Generell klassifisering av brytere

Datamaskin Et nettverk er en gruppe datamaskiner koblet til hverandre via en kommunikasjonskanal. Kanalen sikrer datautveksling innenfor nettverket, det vil si datautveksling mellom datamaskiner i en gitt gruppe. Nettverket kan bestå av to eller tre datamaskiner, eller det kan forene flere tusen PC-er. Fysisk kan datautveksling mellom datamaskiner utføres via en spesiell kabel, fiberoptisk kabel eller gjennom vridd par.

Nettverksmaskinvare og maskinvare-programvare hjelper til med å koble datamaskiner til et nettverk og sikre deres interaksjon. Disse midlene kan deles inn i følgende grupper i henhold til deres hovedfunksjonelle formål:

Passivt nettverksutstyr som kobler kontakter, kabler, patchledninger, patchpaneler, telekommunikasjonskontakter, etc.;

Aktive nettverksutstyr omformere/adaptere, modemer, repeatere, broer, switcher, rutere, etc.

For tiden skjer utviklingen av datanettverk på følgende områder:

Hastighetsøkning;

Implementering av byttebasert segmentering;

Koble til nettverk ved hjelp av ruting.

Skifting av lag 2

Med tanke på egenskapene til det andre laget av ISO/OSI-referansemodellen og dens klassiske definisjon, kan vi se det dette nivået tilhører hovedandelen pendlereiendommer.

Datalinklaget sikrer pålitelig overføring av data over en fysisk kanal. Spesielt tar den opp spørsmål om fysisk adressering (i motsetning til nettverksadressering eller logisk adressering), nettverkstopologi, linjedisiplin (hvordan sluttsystemet skal bruke nettverkskoblingen), feilmelding, bestilling av datablokker og informasjonsflytkontroll.

Faktisk fungerer funksjonaliteten definert av OSI-datalinklaget som plattformen for noen av dagens kraftigste teknologier. Betydningen av Layer 2-funksjonalitet understrekes av det faktum at maskinvareprodusenter fortsetter å investere tungt i å utvikle enheter med slik funksjonalitet, det vil si brytere.

Skifting av lag 3

Skifte lag 3? Dette er maskinvareruting. Tradisjonelle rutere implementerer funksjonene sine ved hjelp av programvarestyrte prosessorer, som vi vil kalle programvareruting. Tradisjonelle rutere videresender vanligvis pakker med en hastighet på rundt 500 000 pakker per sekund. Layer 3-svitsjer opererer i dag med hastigheter på opptil 50 millioner pakker per sekund. Det er også mulig å øke den ytterligere, siden hver grensesnittmodul, som i andrenivåsvitsjen, er utstyrt med sin egen ASIC-baserte pakkevideresendingsprosessor. Så å øke antall moduler fører til økt rutingytelse. Bruk høyhastighetsteknologi Store tilpassede integrerte kretser (ASIC) er hovedkjennetegn som skiller Layer 3-svitsjer fra tradisjonelle rutere.

En svitsj er en enhet som opererer på andre/tredje nivå av ISO/OSI-referansemodellen og er designet for å kombinere nettverkssegmenter som opererer på samme koblings-/nettverkslagsprotokoll. Svitsjen ruter trafikk gjennom kun den ene porten som trengs for å nå målet.

Figuren (se figur 1) viser klassifiseringen av brytere i henhold til styringsevner og iht referansemodell ISO/OSI.

Figur 1 Klassifisering av brytere

La oss se nærmere på formålet og egenskapene til hver type bryter.

Uadministrert bryter? Dette er en enhet designet for å koble sammen flere noder datanettverk innenfor ett eller flere nettverkssegmenter. Den overfører data bare direkte til mottakeren, med unntak av kringkastingstrafikk til alle nettverksnoder. En uadministrert svitsj kan ikke utføre noen andre funksjoner.

Administrerte brytere er mer komplekse enheter som lar deg utføre et sett med funksjoner på andre og tredje nivå av ISO/OSI-modellen. De kan administreres via webgrensesnittet, kommandolinje via konsollporten eller eksternt via SSH, samt bruk av SNMP-protokollen.

Konfigurerbare brytere gir brukere muligheten til å konfigurere spesifikke innstillinger ved hjelp av enkle administrasjonsverktøy, et webgrensesnitt, et forenklet kommandolinjegrensesnitt og SNMP.

Layer 2-svitsjer analyserer innkommende rammer, bestemmer deres videre overføring og videresender dem til destinasjoner basert på OSI-linklagets MAC-adresser. Den største fordelen med Layer 2-svitsjer er gjennomsiktighet til øvre lags protokoller. Siden bryteren opererer på lag 2, trenger den ikke å analysere informasjon fra de øvre lagene i OSI-modellen.

Lag 3-svitsjer utfører svitsjing og filtrering basert på adressene til koblingslagene (lag 2) og nettverkslagene (lag 3) i OSI-modellen. Slike brytere bestemmer dynamisk om de skal bytte (lag 2) eller rute (lag 3) innkommende trafikk. Layer 3-brytere utfører veksling innenfor arbeidsgruppe og ruting mellom forskjellige undernett eller virtuelle lokale nettverk (VLAN).

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

Lagt ut på http://www.allbest.ru/

1. Klassifiser bryters på teknologisk implementering

LAN-svitsjer kommer i en rekke funksjoner og priser.

En av grunnene til så store forskjeller er at de er ment å løse ulike klasser oppgaver. High-end brytere bør gi høy ytelse og porttetthet og støtter en rekke administrasjonsfunksjoner. Og svitsjer av lavere klasse har vanligvis et lite antall porter og er ikke i stand til å støtte administrasjonsfunksjoner.

En av hovedforskjellene er arkitekturen som brukes i bryteren:

1. Basert på byttematrisen (tverrstang);

2. Med delt multi-input minne (delt minne);

3. Basert på felles høyhastighetsbuss.

Ofte kombineres disse tre kommunikasjonsmetodene i én bryter.

2. Klassifiser brytere etter design

1. Frittstående brytere med et fast antall porter;

2. Modulære chassisbaserte brytere;

3. Brytere med et fast antall porter, satt sammen til en stabel.

3. Klassifiserebryter etter driftsnivå

Avhengig av hvilket nivå bryteren fungerer på, er veksling delt inn i veksling på 2., 3. og 4. nivå.

1. Layer 2 switching - hardware. Det er 2 hovedgrunner for å bruke Layer 2-svitsjer - nettverkssegmentering og arbeidsgruppeaggregering;

2. Layer 3 switching - beslutninger tas basert på nettverkslagsinformasjon, og ikke basert på MAC-adresser. Hovedformålet med lag 3-svitsjing er å oppnå lag 2-svitsjehastighet og skalerbarhet for ruting;

3. Layer 4 switching - beslutningen om å overføre en pakke er basert ikke bare på MAC- eller IP-adresser, men også på Layer 4-parametere, for eksempel TCP/UDP-portnummeret.

4. Gi en utmerketBytt tilkobling fra hub

1. Nettverksskalerbarhet - I et nettverk bygget på huber, deles båndbredde, og begrenser dermed båndbredden til hver node og gjør det svært vanskelig å utvide nettverket uten å miste ytelsen.

2. Latency - hvor lang tid det tar for en pakke å nå målet. Siden hver node i nettverket bygget på huber må vente på muligheten for dataoverføring for å unngå kollisjoner, kan forsinkelsen øke betydelig ettersom antall noder i nettverket øker.

Bare å bytte ut huber med brytere gir betydelige effektivitetsgevinster lokale nettverk, ingen erstatning nødvendig

kabling eller nettverksadaptere. Svitsjer deler nettverket inn i separate logiske segmenter, mens de lager separate, små kollisjonsdomener på hver port. Å dele et stort nettverk i flere autonome segmenter ved å bruke svitsjer har flere fordeler:

1. Siden bare en del av trafikken omdirigeres, reduserer brytere trafikken som mottas av enheter i alle nettverkssegmenter;

2. Alle noder koblet til huben deler hele båndbredden. Svitsjer gir hver node (hvis den er koblet direkte til svitsjporten) separat båndbredde, og reduserer dermed sannsynligheten for kollisjoner i nettverkssegmenter.

For eksempel, hvis 10 enheter er koblet til en 10 Mbps hub, vil hver node motta mindre enn 1 Mbps gjennomstrømning (10/N Mbps, der N er antall arbeidsstasjoner), selv om ikke alle enheter overfører data. Hvis du installerer en svitsj i stedet for en hub, vil hver node kunne operere med en hastighet på 10 Mbit/s.

5. Gi hovedkarakteristikkene til brytere som påvirker ytelsen

Hovedindikatorene på bryteren som karakteriserer ytelsen er:

1. Rammefiltreringshastighet;

2. Hastighet for personell forfremmelse;

3. Båndbredde;

4. Rammeoverføringsforsinkelse.

I tillegg er det flere bryteregenskaper som har størst innvirkning på disse ytelsesspesifikasjonene. Disse inkluderer:

1. Størrelse på den interne adressetabellen.

2. Størrelse på rammebuffer(e).

3. Byttetype - "on the fly" eller med mellomlagring.

4. Intern bussytelse.

5. Ytelse til prosessoren eller prosessorene.

6. Beskriv hovedtypene tilkoblinger til administrerte svitsjer

Før du begynner å konfigurere bryteren, må du opprette en fysisk forbindelse mellom bryteren og arbeidsstasjonen. Det er to typer kabler som brukes til å administrere bryteren. Den første typen er gjennom konsollporten (hvis enheten har en), den andre er gjennom Ethernet-porten (via Telnet-protokollen eller via webgrensesnittet).

For eksempel har D-Link administrerte brytere en konsollport som kobles til en datamaskins seriell port ved hjelp av den medfølgende RS-232-kabelen. Konsolltilkobling kalles noen ganger ` Ute- av- Bånd"forbindelse. Dette betyr at konsollen bruker en annen Nettverkstilkobling krets (bruker ikke båndbredden til Ethernet-portene). Den kan brukes til å installere og administrere bryteren selv når det ikke er noen nettverkstilkobling.

7. Beskriv de tre hovedtypeneVLAN

Svitsjer lar deg implementere tre typer VLAN:

1. Portbasert VLAN.

2. VLAN basert på MAC-adresser.

3. VLAN basert på tagger i tilleggsfeltet til rammen (IEEE 802.1q-standard).

8 . torTaggeten avVLAN:

Tagging(Pakkemerking) -prosessen med å legge til 802.1q VLAN-medlemskapsinformasjon til rammeoverskriften. Porter som pakkemerking er aktivert på, kan legge til et VID-nummer, prioritetsinformasjon osv. til overskriftene til alle overførte pakker. videresending. Pakkemerking brukes først og fremst til å videresende pakker mellom enheter som støtter 802.1q VLAN-standarden.

9 . toro skjer med en pakke som treffer portenUmerketen avVLAN

· Untagging -Prosessen med å trekke ut 802.1q VLAN-informasjon fra pakkehodet. Porter der denne funksjonen er aktivert trekker ut all VLAN-relatert informasjon fra overskriftene til både innkommende og utgående pakker som passerer gjennom porten. Hvis pakken ikke inneholder en virtuell nettverkskode, endrer ikke porten en slik pakke. Denne funksjonen switch brukes ved overføring av pakker fra switcher som støtter 802.1q-standarden til enheter som ikke støtter denne standarden.

10 . PåDet er to hovedmåter å skape pålitelige kommunikasjonskanaler ved å bruke administrerte brytere:

Det vanligste er å lage redundante forbindelser mellom brytere basert på to teknologier:

1. Redundansmodus, når en av tilkoblingene fungerer, og resten er i "hot" standby for å erstatte en mislykket tilkobling.

2. Lastbalansemodus; i dette tilfellet overføres data parallelt over alle alternative forbindelser. For å implementere modusen brukes portaggregering.

Konsolidering (sammenslåing) av havner (Havn Trunking) - det er forentetilkobling av flere fysiske kanaler (Link Aggregasjon) til en logisk mENgistral.

konstruktiv kommunikasjon med bryterhub

11 . KaHvilke typer kommunikasjonskanalaggregering kjenner du til:

Støtter to typer lenkeaggregering: statisk og dynamisk.

Med statisk lenkeaggregering (angitt som standard) utføres alle innstillinger på bryterne manuelt.

Dynamisk lenkeaggregering er basert på IEEE 802.3ad-spesifikasjonen, som bruker Link Aggregation Control Protocol (LACP) for å sjekke koblingskonfigurasjonen og rute pakker til hver fysisk kobling. I tillegg beskriver LACP-protokollen en mekanisme for å legge til og fjerne kanaler fra en enkelt kommunikasjonslinje. For å gjøre dette, når du konfigurerer en aggregert kommunikasjonskanal på svitsjer, må de tilsvarende portene til en svitsj konfigureres som "aktiv" og den andre svitsjen som "passiv". "Aktive" LACP-porter behandler og videresender kontrollrammer. Dette lar LACP-aktiverte enheter bli enige om aggregerte koblingsinnstillinger og dynamisk endre portgruppen, dvs. legge til eller ekskludere porter fra den. "Passive" porter behandler ikke LACP-kontrollrammer.

IEEE 802.3ad-standarden gjelder for alle typer Ethernet-kanaler, og med dens hjelp kan du til og med bygge multi-Gigabit kommunikasjonslinjer som består av flere Gigabit Ethernet-kanaler.

12 . Pågrunnlaget som rotbryteren velges på når man konstruerer et tre i henhold til protokollenSTP:

STP-algoritmen krever at hver svitsj tildeles en ID. Bryter-IDen er et 8-byte felt som består av 2 deler: en 2-byte prioritet tildelt av administratoren og en 6-byte MAC-adresse til kontrollenheten.

Hver port er også tildelt en unik identifikator i svitsjen, vanligvis dens MAC-adresse. Hver svitsjport er tildelt en rutekostnad som tilsvarer kostnaden for å sende en ramme over det lokale nettverket gjennom denne porten.

Prosessen med å beregne et spenntre begynner med å velge rotbryter (rot bytte om), hvorfra treet skal bygges. SomTve av rotbryteren, velges bryteren med den laveste verdieneID-nummer.(Til å begynne med, som standard, har alle brytere samme prioritetsverdi på 32768. I dette tilfellet bestemmes rotbryteren av den laveste MAC-adressen.) Noen ganger kan dette valget ikke være rasjonelt. For å velge som rotbryter bestemt enhet(basert på nettverksstrukturen), kan administratoren påvirke valgprosessen ved å manuelt tildele den laveste IDen til den tilsvarende svitsjen.

Den andre fasen av STP er å velge en rotport for hver av de gjenværende svitsjene på nettverket.

Rotsvitsjporten er porten som har kortest avstand over nettverket til rotsvitsjen.

Det tredje trinnet i hvordan STP fungerer er å bestemme de utpekte portene.

Hvert segment i et svitsjet nettverk har én utpekt port. Denne porten fungerer som eneste port på switchen, dvs. mottar pakker fra segmentet og videresender dem mot rotsvitsjen gjennom rotporten til den svitsjen.

Bryteren som inneholder den utpekte porten for dette segmentetENkalt en utpekt bryter (utpekt bro) i dette segmentet. Den utpekte porten på et segment har den korteste avstanden til rotsvitsjen blant alle portene som er koblet til det segmentet.

Et segment kan bare ha én utpekt port. Ved rotbryteren er alle porter utpekt, og deres avstand til roten er satt til null. Rotbryteren har ikke en rotport.

Når du bygger et spenntre, spiller avstandsbegrepet en viktig rolle. Dette kriteriet velger en enkelt port som kobler hver svitsj til rotsvitsjen, og en enkelt port som kobler hvert nettverkssegment til rotsvitsjen. Alle andre porter er plassert i en standby-tilstand, det vil si en der de ikke overfører normale datarammer. Med dette utvalget av aktive porter i nettverket elimineres løkker og de resterende koblingene danner et spenntre.

Skrevet på Allbest.ru

Lignende dokumenter

Formål, egenskaper og funksjoner til brytere. Redundante tilkoblinger og Spanning Tree-algoritmen. Dupliserte linjer (Resilient Link, LinkSafe). Port Trunking. Virtuelle lokale nettverk. Opplegg for bruk av brytere i lokale nettverk.

sammendrag, lagt til 30.11.2010


Konseptet og prinsippet for drift av brytere, deres viktigste særegne trekk fra broer. Byttegenskaper og faktorer som påvirker ytelsen deres. Spesifikke funksjoner for blokkerende og ikke-blokkerende typer av disse enhetene.

presentasjon, lagt til 26.12.2011


Lokale nettverkssvitsjer: formål, driftsprinsipp, byttemetoder, ytelsesegenskaper, filtrering og bildefrekvens. Klassifisering av rutere, hovedfunksjoner, spesifikasjoner,nettverkslag.

kursarbeid, lagt til 21.07.2012


Hovedkarakteristika for diskrete kanaler. Problemet med deres optimalisering. Klassifisering av overføringskanaler diskret informasjon etter ulike kriterier. Standardisering av egenskaper ved kontinuerlige kommunikasjonskanaler. Typer diskrete kanaloverføringssystemer.

test, lagt til 11.01.2011


Mål for etablering og stadier av utforming av en lokal datanettverk for Federal Migration Service of Russia i Tuapse, som forente 6 etasjer og 21 arbeidsstasjon. Utvalg av utstyr: Internettsenter for tilkobling via dedikert linje, bryter, kontakt, kabeltype.

kursarbeid, lagt til 29.05.2013


Struktur og installasjon av et telekommunikasjonssystem. Overvåking av ytelsen til utstyr, linjer og kanaler. Håndtering av stasjons- og abonnentdata. Vedlikehold av integrerte myke brytere. Reparasjon av skader på kabelnettverket.

praksisrapport, lagt til 18.01.2015


Ordningsutvikling ryggradsnettverk dataoverføring og lokale utvekslingsnettverkskretser. Bruk av nye optiske kanaler uten endringer i kabelinfrastrukturen. Installasjon av rutere, brytere, mediekonvertere, radiobroer i bygninger.

kursarbeid, lagt til 23.10.2014


Prinsipper for å konstruere informasjonsoverføringssystemer. Kjennetegn på signaler og kommunikasjonskanaler. Metoder og metoder for implementering av amplitudemodulasjon. Struktur av telefon- og telenett. Funksjoner av telegraf, mobil og digitale systemer kommunikasjon.

kursarbeid, lagt til 29.06.2010


Prosjekt av et lokalt datanettverk for en organisasjon lokalisert i to to-etasjers bygninger. Utvikling av kabelsystemer og komponenter. Valg nettverksutstyr, brytere, telekommunikasjonsskap, datamaskiner, serverutstyr.

kursarbeid, lagt til 19.03.2014


Klassifisering av overføringslinjer etter formål. Forskjeller digitale kanaler fra direkte forbindelser. Grunnleggende metoder for dataoverføring til sentralstasjonen. Ethernet for kommunikasjon mellom UVK og DSP og ShNTs arbeidsstasjoner. Dataoverføring i MPC-systemer via offentlige nettverk.

Hvordan velge en bryter gitt den eksisterende variasjonen? Funksjonalitet moderne modeller veldig annerledes. Du kan kjøpe enten en enkel uadministrert svitsj eller en multifunksjonell administrert svitsj, som ikke er mye forskjellig fra en fullverdig ruter. Et eksempel på sistnevnte er Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN fra den nye Cloud Router Switch-linjen. Følgelig vil prisen på slike modeller være mye høyere.

Derfor, når du velger en bryter, må du først og fremst bestemme hvilken av funksjonene og parameterne til moderne brytere du trenger, og hvilke du ikke bør betale for mye for. Men først, litt teori.

Typer brytere

Men hvis tidligere administrerte brytere skilte seg fra uadministrerte, inkludert et bredere spekter av funksjoner, kan forskjellen nå bare ligge i muligheten eller umuligheten fjernkontroll enhet. For resten - selv på det meste enkle modeller Produsenter legger til ekstra funksjonalitet, og øker ofte kostnadene.

Derfor på dette øyeblikket Klassifiseringen av brytere etter nivå er mer informativ.

Bytt nivåer

For å velge en bryter som passer best for våre behov, må vi vite nivået. Denne innstillingen bestemmes basert på hvilken OSI-nettverksmodell (dataoverføring) enheten bruker.

• Enheter første nivå, ved hjelp av fysisk dataoverføring har nesten forsvunnet fra markedet. Hvis noen andre husker huber, så er dette bare et eksempel fysisk nivå når informasjon overføres i en kontinuerlig strøm.
• Nivå 2. Nesten alle uadministrerte brytere faller inn i denne kategorien. Den såkalte kanal nettverksmodell. Enheter deler innkommende informasjon i separate pakker (rammer), kontrollerer dem og sender dem til en bestemt mottakerenhet. Grunnlaget for informasjonsdistribusjon i andrenivåsvitsjer er MAC-adresser. Fra disse kompilerer svitsjen en adresseringstabell, og husker hvilken MAC-adresse som tilsvarer hvilken port. De forstår ikke IP-adresser.

• Nivå 3. Ved å velge en slik bryter får du en enhet som allerede fungerer med IP-adresser. Den støtter også mange andre muligheter for å jobbe med data: konvertere logiske adresser til fysiske adresser, nettverksprotokoller IPv4, IPv6, IPX, etc., pptp, pppoe, vpn og andre tilkoblinger. På den tredje, Nettverk nivå av dataoverføring, nesten alle rutere og den mest "avanserte" delen av brytere fungerer.

• Nivå 4. OSI-nettverksmodellen som brukes her kalles transportere. Ikke engang alle rutere er utgitt med støtte for denne modellen. Trafikkdistribusjon skjer på et intelligent nivå - enheten kan jobbe med applikasjoner og, basert på overskriftene til datapakker, dirigere dem til ønsket adresse. I tillegg garanterer transportlagsprotokoller, som TCP, påliteligheten til pakkelevering, bevaring en viss rekkefølge deres overføring og er i stand til å optimalisere trafikken.

Velg en bryter - les egenskapene

Hvordan velge en bryter basert på parametere og funksjoner? La oss se på hva som menes med noen av de ofte brukte symbolene i spesifikasjoner. Grunnleggende parametere inkluderer:

Antall porter. Antallet deres varierer fra 5 til 48. Når du velger en svitsj, er det bedre å gi en reserve for ytterligere nettverksutvidelse.

Grunnleggende datahastighet. Oftest ser vi betegnelsen 10/100/1000 Mbit/s - hastighetene som hver port på enheten støtter. Det vil si at den valgte bryteren kan operere med en hastighet på 10 Mbit/s, 100 Mbit/s eller 1000 Mbit/s. Det er ganske mange modeller som er utstyrt med både gigabit- og 10/100 Mb/s-porter. De fleste moderne brytere fungerer i henhold til IEEE 802.3 Nway-standarden, og oppdager automatisk porthastigheter.

Båndbredde og intern båndbredde. Den første verdien, også kalt byttematrisen, er den maksimale mengden trafikk som kan sendes gjennom bryteren per tidsenhet. Det beregnes veldig enkelt: antall porter x porthastighet x 2 (dupleks). For eksempel har en 8-ports gigabit-svitsj en gjennomstrømning på 16 Gbps.
Intern gjennomstrømning angis vanligvis av produsenten og er kun nødvendig for sammenligning med forrige verdi. Hvis den deklarerte interne båndbredden er mindre enn maksimum, vil enheten ikke takle tung belastning, bremse og fryse.

Automatisk MDI/MDI-X-deteksjon. Dette er automatisk deteksjon og støtte for begge standardene som det tvunnede paret ble krympet etter, uten behov for manuell kontroll av tilkoblinger.

Utvidelsesspor. Mulighet for å koble til ekstra grensesnitt, for eksempel optisk.

MAC-adressetabellstørrelse. For å velge en svitsj er det viktig å på forhånd beregne størrelsen på bordet du trenger, gjerne med tanke på fremtidig nettverksutvidelse. Hvis det ikke er nok oppføringer i tabellen, vil bryteren skrive nye over de gamle, og dette vil bremse dataoverføringen.

Formfaktor. Bryterne er tilgjengelige i to typer hus: stasjonær/veggmontert og rackmontert. I sistnevnte tilfelle er standard enhetsstørrelse 19 tommer. Spesialører for stativmontering kan tas av.

Vi velger en bryter med de funksjonene vi trenger for å jobbe med trafikk

Flytkontroll ( Flytkontroll, IEEE 802.3x-protokoll). Gir koordinering av datasending og mottak mellom senderenheten og svitsjen under høy belastning, for å unngå pakketap. Funksjonen støttes av nesten alle brytere.

Jumbo ramme- økte pakker. Brukt for hastigheter fra 1 Gbit/sek og høyere, lar den deg fremskynde dataoverføringen ved å redusere antall pakker og behandlingstiden. Funksjonen finnes i nesten alle brytere.

Full-dupleks og Halv-dupleks-moduser. Nesten alle moderne brytere støtter automatisk forhandling mellom halv-dupleks og full-dupleks (overføring av data kun i én retning, overføring av data i begge retninger samtidig) for å unngå problemer i nettverket.

Trafikkprioritering (IEEE 802.1p-standard)- enheten kan identifisere viktigere pakker (for eksempel VoIP) og sende dem først. Når du velger en svitsj for et nettverk der en betydelig del av trafikken vil være lyd eller video, bør du være oppmerksom på denne funksjonen

Brukerstøtte VLAN(standard IEEE 802.1q). VLAN er et praktisk verktøy for å avgrense individuelle områder: internt nettverk bedrifter og nettverk vanlig bruk for kunder, ulike avdelinger mv.

For å sikre sikkerhet i nettverket, kontrollere eller kontrollere ytelsen til nettverksutstyr, kan speiling (trafikkduplikering) brukes. For eksempel sendes all innkommende informasjon til én port for kontroll eller opptak av en viss programvare.

Port Forwarding. Du kan trenge denne funksjonen for å distribuere en server med Internett-tilgang, eller for nettspill.

Sløyfebeskyttelse - STP- og LBD-funksjoner. Spesielt viktig når du velger uadministrerte brytere. Det er nesten umulig å oppdage den dannede løkken i dem - en løkket del av nettverket, årsaken til mange feil og fryser. LoopBack Detection blokkerer automatisk porten der en sløyfe har oppstått. STP-protokollen (IEEE 802.1d) og dens mer avanserte etterkommere - IEEE 802.1w, IEEE 802.1s - fungerer litt annerledes, og optimerer nettverket for en trestruktur. I utgangspunktet sørger strukturen for ekstra, løkkede grener. De er deaktivert som standard, og bryteren starter dem bare når det er tap på noen av hovedlinjene.

Linkaggregering (IEEE 802.3ad). Øker kanalgjennomstrømning ved å kombinere flere fysiske porter til én logisk. Maksimal gjennomstrømning i henhold til standarden er 8 Gbit/s.

Stabling. Hver produsent har sin egen stabledesign, men generelt refererer denne funksjonen til den virtuelle kombinasjonen av flere brytere til en logisk enhet. Hensikten med stabling er å få stor kvantitet porter enn det som er mulig ved bruk av en fysisk svitsj.

Bryterfunksjoner for overvåking og feilsøking

Mange brytere oppdager en feil kabeltilkobling, vanligvis når enheten er slått på, samt type feil - ledningsbrudd, kortslutning, etc. For eksempel gir D-Link spesielle indikatorer på saken:

Beskyttelse mot virustrafikk (Safeguard Engine). Teknikken forbedrer driftsstabiliteten og beskytter prosessor fra overbelastning med "søppel" trafikk av virusprogrammer.

Strømfunksjoner

Energisparing.Hvordan velge en bryter som vil spare deg for energi? Følg mede for tilstedeværelsen av energisparefunksjoner. Noen produsenter, som D-Link, produserer brytere med strømforbruksregulering. For eksempel overvåker en smart bryter enhetene som er koblet til den, og hvis noen av dem ikke fungerer for øyeblikket, settes den tilsvarende porten i "hvilemodus".

Power over Ethernet (PoE, IEEE 802.af standard). En bryter som bruker denne teknologien kan drive enheter som er koblet til den over tvunnet par kabler.

Innebygd lynbeskyttelse. Veldig nødvendig funksjon, men vi må huske at slike brytere må være jordet, ellers vil beskyttelsen ikke fungere.

nettsted

Tilbake i den første utgaven av LAN magazine, i "First Lessons"-seksjonen, publiserte vi en artikkel av S. Steinke "Ethernet switching" om det grunnleggende ved denne teknologien, og vi tok ikke feil av valget vårt: i løpet av de neste tre årene, Ethernet-svitsjing har blitt en av de "hotteste" teknologiene. Senere kom vi tilbake til dette emnet mer enn én gang (se spesielt artikkelen av D. Ganzhi "Switches in Local Networks" i april 1997-utgaven av LAN). Den første artikkelen dukket opp på et tidspunkt da Fast Ethernet fortsatt kjempet om en plass i solen med 100VG-AnyLAN, og utfallet av kampen var langt fra klart, så den ble først og fremst viet til 10 Mbit/s-svitsjing. Den andre av disse artiklene omhandlet hovedsakelig generelle aspekter ved bytte. Med tanke på omstendighetene ovenfor, samt viktigheten av å bytte som sådan, anså vi det som mulig og til og med nødvendig å gå tilbake til dette emnet igjen, spesielt siden artikkelserien om Ethernet ikke ville være komplett uten å vurdere det.

HVA ER EN BRYTER?

En svitsj er i hovedsak en bro med flere porter, så som en bro mottar den innkommende pakker, lagrer dem midlertidig og videresender dem deretter til en annen port i henhold til destinasjonsadressen til den pakken. Brytere kan brukes til å koble til forskjellige LAN, for å segmentere et LAN (det vil si redusere antall noder som konkurrerer om media i samme kollisjonsdomene), og for å overvinne begrensninger på segmentdiameter. Sistnevnte applikasjon er spesielt viktig i tilfellet med Fast Ethernet-nettverk, der segmentdiameteren ikke kan overstige 205 m for en tvunnet parkabel.

Brytere bruker konseptet " virtuell tilkobling" for å organisere en midlertidig forbindelse mellom avsender og mottaker. Etter overføring av pakken brytes den virtuelle forbindelsen. Svitsjen holder en tabell der den husker hvilke stasjoner (mer presist hvilke MAC-adresser) som er koblet til hvilken fysisk port. I Figur 1 sender abonnenten med adresse A pakken til mottakeren med adresse D. Ved hjelp av tabellen bestemmer svitsjen at en stasjon med adresse A er koblet til port 1, og en stasjon med adresse D kobles til port 4. Basert på disse dataene oppretter den en virtuell forbindelse for å overføre en melding mellom port 1 og 4.

Bilde 1.
Basert på mottakeradressen bestemmer svitsjen hvilken port den innkommende pakken skal videresendes til.

I en Ethernet-svitsj kan dataoverføring mellom usammenhengende par av porter skje samtidig. For eksempel kan Vert A sende en pakke til Vert D samtidig som Vert B sender en pakke til Vert C. Begge samtalene skjer samtidig, så i tilfelle av Ethernet, er den totale gjennomstrømningen til svitsjen i vårt eksempel er 20 Mbps. Den bestemmes ved å summere den tilgjengelige båndbredden for hver tilkobling, for eksempel, i tilfelle en 12-ports Ethernet-svitsj, er den teoretisk lik 60 Mbps. Til sammenligning har en Ethernet-repeater alltid den samme samlede gjennomstrømningen på 10 Mbps, uavhengig av antall porter. I tillegg kan den faktiske gjennomstrømningen til en hub være mye lavere når flere enheter konkurrerer om tilgang til overføringsmediet. Imidlertid kan den faktiske totale gjennomstrømningen til svitsjen være lavere enn den teoretisk beregnede på grunn av mangler i svitsjens design, for eksempel på grunn av utilstrekkelig intern bussgjennomstrømning. I dette tilfellet sies bryteren å ha en blokkerende arkitektur.

BYTT ARKITEKTUR

Arkitekturen til en svitsj bestemmes av fire hovedfaktorer - porttype, bufferstørrelser, pakkevideresendingsmekanisme og intern buss (se figur 2).

Figur 2.
Med alt mangfoldet i svitsjdesign, er den grunnleggende arkitekturen til disse enhetene bestemt av fire komponenter: porter, buffere, en intern buss og en pakkevideresendingsmekanisme.

Porter kan ha hastigheter på 10 og 100 Mbit/s og operere i halv-dupleks og full-dupleks-modus. Mange high-end-modeller kan også inneholde FDDI, ATM, Gigabit Ethernet, etc.-porter, men vi skal ikke berøre dette emnet her, spesielt siden vi allerede kort har gjennomgått det tidligere.

Tilstedeværelsen av buffere med tilstrekkelig kapasitet har veldig viktig for veksling, spesielt ved bruk av skyvevindusprotokoller i nettverket, når abonnenten bekrefter mottak av ikke hver pakke, men en serie av dem. Generelt sett, jo større bufferkapasitet, jo bedre, men jo dyrere er det. Derfor må utviklere velge mellom ytelse og pris. Men de har en annen løsning - trådkontroll (se nedenfor).

Mekanismen for pakkevideresending kan være en av de følgende tre: lagring-og-frem-svitsjing, cut-through-svitsjing og hybrid cut-through-svitsjing. Vi har allerede sett på dem flere ganger, så la oss bare minne deg på hva de er. I det første tilfellet blir pakken fullstendig lagret i en buffer før den overføres videre, altså denne metoden introduserer den største forsinkelsen, men tillater heller ikke feilaktige pakker å forlate segmentet. I det andre tilfellet, etter å ha lest mottakerens adresse, sender bryteren umiddelbart rammen videre. Som det er lett å forstå, har det nøyaktig motsatte fordeler og ulemper - lav latens og mangel på tilstrekkelig rammekontroll.

I det tredje tilfellet leser bryteren de første 64 bytene av pakken før den videresender den. Dermed fungerer den som en foroverbufferbryter med hensyn til korte rammer og som en gjennombruddssvitsjing med hensyn til lange rammer. Metoder for forfremmelse av personell er illustrert i figur 3.

(1x1)

Figur 3.
Mekanismer for pakkevideresending er forskjellige i punktet der pakken videresendes.

Den interne bussarkitekturen bestemmer hvordan rammer overføres fra en port til en annen ved hjelp av switchens interne elektronikk. Det er kritisk for effektiviteten til svitsjen: En produsent kan hevde at den interne bussen har en gjennomstrømning på 1-2 Gbps, men samtidig tie at det kun oppnås med en viss type trafikk. For eksempel kan en svitsj med buffere med lav kapasitet bare yte sitt beste hvis alle porter kjører med samme hastighet og trafikken fordeles jevnt over alle porter.

Bussen kan betjene havner syklisk eller prioritert. Under syklisk vedlikehold hoppes tomgangsporten over. Denne arkitekturen er best egnet for situasjoner der trafikken på hver port er omtrent den samme. Ved prioritert service konkurrerer aktive porter med hverandre om den interne bussen. Denne typen arkitektur er best egnet når du arbeider med brytere som har porter forskjellig hastighet. Noen produsenter tilbyr brytere med muligheten til å endre typen bussarkitektur.

FULL DUPLEX ETHERNET

Vanlig Ethernet (og Fast Ethernet) er et delt overføringsmedium, og alle delte nettverk er per definisjon halvdupleks: På et gitt tidspunkt har bare én stasjon rett til å sende, og alle andre må lytte til den. Eller, for å si det på en annen måte, en stasjon kan utføre enten mottak eller sending, men ikke begge deler samtidig.

Den utbredte bruken av fire-par ledninger har åpnet for den grunnleggende muligheten for å overføre og motta data over separate baner (ulike par), som ikke eksisterte da det fysiske overføringsmediet var koaksialkabel.

I tilfellet når bare én node er koblet til hver port på svitsjen (vi understreker, én), er det ingen påstand om tilgang til overføringsmediet, så det kan i prinsippet ikke oppstå kollisjoner og CSMA/CD-multitilgangsskjemaet er ikke lenger nødvendig.

Således, hvis to noder er koblet direkte til svitsjportene, kan de motta og overføre data samtidig på forskjellige par, noe som resulterer i en teoretisk gjennomstrømning av en slik tilkobling på 20 Mbit/s for Ethernet og 200 Mbit/s i tilfellet med Fast Ethernet. I tillegg, på grunn av fravær av konkurranse, er den faktiske gjennomsnittlige tilkoblingsgjennomstrømningen nær den nominelle og er over 80 % av verdiene ovenfor.

AUTOMATISK FORHANDLING

Noen svitsjer har både 10 Mbps og 100 Mbps porter (se delen "Forhindre overbelastning" for informasjon om hvilke problemer dette kan forårsake). Dessuten er de i stand til automatisk å bestemme med hvilken hastighet stasjoner, huber osv. koblet til den fungerer. Til slutt, hvis bare én node er koblet til en svitsjport, kan begge sider velge full-dupleks driftsmodus (forutsatt at den. støttes av begge ).

Den samme standard RJ-45-kontakten kan bære 10BaseT, 10BaseT full dupleks, 100BaseTX, 100BaseTX full dupleks og 100BaseT4 signaler. Derfor foreslo IEEE en automatisk modusforhandlingsordning kalt nWAY for å bestemme hvilken standard enheten i den andre enden av kabelen opererer på. Prioritetsrekkefølgen for driftsmoduser er som følger:

• full dupleks 100BaseTX;
• 100BaseT4;
• 100BaseTX;
• full dupleks 10BaseT;
• 10BaseT.

I autoforhandling bruker "kontraktspartene" en 10BaseT-analog av Link Integrity-pulser kalt Fast Link Pulse. Slike pulser sendes av begge enhetene, og hver av dem bruker dem til å bestemme hvilken overføringsmodus den andre siden er i stand til å operere i.

Mange brytere støtter alle fem mulige moduser, så selv om den tilkoblede verten ikke har automatisk forhandling, vil bryterporten kommunisere med den på den topphastighet som han er i stand til. I tillegg er implementeringen av denne funksjonen veldig enkel og fører ikke til noen merkbar økning i utstyrskostnadene. Til slutt gir standarden muligheten til å deaktivere automatisk forhandling slik at brukeren kan stille inn ønsket modus overføring manuelt, om nødvendig.

FOREBYGGING AV OVERBELASTNING

Svitsjer må ofte fungere som en bro mellom 10 og 100 Mbps-porter, for eksempel når svitsjen har én høyhastighetsport for tilkobling av en server og et antall 10 Mbps-porter for tilkobling av arbeidsstasjoner. I tilfelle trafikken overføres fra en 10 Mbit/s port til en 100 Mbit/s port, oppstår ingen problemer, men hvis trafikken går i motsatt retning... Dataflyt på 100 Mbit/s

er en størrelsesorden større enn mulighetene til en 10 Mbps-port, så svitsjen må lagre redundante data i sine interne buffere hvis den har nok minne til å gjøre det. La oss for eksempel si at den første porten er koblet til en server med et 100 Mbps-kort, og den andre porten er koblet til en klient med et 10 Mbps-kort. Hvis serveren sender 16 pakker på rad til klienten etter hverandre, utgjør de til sammen et gjennomsnitt på 24 KB data. Å sende en 1,5 KB-ramme tar 122 µs i tilfellet med Fast Ethernet og 1220 µs i tilfellet med Ethernet. Dermed vil den første porten motta ti rammer før én ramme kan sendes gjennom den andre porten, dvs. den første porten må ha en buffer på minst 24 KB. Men hvis strømmen er lang nok, vil ingen buffere være nok. En måte å unngå overbelastning er gjennom trådhåndtering. Konseptet med flytkontroll (eller unngåelse av overbelastning) innebærer å forårsake en kunstig kollisjon på en høyhastighetsport, som et resultat av at avsenderen suspenderer dataoverføring i noen tid i samsvar med den eksponentielle fallback-algoritmen. I vårt eksempel vil den første porten oppdage at bufferen er full og sende en overbelastningsmelding tilbake til avsenderen. Sistnevnte vil oppfatte Denne meldingen som en kollisjon og vil sette overføringen på pause. Bryteren vil fortsette å sende overbelastningsmeldinger til bufferen blir ledig. Denne typen flytkontroll utføres kun av brytere med halvdupleksporter.

BRYTERSTYRING

Overvåking av bryterytelse er en av de største utfordringene både utstyrsprodusenter og nettverksadministratorer står overfor. Når det gjelder delte nettverk, er ikke administrasjonen spesielt vanskelig, siden trafikk gjennom én port videresendes til alle andre porter på huben. Når det gjelder en svitsj, er trafikken mellom par av porter for hver virtuell tilkobling forskjellig, så oppgaven med å samle inn statistiske data om driften av ruteren er mye mer komplisert. Produsenter støtter generelt følgende to metoder for å samle inn statistikk.

Den ene er å innlemme administrasjon i svitsjbakplanarkitekturen. Statistikk samles inn om hver pakke som sendes over bussen og lagres i kontrollenheten i samsvar med dens MAC-adresse. Administrasjonsprogrammet kan få tilgang til denne enheten for statistikk over det lokale nettverket. Det eneste problemet med denne metoden er at hver bryterprodusent implementerer sitt eget design, så kompatibilitet er vanligvis begrenset til SNMP-statistikk.

Den andre metoden er kjent som portspeiling. I dette tilfellet blir all trafikk på den angitte porten kopiert til den dedikerte administrasjonsporten. Denne havnen kobles vanligvis til kontrollterminalen, som allerede samler inn statistikk for hver spesifikk port. Denne metoden har imidlertid den begrensningen at den ikke lar deg se hva som skjer på dette tidspunktet på andre porter på svitsjen.

Noen bryterprodusenter inkluderer i sine modeller, som regel, avanserte fjernovervåkingsinformasjonsbaser (Remote Monitor MIB, RMON) for å samle inn statistikk om funksjonen til hver switchport. Men veldig ofte inkluderer de ikke alle grupper definert av standarden, og i tillegg øker støtte for RMON MIB betydelig kostnadene for svitsjen.

VARIENTER AV BRYTERE

Brytere kan klassifiseres på forskjellige måter. Basert på deres formål kan de alle deles inn i to store grupper - brytere for arbeidsgrupper og brytere for ryggraden.

Et særtrekk ved mange arbeidsgruppesvitsjer er det lille antallet adresser som støttes på hver port. Hver port fungerer som en bro, så den må vite hvilke adresser den kan få tilgang til gjennom andre porter. Slike lister over port-til-MAC-adressetilordninger kan være ganske lange og ta opp en betydelig mengde dyrt minne. Derfor støtter arbeidsgruppesvitsjer vanligvis ikke for mange MAC-adresser. Noen av dem husker generelt bare én adresse for hver port – i dette tilfellet kan én og bare én node kobles til porten.

Backbone-svitsjer kjennetegnes ved et stort antall høyhastighetsporter, inkludert full-dupleks, og tilstedeværelsen tilleggsfunksjoner nettverksadministrasjon som virtuelle lokalnettverk og avansert pakkefiltrering osv. Generelt er en ryggradssvitsj mye dyrere og mer produktiv enn sin arbeidsgruppemotpart.

FORDELER VED BYTTING

Bytte har blitt en så populær teknologi fordi den lar deg øke den faktiske båndbredden som er tilgjengelig for hver node. Som et resultat, uten å endre den underliggende teknologien eller vesentlig redesigne nettverkstopologien, klarte selskaper å fjerne trafikkork og utvide flaskehalser. I tillegg lar det deg øke lengden på nettverket. Denne omstendigheten er spesielt verdifull i tilfellet med Fast Ethernet - for eksempel ved å installere en bro (en to-portssvitsj, sett fra enkelte produsenters synspunkt) mellom to huber, kan avstanden mellom endestasjonene økes til 400 m .

Dmitry Ganzha er administrerende redaktør for LAN. Han kan kontaktes på: .

Fra delte til byttede nettverk