Allmän klassificering av omkopplare

Dator Ett nätverk är en grupp datorer som är anslutna till varandra via en kommunikationskanal. Kanalen säkerställer datautbyte inom nätverket, det vill säga datautbyte mellan datorer i en given grupp. Nätverket kan bestå av två eller tre datorer, eller det kan förena flera tusen datorer. Fysiskt kan datautbyte mellan datorer ske via en speciell kabel, fiberoptisk kabel eller genom tvinnat par.

Nätverkshårdvara och hårdvara hjälper till att ansluta datorer till ett nätverk och säkerställa deras interaktion. Dessa medel kan delas in i följande grupper enligt deras huvudsakliga funktionella syfte:

Passiv nätverksutrustning som ansluter kontakter, kablar, patchsladdar, patchpaneler, telekommunikationsuttag, etc.;

Aktiva nätverksutrustningsomvandlare/adaptrar, modem, repeatrar, bryggor, switchar, routrar, etc.

För närvarande sker utvecklingen av datornätverk inom följande områden:

Hastighetsökning;

Implementering av omkopplingsbaserad segmentering;

Ansluta nätverk med hjälp av routing.

Skikt 2 Switching

Med tanke på egenskaperna hos det andra lagret i ISO/OSI-referensmodellen och dess klassiska definition kan vi se det denna nivå hör till huvudandelen pendlingsfastigheter.

Datalänklagret säkerställer tillförlitlig överföring av data över en fysisk kanal. I synnerhet tar den upp frågor om fysisk adressering (i motsats till nätverks- eller logisk adressering), nätverkstopologi, linjedisciplin (hur slutsystemet ska använda nätverkslänken), felmeddelande, beställning av datablock och informationsflödeskontroll.

Faktum är att den funktionalitet som definieras av OSI datalänklagret fungerar som plattformen för några av dagens mest kraftfulla teknologier. Vikten av Layer 2-funktionalitet understryks av det faktum att hårdvarutillverkare fortsätter att investera stort i att utveckla enheter med sådan funktionalitet, det vill säga switchar.

Skikt 3 byte

Byta lager 3? Detta är hårdvarurouting. Traditionella routrar implementerar sina funktioner med hjälp av mjukvarustyrda processorer, som vi kallar mjukvarurouting. Traditionella routrar vidarebefordrar vanligtvis paket med en hastighet av cirka 500 000 paket per sekund. Layer 3 switchar fungerar idag med hastigheter på upp till 50 miljoner paket per sekund. Det är också möjligt att öka den ytterligare, eftersom varje gränssnittsmodul, som i den andra nivåväxeln, är utrustad med sin egen ASIC-baserade paketbefordransprocessor. Så att öka antalet moduler leder till ökad routingprestanda. Användande höghastighetsteknik Stora anpassade integrerade kretsar (ASIC) är huvudkaraktär vilket skiljer Layer 3-switchar från traditionella routrar.

En switch är en enhet som arbetar på den andra/tredje nivån av ISO/OSI-referensmodellen och är utformad för att kombinera nätverkssegment som arbetar på samma länk-/nätverkslagerprotokoll. Växeln dirigerar trafik endast genom den ena porten som behövs för att nå sin destination.

Figuren (se figur 1) visar klassificeringen av switchar enligt hanteringsmöjligheter och i enlighet med referens model ISO/OSI.

Figur 1 Switchklassificering

Låt oss ta en närmare titt på syftet och funktionerna för varje typ av switch.

Ohanterad switch? Detta är en enhet utformad för att ansluta flera noder datornätverk inom ett eller flera nätverkssegment. Den sänder endast data direkt till mottagaren, med undantag för broadcast-trafik till alla nätverksnoder. En ohanterad switch kan inte utföra några andra funktioner.

Hanterade switchar är mer komplexa enheter som låter dig utföra en uppsättning funktioner på den andra och tredje nivån av ISO/OSI-modellen. De kan hanteras via webbgränssnittet, kommandorad via konsolporten eller på distans via SSH, samt att använda SNMP-protokollet.

Konfigurerbara switchar ger användare möjlighet att konfigurera specifika inställningar med enkla hanteringsverktyg, ett webbgränssnitt, ett förenklat kommandoradsgränssnitt och SNMP.

Layer 2 switchar analyserar inkommande ramar, beslutar om deras vidare överföring och vidarebefordrar dem till destinationer baserat på OSI-länkskiktets MAC-adresser. Den främsta fördelen med Layer 2-switchar är transparens för protokoll på det övre lagret. Eftersom switchen fungerar på lager 2 behöver den inte analysera information från de övre lagren av OSI-modellen.

Skikt 3-switchar utför växling och filtrering baserat på adresserna för länk- (lager 2) och nätverk (lager 3) i OSI-modellen. Sådana switchar bestämmer dynamiskt om de ska byta (lager 2) eller dirigera (lager 3) inkommande trafik. Skikt 3-omkopplare utför växling inom arbetsgrupp och routing mellan olika subnät eller virtuella lokala nätverk (VLAN).

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru/

1. Klassificera Switchs om teknisk implementering

LAN-switchar finns i en mängd olika funktioner och priser.

En av anledningarna till så stora skillnader är att de är tänkta att lösa olika klasser uppgifter. High-end switchar bör ge hög prestanda och hamndensitet och stödja ett stort antal förvaltningsfunktioner. Och switchar av lägre klass har vanligtvis ett litet antal portar och kan inte stödja hanteringsfunktioner.

En av de viktigaste skillnaderna är arkitekturen som används i switchen:

1. Baserat på omkopplingsmatrisen (tvärstång);

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

3. Baserat på vanlig höghastighetsbuss.

Ofta kombineras dessa tre kommunikationsmetoder i en switch.

2. Klassificera omkopplare efter design

1. Fristående switchar med ett fast antal portar;

2. Modulära chassibaserade omkopplare;

3. Switchar med ett fast antal portar, sammansatta i en stack.

3. Klassificeraväxlar efter driftsnivå

Beroende på vilken nivå omkopplaren arbetar på, är omkopplingen uppdelad i omkoppling av nivå 2, 3 och 4.

1. Skikt 2-växling - hårdvara. Det finns två huvudskäl till att använda Layer 2-switchar - nätverkssegmentering och arbetsgruppsaggregation;

2. Layer 3 switching - beslut fattas baserat på nätverkslagerinformation och inte baserat på MAC-adresser. Huvudsyftet med Layer 3 switching är att uppnå Layer 2 switching hastighet och routing skalbarhet;

3. Layer 4 switching - beslutet att överföra ett paket baseras inte bara på MAC- eller IP-adresser, utan också på Layer 4-parametrar, såsom TCP/UDP-portnumret.

4. Ge en utmärktByt anslutning från hubb

1. Nätverksskalbarhet - I ett nätverk byggt på hubbar delas bandbredd, vilket begränsar bandbredden för varje nod och gör det mycket svårt att utöka nätverket utan att förlora prestanda.

2. Latens - hur lång tid det tar för ett paket att nå sin destination. Eftersom varje nod i nätverket byggd på hubb måste vänta på möjligheten till dataöverföring för att undvika kollisioner, kan fördröjningen öka avsevärt när antalet noder i nätverket ökar.

Att bara ersätta nav med switchar kan dramatiskt förbättra effektiviteten lokala nätverk, ingen ersättning krävs

kablar eller nätverkskort. Switchar delar upp nätverket i separata logiska segment, samtidigt som de skapar separata, små kollisionsdomäner på varje port. Att dela upp ett stort nätverk i flera autonoma segment med hjälp av switchar har flera fördelar:

1. Eftersom endast en del av trafiken omdirigeras, minskar switchar den trafik som tas emot av enheter i alla nätverkssegment;

2. Alla noder anslutna till hubben delar hela bandbredden. Switchar förser varje nod (om den är ansluten direkt till switchporten) med separat bandbredd, vilket minskar sannolikheten för kollisioner i nätverkssegment.

Till exempel, om 10 enheter är anslutna till en 10 Mbps-hubb, kommer varje nod att ta emot mindre än 1 Mbps genomströmning (10/N Mbps, där N är antalet arbetsstationer), även om inte alla enheter sänder data. Om du installerar en switch istället för en hubb kommer varje nod att kunna arbeta med en hastighet av 10 Mbit/s.

5. Ge huvudegenskaperna för switchar som påverkar prestandan

Huvudindikatorerna för omkopplaren som kännetecknar dess prestanda är:

1. Ramfiltreringshastighet;

2. Snabbhet för befordran av personal;

3. Bandbredd;

4. Frame överföringsfördröjning.

Dessutom finns det flera switchegenskaper som har störst inverkan på dessa prestandaspecifikationer. Dessa inkluderar:

1. Storlek på den interna adresstabellen.

2. Storlek på rambuffert(ar).

3. Växlingstyp - "on the fly" eller med mellanlagring.

4. Intern bussprestanda.

5. Processorns eller processorernas prestanda.

6. Beskriv huvudtyperna av anslutningar till hanterade switchar

Innan du börjar konfigurera switchen måste du upprätta en fysisk anslutning mellan switchen och arbetsstationen. Det finns två typer av kablar som används för att hantera switchen. Den första typen är via konsolporten (om enheten har en), den andra är via Ethernet-porten (via Telnet-protokollet eller via webbgränssnittet).

Till exempel har D-Link-hanterade switchar en konsolport som ansluts till en datorserieport med den medföljande RS-232-kabeln. Konsolanslutning kallas ibland ` Ut- av- Band"förbindelse. Detta betyder att konsolen använder en annan nätverksanslutning krets (använder inte bandbredden för Ethernet-portarna). Den kan användas för att installera och hantera switchen även när det inte finns någon nätverksanslutning.

7. Beskriv de tre huvudsakliga typernaVLAN

Switchar låter dig implementera tre typer av VLAN:

1. VLAN baserat på portar.

2. VLAN baserat på MAC-adresser.

3. VLAN baserat på taggar i det extra fältet i ramen (IEEE 802.1q-standard).

8 . torsTaggadeen avVLAN:

Taggning(Paketmärkning) -processen att lägga till 802.1q VLAN-medlemskapsinformation till ramhuvudet. Portar som pakettaggning är aktiverad på kan lägga till ett VID-nummer, prioritetsinformation etc. till rubrikerna på alla överförda paket.Om ett paket kommer till en port som redan är taggad ändras inte detta paket och därmed bevaras all VLAN-information under spedition. Pakettaggning används främst för att vidarebefordra paket mellan enheter som stöder 802.1q VLAN-standarden.

9 . torso händer med ett paket som träffar portenOtaggaten avVLAN

· Avtaggning -Processen att extrahera 802.1q VLAN-information från pakethuvudet. Portar på vilka den här funktionen är aktiverad extraherar all VLAN-relaterad information från huvuden på både inkommande och utgående paket som passerar genom porten. Om paketet inte innehåller en virtuell nätverkstagg, ändrar inte porten ett sådant paket. Denna funktion switch används vid överföring av paket från switchar som stöder 802.1q-standarden till enheter som inte stöder denna standard.

10 . PåDet finns två huvudsakliga sätt att skapa pålitliga kommunikationskanaler med hjälp av hanterade switchar:

Det vanligaste är att skapa redundanta anslutningar mellan switchar baserade på två tekniker:

1. Redundansläge, när en av anslutningarna fungerar och resten är i "hot" standby för att ersätta en misslyckad anslutning.

2. Lastbalansläge; i detta fall sänds data parallellt över alla alternativa anslutningar. För att implementera läget används portaggregation.

Konsolidering (aggregation) av hamnar (Hamn Trunking) - det är enateanslutning av flera fysiska kanaler (Länk Aggregation) till ett logiskt mAgistral.

switch hub kommunikation konstruktiv

11 . KaVilka typer av aggregering av kommunikationskanaler känner du till:

Stöder två typer av länkaggregation: statisk och dynamisk.

Med statisk länkaggregation (inställd som standard) utförs alla inställningar på switcharna manuellt.

Dynamisk länkaggregation baseras på IEEE 802.3ad-specifikationen, som använder Link Aggregation Control Protocol (LACP) för att kontrollera länkkonfigurationen och dirigera paket till varje fysisk länk. Dessutom beskriver LACP-protokollet en mekanism för att lägga till och ta bort kanaler från en enda kommunikationslinje. För att göra detta, när du konfigurerar en aggregerad kommunikationskanal på switchar, måste motsvarande portar på en switch konfigureras som "aktiv" och den andra switchen som "passiv". "Aktiva" LACP-portar bearbetar och vidarebefordrar dess kontrollramar. Detta gör att LACP-aktiverade enheter kan komma överens om aggregerade länkinställningar och dynamiskt kunna ändra portgruppen, d.v.s. lägga till eller utesluta portar från den. "Passiva" portar behandlar inte LACP-kontrollramar.

IEEE 802.3ad-standarden är tillämplig på alla typer av Ethernet-kanaler, och med dess hjälp kan du till och med bygga multi-Gigabit-kommunikationslinjer som består av flera Gigabit Ethernet-kanaler.

12 . Påbasen på vilken rotomkopplaren väljs när ett träd konstrueras enligt protokolletSTP:

STP-algoritmen kräver att varje switch tilldelas ett ID. Switch-ID är ett 8-byte-fält som består av 2 delar: en 2-byte-prioritet tilldelad av administratören och en 6-byte MAC-adress för dess kontrollenhet.

Varje port tilldelas också en unik identifierare inom switchen, vanligtvis dess MAC-adress. Varje switchport tilldelas en ruttkostnad som motsvarar kostnaden för att sända en ram över det lokala nätverket genom denna port.

Processen att beräkna ett spännträd börjar med att välja root switch (rot växla), varifrån trädet kommer att byggas. SomTve av rotomkopplaren väljs omkopplaren med det lägsta värdeteId nummer.(Initialt, som standard, har alla switchar samma prioritetsvärde på 32768. I det här fallet bestäms rotomkopplaren av den lägsta MAC-adressen.) Ibland kanske detta val inte är rationellt. För att välja som rotomkopplare specifik enhet(baserat på nätverksstrukturen) kan administratören påverka valprocessen genom att manuellt tilldela det lägsta ID:t till motsvarande switch.

Det andra steget av STP är att välja en rotport för var och en av de återstående switcharna i nätverket.

Rotväxelporten är den port som har det kortaste avståndet över nätverket till rotväxeln.

Det tredje steget i hur STP fungerar är att fastställa de angivna portarna.

Varje segment i ett kopplat nätverk har en utsedd port. Denna port fungerar som den enda porten på switchen, d.v.s. tar emot paket från segmentet och vidarebefordrar dem mot rotväxeln genom rotporten på den växeln.

Switchen som innehåller den angivna porten för detta segmentAkallas en designad switch (utsedda bro) för detta segment. Den angivna porten på ett segment har det kortaste avståndet till rotswitchen bland alla portar som är anslutna till det segmentet.

Ett segment kan bara ha en angiven port. Vid rotomkopplaren är alla portar utsedda, och deras avstånd till roten är noll. Rotswitchen har ingen rotport.

När man bygger ett spännträd spelar begreppet avstånd en viktig roll. Detta kriterium väljer en enda port som ansluter varje switch till rotswitchen och en enda port som ansluter varje nätverkssegment till rotswitchen. Alla andra portar är placerade i ett standbyläge, det vill säga en där de inte överför normala dataramar. Med detta urval av aktiva portar i nätverket elimineras loopar och de återstående länkarna bildar ett spännträd.

Postat på Allbest.ru

Liknande dokument

Omkopplares syfte, egenskaper och funktioner. Redundanta anslutningar och Spanning Tree-algoritmen. Duplicerade linjer (Resilient Link, LinkSafe). Port Trunking. Virtuella lokala nätverk. Schema för användning av switchar i lokala nätverk.

abstrakt, tillagt 2010-11-30


Konceptet och principen för drift av omkopplare, deras huvudsakliga särdrag från broar. Växlingsegenskaper och faktorer som påverkar deras prestanda. Specifika egenskaper hos blockerande och icke-blockerande typer av dessa enheter.

presentation, tillagd 2011-12-26


Lokala nätverksväxlar: syfte, funktionsprincip, kopplingsmetoder, prestandaegenskaper, filtrering och bildhastighet. Klassificering av routrar, huvudfunktioner, specifikationer, nätverkslager.

kursarbete, tillagt 2012-07-21


Huvudegenskaper för diskreta kanaler. Problemet med deras optimering. Klassificering av överföringskanaler diskret information enligt olika kriterier. Standardisering av egenskaper hos kontinuerliga kommunikationskanaler. Typer av diskreta kanalöverföringssystem.

test, tillagt 2011-11-01


Mål för skapandet och stadier av att designa en lokal datornätverk för Federal Migration Service of Russia i Tuapse, som förenade 6 våningar och 21 arbetsstation. Välja utrustning: Internetcenter för anslutning via en dedikerad linje, switch, kontakt, kabeltyp.

kursarbete, tillagt 2013-05-29


Struktur och installation av ett telekommunikationssystem. Övervakning av prestanda för utrustning, ledningar och kanaler. Hantering av stations- och abonnentdata. Underhåll av integrerade mjuka brytare. Reparera skador på kabelnätet.

övningsrapport, tillagd 2015-01-18


Systemutveckling stomnät dataöverföring och lokala nätverkskretsar. Användning av nya optiska kanaler utan förändringar i kabelinfrastrukturen. Installation av routrar, switchar, mediakonverterare, radiobryggor i byggnader.

kursarbete, tillagd 2014-10-23


Principer för att konstruera informationsöverföringssystem. Egenskaper för signaler och kommunikationskanaler. Metoder och metoder för att implementera amplitudmodulering. Struktur av telefon- och telekommunikationsnät. Funktioner av telegraf, mobil och digitala system kommunikation.

kursarbete, tillagt 2010-06-29


Projekt av ett lokalt datornätverk för en organisation belägen i två tvåvåningsbyggnader. Utveckling av kabelsystem och komponenter. Val nätverksutrustning, switchar, telekommunikationsskåp, datorer, serverutrustning.

kursarbete, tillagd 2014-03-19


Klassificering av transmissionsledningar efter ändamål. Skillnader digitala kanaler från raka anslutningar. Grundläggande metoder för dataöverföring till centralstationen. Ethernet för kommunikation mellan UVK och DSP och ShNTs arbetsstationer. Dataöverföring i MPC-system via publika nätverk.

Hur väljer man en switch med tanke på den befintliga sorten? Funktionalitet moderna modeller mycket annorlunda. Du kan köpa antingen en enkel ohanterad switch eller en multifunktionell hanterad switch, som inte skiljer sig mycket från en fullfjädrad router. Ett exempel på det senare är Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN från den nya Cloud Router Switch-linjen. Följaktligen kommer priset på sådana modeller att vara mycket högre.

Därför, när du väljer en strömbrytare, måste du först och främst bestämma vilka funktioner och parametrar för moderna strömbrytare du behöver, och vilka du inte ska betala för mycket för. Men först lite teori.

Typer av switchar

Men om tidigare hanterade switchar skilde sig från ohanterade, inklusive ett bredare utbud av funktioner, kan skillnaden nu bara ligga i möjligheten eller omöjligheten fjärrkontroll enhet. För resten - till och med som mest enkla modeller Tillverkare lägger till ytterligare funktionalitet, vilket ofta ökar kostnaderna.

Därför på det här ögonblicket Klassificeringen av switchar efter nivå är mer informativ.

Växla nivåer

För att välja en strömbrytare som bäst passar våra behov behöver vi veta dess nivå. Den här inställningen bestäms utifrån vilken OSI-nätverksmodell (dataöverföring) enheten använder.

• Enheter första nivån, använder sig av fysisk dataöverföring har nästan försvunnit från marknaden. Om någon annan kommer ihåg hubbar så är detta bara ett exempel fysisk nivå när information överförs i en kontinuerlig ström.
• Nivå 2. Nästan alla ohanterade switchar faller inom denna kategori. Den så kallade kanal nätverksmodell. Enheter delar in inkommande information i separata paket (ramar), kontrollerar dem och skickar dem till en specifik mottagarenhet. Grunden för informationsdistribution i andranivåswitchar är MAC-adresser. Från dessa sammanställer switchen en adresseringstabell och kommer ihåg vilken MAC-adress som motsvarar vilken port. De förstår inte IP-adresser.

• Nivå 3. Genom att välja en sådan switch får du en enhet som redan fungerar med IP-adresser. Den stöder också många andra möjligheter att arbeta med data: konvertera logiska adresser till fysiska, nätverksprotokoll IPv4, IPv6, IPX, etc., pptp, pppoe, vpn och andra anslutningar. På den tredje, nätverk nivå av dataöverföring, nästan alla routrar och den mest "avancerade" delen av switchar fungerar.

• Nivå 4. OSI-nätverksmodellen som används här kallas transport. Inte ens alla routrar släpps med stöd för denna modell. Trafikdistribution sker på en intelligent nivå - enheten kan arbeta med applikationer och, baserat på rubrikerna på datapaket, dirigera dem till önskad adress. Dessutom garanterar transportlagerprotokoll, såsom TCP, tillförlitligheten av paketleverans, bevarande en viss sekvens deras överföring och kan optimera trafiken.

Välj en strömbrytare - läs egenskaperna

Hur väljer man en switch baserat på parametrar och funktioner? Låt oss titta på vad som menas med några av de vanligaste symbolerna i specifikationer. Grundläggande parametrar inkluderar:

Antal portar. Deras antal varierar från 5 till 48. När du väljer en switch är det bättre att tillhandahålla en reserv för ytterligare nätverksexpansion.

Grundläggande datahastighet. Oftast ser vi beteckningen 10/100/1000 Mbit/s - hastigheterna som varje port på enheten stöder. Det vill säga, den valda switchen kan arbeta med en hastighet av 10 Mbit/s, 100 Mbit/s eller 1000 Mbit/s. Det finns ganska många modeller som är utrustade med både gigabit- och 10/100 Mb/s-portar. De flesta moderna switchar fungerar enligt IEEE 802.3 Nway-standarden och känner automatiskt av porthastigheter.

Bandbredd och intern bandbredd. Det första värdet, även kallat växlingsmatrisen, är den maximala mängd trafik som kan passeras genom växeln per tidsenhet. Det beräknas mycket enkelt: antal portar x porthastighet x 2 (duplex). Till exempel har en 8-portars gigabitswitch en genomströmning på 16 Gbps.
Intern genomströmning anges vanligtvis av tillverkaren och behövs endast för jämförelse med tidigare värde. Om den deklarerade interna bandbredden är mindre än den maximala, kommer enheten inte att klara tunga belastningar bra, sakta ner och frysa.

Automatisk MDI/MDI-X-detektering. Detta är automatisk detektering och stöd för båda standarderna enligt vilka det tvinnade paret krymptes, utan behov av manuell kontroll av anslutningar.

Expansionsplatser. Möjlighet att ansluta ytterligare gränssnitt, till exempel optiska.

MAC-adresstabellstorlek. För att välja en switch är det viktigt att i förväg beräkna storleken på bordet du behöver, helst med hänsyn till framtida nätverksutbyggnad. Om det inte finns tillräckligt med poster i tabellen, kommer switchen att skriva nya över de gamla, och detta kommer att sakta ner dataöverföringen.

Formfaktor. Strömbrytarna finns i två typer av hölje: bords-/väggmonterad och rackmonterad. I det senare fallet är standardenhetens storlek 19 tum. Specialöron för rackmontering kan vara avtagbara.

Vi väljer en växel med de funktioner vi behöver för att arbeta med trafik

Flödeskontroll ( Flödeskontroll, IEEE 802.3x-protokoll). Ger koordinering av datasändning och mottagning mellan den sändande enheten och switchen under hög belastning, för att undvika paketförlust. Funktionen stöds av nästan varje strömbrytare.

Jumbo ram- utökade paket. Används för hastigheter från 1 Gbit/sek och högre, gör det att du kan påskynda dataöverföringen genom att minska antalet paket och tiden för bearbetning av dem. Funktionen finns i nästan varje strömbrytare.

Full-duplex och Half-duplex-lägen. Nästan alla moderna switchar stöder automatisk förhandling mellan halv-duplex och full-duplex (överföring av data endast i en riktning, överföring av data i båda riktningarna samtidigt) för att undvika problem i nätverket.

Trafikprioritering (IEEE 802.1p-standard)- enheten kan identifiera viktigare paket (till exempel VoIP) och skicka dem först. När du väljer en switch för ett nätverk där en betydande del av trafiken kommer att vara ljud eller bild, bör du vara uppmärksam på denna funktion

Stöd VLAN(standard IEEE 802.1q). VLAN är ett praktiskt verktyg för att avgränsa enskilda områden: internt nätverk företag och nätverk allmänt bruk för kunder, olika avdelningar m.m.

För att säkerställa säkerheten inom nätverket, kontrollera eller kontrollera prestanda hos nätverksutrustning, kan spegling (trafikduplicering) användas. Till exempel skickas all inkommande information till en port för kontroll eller inspelning av viss programvara.

Port Forwarding. Du kan behöva den här funktionen för att distribuera en server med internetåtkomst eller för onlinespel.

Slingskydd - STP- och LBD-funktioner. Särskilt viktigt när du väljer ohanterade switchar. Det är nästan omöjligt att upptäcka den bildade slingan i dem - en loopad del av nätverket, orsaken till många fel och fryser. LoopBack Detection blockerar automatiskt porten där en loop har inträffat. STP-protokollet (IEEE 802.1d) och dess mer avancerade avkomlingar - IEEE 802.1w, IEEE 802.1s - fungerar lite annorlunda och optimerar nätverket för en trädstruktur. Inledningsvis ger strukturen extra, loopade grenar. De är inaktiverade som standard, och omkopplaren startar dem bara när det är förlust på några av huvudlinjerna.

Länkaggregation (IEEE 802.3ad). Ökar kanalgenomströmningen genom att kombinera flera fysiska portar till en logisk. Den maximala genomströmningen enligt standarden är 8 Gbit/sek.

Stapling. Varje tillverkare har sin egen staplingsdesign, men i allmänhet hänvisar den här funktionen till den virtuella kombinationen av flera switchar till en logisk enhet. Syftet med stapling är att få stor kvantitet portar än vad som är möjligt när du använder en fysisk switch.

Switchfunktioner för övervakning och felsökning

Många strömbrytare upptäcker en felaktig kabelanslutning, vanligtvis när enheten är påslagen, såväl som typen av fel - trasig tråd, kortslutning, etc. Till exempel ger D-Link speciella indikatorer på fallet:

Skydd mot virustrafik (Safeguard Engine). Tekniken förbättrar driftsstabiliteten och skyddar CPU från överbelastning med "skräp" trafik av virusprogram.

Strömfunktioner

Energi sparande.Hur väljer man en strömbrytare som sparar energi? Var uppmärksame för närvaron av energisparfunktioner. Vissa tillverkare, som D-Link, tillverkar strömbrytare med reglering av strömförbrukning. Till exempel övervakar en smart switch de enheter som är anslutna till den, och om någon av dem inte fungerar för tillfället sätts motsvarande port i "viloläge".

Power over Ethernet (PoE, IEEE 802.af standard). En switch som använder den här tekniken kan driva enheter som är anslutna till den via tvinnade parkablar.

Inbyggt åskskydd. Mycket önskad funktion Vi måste dock komma ihåg att sådana brytare måste vara jordade, annars fungerar inte skyddet.

hemsida

Tillbaka i det första numret av LAN magazine, i avsnittet "Första lektionerna", publicerade vi en artikel av S. Steinke "Ethernet switching" om grunderna för denna teknik och vi tog inte fel när vi valde: under de kommande tre åren, Ethernet-växling har blivit en av de "hetaste" teknikerna. Senare återkom vi till detta ämne mer än en gång (se särskilt artikeln av D. Ganzhi "Switches in Local Networks" i aprilnumret 1997 av LAN). Den första artikeln dök upp vid en tidpunkt då Fast Ethernet fortfarande kämpade om en plats i solen med 100VG-AnyLAN, och resultatet av kampen var långt ifrån klart, så den ägnades främst åt 10 Mbit/s-växling. Den andra av dessa artiklar behandlade huvudsakligen allmänna aspekter av byte. Med tanke på ovanstående omständigheter, såväl som vikten av att byta som sådan, ansåg vi att det var möjligt och till och med nödvändigt att återvända till detta ämne igen, särskilt eftersom serien av artiklar om Ethernet inte skulle vara komplett utan att överväga det.

VAD ÄR EN SWITCH?

En switch är i huvudsak en multiport-brygga, så precis som en brygga tar den emot inkommande paket, lagrar dem tillfälligt och vidarebefordrar dem sedan till en annan port enligt destinationsadressen för det paketet. Switchar kan användas för att ansluta olika LAN, för att segmentera ett LAN (det vill säga minska antalet noder som konkurrerar om media i samma kollisionsdomän) och för att övervinna begränsningar av segmentdiameter. Den senare tillämpningen är särskilt viktig i fallet med Fast Ethernet-nätverk, där segmentdiametern inte kan överstiga 205 m för tvinnad parkabel.

Switchar använder konceptet " virtuell anslutning" för att organisera en tillfällig anslutning mellan avsändaren och mottagaren. Efter överföring av paketet bryts den virtuella anslutningen. Switchen håller en tabell där den kommer ihåg vilka stationer (närmare bestämt vilka MAC-adresser) som är anslutna till vilken fysisk port. I I figur 1 skickar abonnenten med adress A paketet till mottagaren med adress D. Med hjälp av tabellen bestämmer switchen att en station med adress A är ansluten till port 1, och en station med adress D är ansluten till port 4. Baserat på på dessa data upprättar den en virtuell anslutning för att överföra ett meddelande mellan port 1 och 4.

Bild 1.
Baserat på mottagaradressen bestämmer switchen vilken port det inkommande paketet ska vidarebefordras till.

I en Ethernet-switch kan dataöverföring mellan osammanhängande par av portar ske samtidigt. Till exempel kan värd A skicka ett paket till värd D samtidigt som värd B skickar ett paket till värd C. Båda konversationerna äger rum samtidigt, så i fallet med Ethernet, den totala genomströmningen av switchen i vårt exempel är 20 Mbps. Den bestäms genom att summera den tillgängliga bandbredden för varje anslutning, till exempel, i fallet med en Ethernet-switch med 12 portar, är den teoretiskt lika med 60 Mbps. Som jämförelse har en Ethernet-repeater alltid samma sammanlagda genomströmning på 10 Mbps, oavsett antalet portar. Dessutom kan den faktiska genomströmningen av ett nav vara mycket lägre när flera enheter konkurrerar om åtkomst till överföringsmediet. Emellertid kan den faktiska totala genomströmningen av switchen vara lägre än den teoretiskt beräknade på grund av brister i switchdesignen, till exempel på grund av otillräcklig intern bussgenomströmning. I det här fallet sägs switchen ha en blockerande arkitektur.

BYT ARKITEKTUR

En switchs arkitektur bestäms av fyra huvudfaktorer - porttyp, buffertstorlekar, paketvidarebefordransmekanism och intern buss (se figur 2).

Figur 2.
Med all mångfald i switchdesigner, bestäms den grundläggande arkitekturen för dessa enheter av fyra komponenter: portar, buffertar, en intern buss och en paketvidarebefordranmekanism.

Portar kan ha hastigheter på 10 och 100 Mbit/s och fungerar i halvduplex- och fullduplexläge. Många avancerade modeller kan också innehålla FDDI, ATM, Gigabit Ethernet, etc.-portar, men vi kommer inte att beröra detta ämne här, särskilt eftersom vi redan kort har granskat det tidigare.

Närvaron av buffertar med tillräcklig kapacitet har stor betydelse för växling, i synnerhet vid användning av glidfönsterprotokoll i nätverket, när abonnenten bekräftar mottagandet av inte varje paket utan en serie av dem. Generellt sett gäller att ju större buffertkapacitet desto bättre, men desto dyrare är den. Därför måste utvecklare välja mellan prestanda och pris. Men de har en annan lösning - trådkontroll (se nedan).

Mekanismen för vidarebefordran av paket kan vara en av följande tre: lagra-och-vidarebefordran-växling, cut-through-växling och hybrid-cut-through-växling. Vi har redan tittat på dem flera gånger, så låt oss bara påminna dig om vad de är. I det första fallet lagras paketet helt i en buffert innan det sänds vidare, alltså den här metoden introducerar den största fördröjningen, men tillåter inte heller felaktiga paket att lämna segmentet. I det andra fallet, efter att ha läst mottagarens adress, sänder omkopplaren omedelbart ramen vidare. Som det är lätt att förstå har det precis motsatta fördelar och nackdelar - låg latens och avsaknaden av adekvat ramkontroll.

I det tredje fallet läser switchen de första 64 byten av paketet innan det vidarebefordras. Således fungerar den som en framåtbuffringsomkopplare med avseende på korta ramar och som en genomskärningsomkopplare med avseende på långa ramar. Metoder för befordran av personal illustreras i figur 3.

(1x1)

Figur 3.
Mekanismer för vidarebefordran av paket skiljer sig åt i den punkt vid vilken paketet vidarebefordras.

Den interna bussarkitekturen bestämmer hur ramar överförs från en port till en annan med hjälp av switchens interna elektronik. Det är avgörande för växelns effektivitet: en tillverkare kan hävda att den interna bussen har en genomströmning på 1-2 Gbps, men håller samtidigt tyst om att det bara uppnås med en viss typ av trafik. Till exempel kan en switch med lågkapacitetsbuffertar bara prestera som bäst om alla portar körs med samma hastighet och trafiken är jämnt fördelad över alla portar.

Bussen kan trafikera hamnar cykliskt eller prioriterat. Under cykliskt underhåll hoppas du över tomgångsporten. Denna arkitektur är bäst lämpad för situationer där trafiken på varje hamn är ungefär densamma. Vid prioriterad service konkurrerar aktiva portar med varandra om den interna bussen. Denna typ av arkitektur är bäst lämpad när man arbetar med switchar vars portar har olika hastighet. Vissa tillverkare erbjuder switchar med möjlighet att ändra typen av bussarkitektur.

HELT DUPLEX ETHERNET

Vanligt Ethernet (och Fast Ethernet) är ett delat överföringsmedium, och alla delade nätverk är per definition halvduplex: vid en given tidpunkt har bara en station rätt att sända, och alla andra måste lyssna på den. Eller, för att uttrycka det på ett annat sätt, en station kan utföra antingen mottagning eller sändning, men inte båda samtidigt.

Det utbredda antagandet av fyrparsledningar har öppnat den grundläggande möjligheten att sända och ta emot data över separata vägar (olika par), vilket inte fanns när det fysiska överföringsmediet var koaxialkabel.

I fallet när endast en nod är ansluten till varje port på switchen (vi betonar, en), finns det inget argument för åtkomst till överföringsmediet, så inga kollisioner kan uppstå i princip och CSMA/CD-multipelaccessschemat är inte längre behövs.

Således, om två noder är anslutna direkt till switchportarna, kan de ta emot och sända data samtidigt på olika par, vilket resulterar i en teoretisk genomströmning av en sådan anslutning på 20 Mbit/s i fallet med Ethernet och 200 Mbit/s i fallet med Fast Ethernet. Dessutom, på grund av frånvaron av konkurrens, är den verkliga genomsnittliga anslutningsgenomströmningen nära den nominella och är över 80 % av ovanstående värden.

AUTOMATISK FÖRHANDLING

Vissa switchar har både 10 Mbps och 100 Mbps portar (se avsnittet "Förhindra överbelastning" för information om vilka problem detta kan orsaka). Dessutom kan de automatiskt avgöra med vilken hastighet stationer, nav etc. som är anslutna till den fungerar. Slutligen, om bara en nod är ansluten till en switchport, kan båda sidor välja full-duplex driftläge (förutsatt att det stöds av båda ).

Samma standard RJ-45-kontakt kan bära 10BaseT, 10BaseT full duplex, 100BaseTX, 100BaseTX full duplex och 100BaseT4 signaler. Därför föreslog IEEE ett förhandlingsschema för automatiskt läge kallat nWAY för att avgöra vilken standard enheten i andra änden av kabeln fungerar på. Prioritetsordningen för driftlägen är följande:

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

I autoförhandling använder de "avtalsslutande parterna" en 10BaseT-analog av Link Integrity-pulser som kallas Fast Link Pulse. Sådana pulser skickas av båda enheterna, och var och en av dem använder dem för att bestämma vilket överföringsläge den andra sidan kan fungera i.

Många switchar stöder alla fem möjliga lägen, så även om den anslutna värden inte har automatisk förhandling kommer switchporten att kommunicera med den på den maxhastighet som han är kapabel till. Dessutom är implementeringen av denna funktion mycket enkel och leder inte till någon märkbar ökning av kostnaden för utrustning. Slutligen ger standarden möjligheten att inaktivera automatisk förhandling så att användaren kan ställa in önskat läge växellåda manuellt vid behov.

FÖREBYGGANDE AV ÖVERBELASTNINGAR

Switchar behöver ofta fungera som en brygga mellan 10 och 100 Mbps-portar, till exempel när switchen har en höghastighetsport för att ansluta en server och ett antal 10 Mbps-portar för att ansluta arbetsstationer. I det fall trafik överförs från en 10 Mbit/s-port till en 100 Mbit/s-port uppstår inga problem, men om trafiken går i motsatt riktning... Dataflöde på 100 Mbit/s

är en storleksordning större än kapaciteten för en 10 Mbps-port, så switchen måste lagra redundant data i sina interna buffertar om den har tillräckligt med minne för att göra det. Låt oss till exempel säga att den första porten är ansluten till en server med ett 100 Mbps-kort och den andra porten är ansluten till en klient med ett 10 Mbps-kort. Om servern skickar 16 paket i rad till klienten efter varandra, så uppgår de tillsammans till i genomsnitt 24 KB data. Att sända en 1,5 KB-ram tar 122 µs i fallet med Fast Ethernet och 1220 µs i fallet med Ethernet. Således kommer den första porten att ta emot tio ramar innan en ram kan skickas genom den andra porten, dvs den första porten måste ha en buffert på minst 24 KB. Men om strömmen är tillräckligt lång räcker inga buffertar. Ett sätt att undvika trängsel är genom trådhantering. Konceptet med flödeskontroll (eller undvikande av trängsel) involverar att orsaka en artificiell kollision på en höghastighetsport, som ett resultat av vilket avsändaren avbryter dataöverföringen under en tid i enlighet med den exponentiella reservalgoritmen. I vårt exempel kommer den första porten att upptäcka att dess buffert är full och skicka ett överbelastningsmeddelande tillbaka till avsändaren. Den senare kommer att uppfatta det här meddelandet som en kollision och pausar överföringen. Växeln fortsätter att skicka meddelanden om överbelastning tills bufferten blir ledig. Denna typ av flödeskontroll utförs endast av switchar med halvduplexportar.

SWITCH HANTERING

Övervakning av switchprestanda är en av de största utmaningarna som både utrustningstillverkare och nätverksadministratörer står inför. När det gäller delade nätverk är hanteringen inte särskilt svår, eftersom trafik genom en port vidarebefordras till alla andra portar på hubben. När det gäller en switch är trafiken mellan par av portar för varje virtuell anslutning annorlunda, så uppgiften att samla in statistisk data om routerns funktion är mycket mer komplicerad. Tillverkare stöder i allmänhet följande två metoder för att samla in statistik.

En är att införliva hantering i switchens bakplansarkitektur. Statistik samlas in om varje paket som sänds över bussen och lagras i styranordningen i enlighet med dess MAC-adress. Hanteringsprogrammet kan komma åt den här enheten för statistik över det lokala nätverket. Det enda problemet med den här metoden är att varje switchtillverkare implementerar sin egen design, så kompatibiliteten är vanligtvis begränsad till SNMP-statistik.

Den andra metoden är känd som portspegling. I det här fallet kopieras all trafik på den angivna porten till den dedikerade hanteringsporten. Denna hamn ansluter vanligtvis till kontrollterminalen, som redan samlar in statistik för varje specifik port. Den här metoden har dock begränsningen att den inte tillåter dig att se vad som händer just nu på andra portar på switchen.

Vissa switchtillverkare inkluderar i sina modeller, som regel, avancerade fjärrövervakningsinformationsbaser (Remote Monitor MIB, RMON) för att samla in statistik om hur varje switchport fungerar. Men väldigt ofta inkluderar de inte alla grupper som definieras av standarden, och dessutom ökar stödet för RMON MIB avsevärt kostnaden för switchen.

SORTER AV SWITCHAR

Switchar kan klassificeras på olika sätt. Baserat på deras syfte kan de alla delas in i två stora grupper - switchar för arbetsgrupper och switchar för ryggraden.

En utmärkande egenskap hos många arbetsgruppsväxlar är det lilla antalet adresser som stöds på varje port. Varje hamn fungerar som en brygga, så den måste veta vilka adresser den kan komma åt via andra hamnar. Sådana listor över port-till-MAC-adressmappningar kan vara ganska långa och ta upp en betydande mängd dyrt minne. Därför stöder arbetsgruppsswitchar vanligtvis inte för många MAC-adresser. Vissa av dem kommer i allmänhet bara ihåg en adress för varje port - i det här fallet kan en och endast en nod anslutas till porten.

Backbone-switchar kännetecknas av ett stort antal höghastighetsportar, inklusive full-duplex, och närvaron ytterligare funktioner nätverkshantering såsom virtuella lokala nätverk och avancerad paketfiltrering, etc. I allmänhet är en stamnätsväxel mycket dyrare och mer produktiv än sin arbetsgruppsmotsvarighet.

FÖRDELAR MED BYTA

Switching har blivit en så populär teknik eftersom det låter dig öka den faktiska bandbredden som är tillgänglig för varje nod. Som ett resultat, utan att ändra den underliggande tekniken eller väsentligt omdesigna nätverkstopologin, kunde företag rensa trafikstockningar och utöka flaskhalsar. Dessutom låter det dig öka längden på nätverket. Denna omständighet är särskilt värdefull i fallet med Fast Ethernet - till exempel, genom att installera en brygga (en tvåportsswitch, från vissa tillverkares synvinkel) mellan två nav kan avståndet mellan ändstationerna ökas till 400 m .

Dmitry Ganzha är verkställande redaktör för LAN. Han kan kontaktas på: .

Från delade till växlade nätverk