카드가 있는 서버에 연결되고 두 번째 포트가 10Mbps 카드가 있는 클라이언트에 연결되어 있다고 가정해 보겠습니다. 서버가 연속적으로 16개의 패킷을 클라이언트에 차례로 보내는 경우, 이 패킷을 합치면 평균 24KB의 데이터가 됩니다. 1.5KB 프레임을 전송하는 데에는 고속 이더넷의 경우 122μs, 이더넷의 경우 1220μs가 소요됩니다. 따라서 첫 번째 포트는 한 프레임이 두 번째 포트를 통해 전송되기 전에 10개의 프레임을 수신합니다. 즉, 첫 번째 포트에는 최소 24KB의 버퍼가 있어야 합니다. 그러나 스트림이 충분히 길면 버퍼로는 충분하지 않습니다. 정체를 방지하는 한 가지 방법은 스레드 관리를 이용하는 것입니다. 흐름 제어(또는 혼잡 회피)의 개념은 고속 포트에서 인위적인 충돌을 일으키는 것과 관련되며, 그 결과 송신자는 지수 폴백 알고리즘에 따라 일정 시간 동안 데이터 전송을 일시 중지합니다. 이 예에서 첫 번째 포트는 버퍼가 가득 찼음을 감지하고 정체 메시지를 보낸 사람에게 다시 보냅니다. 후자는 인식할 것이다 이 메시지충돌로 간주되어 전송이 일시 중지됩니다. 스위치는 버퍼가 사용 가능해질 때까지 계속해서 정체 메시지를 보냅니다. 이러한 종류의 흐름 제어는 반이중 포트가 있는 스위치에 의해서만 수행됩니다.
스위치 관리
스위치 성능 모니터링은 장비 제조업체와 네트워크 관리자 모두가 직면한 가장 큰 과제 중 하나입니다. 공유 네트워크의 경우 한 포트를 통한 트래픽이 허브의 다른 모든 포트로 전달되므로 관리가 특별히 어렵지 않습니다. 스위치의 경우 각 가상 연결의 포트 쌍 사이의 트래픽이 다르기 때문에 라우터 작동에 대한 통계 데이터를 수집하는 작업이 훨씬 더 복잡합니다. 제조업체는 일반적으로 통계를 수집하는 다음 두 가지 방법을 지원합니다.
하나는 스위치 백플레인 아키텍처에 관리 기능을 통합하는 것입니다. 버스를 통해 전송된 각 패킷에 대한 통계가 수집되어 MAC 주소에 따라 제어 장치에 저장됩니다. 관리 프로그램은 로컬 네트워크를 통한 통계를 위해 이 장치에 액세스할 수 있습니다. 이 방법의 유일한 문제점은 각 스위치 제조업체가 자체 설계를 구현하므로 호환성이 일반적으로 SNMP 통계로 제한된다는 것입니다.
두 번째 방법은 포트 미러링으로 알려져 있습니다. 이 경우 지정된 포트의 모든 트래픽이 전용 관리 포트로 복사됩니다. 이 항구일반적으로 각 항목에 대한 통계를 이미 수집하는 제어 터미널에 연결됩니다. 특정 포트. 그러나 이 방법은 현재 스위치의 다른 포트에서 무슨 일이 일어나고 있는지 볼 수 없다는 한계가 있습니다.
일부 스위치 제조업체는 일반적으로 각 스위치 포트의 기능에 대한 통계를 수집하기 위해 고급 원격 모니터링 정보 기반(원격 모니터 MIB, RMON)을 모델에 포함합니다. 그러나 표준에 정의된 모든 그룹이 포함되지 않는 경우가 많으며 RMON MIB 지원으로 인해 스위치 비용이 크게 증가합니다.
다양한 스위치
스위치는 다양한 방식으로 분류될 수 있습니다. 목적에 따라 모두 두 개의 큰 그룹, 즉 작업 그룹용 스위치와 백본용 스위치로 나눌 수 있습니다.
많은 작업 그룹 스위치의 특징은 각 포트에서 지원되는 주소 수가 적다는 것입니다. 모든 포트는 브리지 역할을 하므로 다른 포트를 통해 액세스할 수 있는 주소를 알아야 합니다. 이러한 포트-MAC 주소 매핑 목록은 상당히 길 수 있으며 상당한 양의 값비싼 메모리를 차지할 수 있습니다. 따라서 작업 그룹 스위치는 일반적으로 너무 많은 MAC 주소를 지원하지 않습니다. 그 중 일부는 일반적으로 각 포트에 대해 하나의 주소만 기억합니다. 이 경우 하나의 노드만 포트에 연결할 수 있습니다.
백본 스위치는 전이중을 포함한 다수의 고속 포트와 존재감으로 구별됩니다. 추가 기능가상 근거리 통신망, 고급 패킷 필터링 등과 같은 네트워크 관리. 일반적으로 백본 스위치는 작업 그룹 스위치보다 훨씬 더 비싸고 생산적입니다.
스위칭의 장점
스위칭은 각 노드에서 사용할 수 있는 실제 대역폭을 늘릴 수 있기 때문에 널리 사용되는 기술이 되었습니다. 그 결과, 기업은 기본 기술을 변경하거나 네트워크 토폴로지를 대폭 재설계하지 않고도 트래픽 정체를 해결하고 병목 현상을 확대할 수 있었습니다. 또한 네트워크 길이를 늘릴 수도 있습니다. 이러한 상황은 고속 이더넷의 경우 특히 중요합니다. 예를 들어 두 허브 사이에 브리지(일부 제조업체의 관점에서는 2포트 스위치)를 설치하면 최종 스테이션 사이의 거리를 400m까지 늘릴 수 있습니다. .
Dmitry Ganzha는 LAN의 편집장입니다. 그에게 연락할 수 있는 주소는 다음과 같습니다: .
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