Как называется свитч правильно. Что такое свитч

Сегодня мы поговорим о том, как все же работает коммутатор.

Как мы уже знаем коммутаторы являются L2 устройствами, так как работают на канальном уровне. Они обрабатывают заголовок Ethernet кадра, а точнее MAC адреса получателя и отправителя, а также контрольную сумму.

Каждый коммутатор составляет таблицу MAC адресов (CAM table) всех хостов, подключенных в его порты.

Каким же образом он составляет эту таблицу ?

При включении питания коммутатора его таблица пуста.

При поступлении каждого кадра на вход коммутатора, МАС адрес отправителя вносится в таблицу МАС адресов с указанием интерфейса, принявшего данный кадр.

Если же МАС адрес получателя найден в таблице, то кадр направляется указанному в таблице интерфейсу.

Таблица адресов динамическая и сохраняется только в оперативной памяти, то есть при отключении питания таблица удаляется.

Все МАС адреса хранятся в таблице ограниченное время (aging-time ), которое в некоторых коммутаторах можно изменить.

Почему нельзя сохранять адреса вечно?

Дело в том, что может понадобиться реконфигурация сети и некоторые хосты могут быть отключены от портов коммутатора, поэтому таблица адресов уже будет неактуальна, что приведет к неправильному функционированию сети.

Режимы коммутации

Коммутаторы могут работать в одном из 3-х режимов:

• С промежуточным хранением (Store and forward ). Коммутатор принимает кадр, затем проверяет на наличие ошибок. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор пересылает его получателю.
• Сквозной (Cut-through ). Коммутатор считывает МАС адрес получателя и сразу пересылает его получателю. Проверка на ошибки в данном режиме отсутствует.
• Бесфрагментный (Fragment-free ). Принимаются первые 64 байта, которые анализируются на наличие ошибок и коллизий, а затем кадр пересылается получателю.

В целом процесс коммутации происходит довольно быстро.

А с чем это связано?

Во-первых, сам процесс происходит на втором уровне (канальный уровень), что снижает время на обработку данных. Во-вторых, коммутация происходит не программно, а аппаратно. То есть для этого используются специализированные чипы ASIC.

А что это?

Это специальные микросхемы, которые разрабатываются для решения узкопрофильных задач. Кроме того, они отличаются быстротой работы.

Широковещательный домен и домен коллизий

Как мы знаем, благодаря коммутации, каждому хосту выделяется канал связи. В то время, как в концентраторе эта возможность отсутствует. То есть имеется общий канал для всех хостов, благодаря чему и возникают коллизии. Поэтому такое подключение или сеть (с общим каналом) называют доменом коллизий.

Как видно из рисунка в сети с концентратором в определенный момент времени может вести передачу только один компьютер. В то время как остальные ждут, когда он закончит. Такой режим связи называется полудуплексным (half duplex).

Ситуация усугубляется, когда в сети растет количество компьютеров, так как времени на передачу для каждого компьютера выделяется все меньше и меньше.

То есть, чем больше компьютеров и концентраторов, тем хуже?

Верно. Пропускная способность такой сети (домена коллизий) значительно снижается.

А как называется подключение с коммутатором?

Так как в коммутаторе коллизии в принципе исключены, то каждый его порт считается доменом коллизий. То есть в принципе, к порту можно подключить несколько хостов посредством концентратора, но пропускная способность при этом изменится только в рамках конкретного порта, к которому подключен концентратор. В сети с коммутаторами все хосты могут принимать и передавать данные одновременно, не мешая друг другу. Такой режим связи называется дуплексным (full duplex).

Сама же сеть, в которой присутствуют только коммутаторы называется широковещательным доменом, так как коммутаторы обрабатывают и пропускают широковещательный (broadcast) трафик.

Пришлось мне немного повозиться с одной локальной сетью, самому, без программистов. То, что мне пришлось для этого усвоить, может быть полезным для всех. Посему поделюсь, цитируя удачные куски из чужих статей.

Для объединения нескольких компьютеров в одну локальную сеть можно использовать хабы и свитчи. - от английского «hub» (центр деятельности) - сетевой концентратор, через который к сети подключается несколько компьютеров посредством витой пары. Сходил в магазин за клещами для обжима. Все удовольствие 300 рублей. Провода в витой паре принято обжимать по таким цветам:

Бело-оранжевый,
- оранжевый,
- бело-зеленый,
- синий,
- бело-синий,
- зеленый,
- бело-коричневый,
- коричневый.

Можно с 3-го по 6-й цвета местами и не менять, но тогда нужно с двух сторон обжать обязательно одинаково. Просто когда придет именно мастер с телефонной станции, то он обожмет правильно, и обычно только с одной стороны. Так что делайте лучше сразу по стандарту.

Еще одно наблюдение: на картинке концы проводов зачищены. Так вот этого делать не надо, просто обрезаете ровно, вставляете в RJ-45 и все работает.

Но вернемся к сетям.

На рисунке ниже - схема с 6-портовым сетевым концентратором (Hub), к которому подключены три компьютера.

Когда какой-либо из компьютеров в сети с хабом пытается «пообщаться» с другим компьютером, он посылает сетевому концентратору определенный сигнал с данными, именуемый пакетом. Возьмем в качестве примера представленную выше схему с тремя компьютерами, пусть это будут ПК1 и ПК3. Хаб, в свою очередь, размножает пакет от ПК1, передавая его всем остальным компьютерам локальной сети, т.е. ПК2 и ПК3. Когда сигнал доходит до ПК3, которому он был предназначен, тот посылает ответ сетевому концентратору. Этот ответ хаб опять же транслирует всем компьютерам сети, пока пакет от ПК3 не дойдет до компьютера-отправителя, т.е. ПК 1.

Примерно так выглядит схема взаимодействия компьютеров в локальной сети с хабом. И в этом основной минус таких сетей - слишком много данных передается туда-сюда, хаб вынужден постоянно отправлять пакеты всем компьютерам сети, даже если нам был нужен только один определенный компьютер. А компьютеры, в свою очередь, вынуждены получать совершенно не нужные им пакеты. Поэтому в настоящее время сетевые концентраторы практически не используются. На их место пришли более умные устройства - сетевые коммутаторы, именуемые в народе просто «свитчи».

Свитч - от английского «switch» (переключатель) - сетевой коммутатор. Как и хаб, свитч предназначен для объединения множества компьютеров в одну локальную сеть. Схема ниже ничем не отличается от предыдущей, за исключением того, что вместо хаба компьютеры подключены уже к сетевому коммутатору.

Хотя на первый взгляд может показаться, что свитч очень похож на сетевой концентратор, он принципиально отличается от своего предшественника способом передачи данных между компьютерами. Получив пакет от одного компьютера, сетевой коммутатор не передает его без разбору всем остальным ПК в сети, а направляет по адресу - именно тому компьютеру, с которым необходимо установить контакт. Например, когда ПК1 отправляет пакет ПК3, свитч передает его именно этому компьютеру, не нервируя лишними данными ПК2. Ответ от ПК3 свитч также транслирует исключительно отправителю, т.е. ПК1.

Таким образом, информация в сети со свитчем передается и получается адресно. Проще говоря, два компьютера общаются между собой практически напрямую посредством сетевого коммутатора. В сети с хабом «разговор» этих двух ПК «услышали» бы все остальные компьютеры. А как быть, если всем этим компьютерам требуется предоставить выход в интернет? Тут на сцену выходит роутер.

Роутер - от английского «router» - маршрутизатор, который умеет передавать данные между различными сетями, например сетью вашего интернет провайдера и вашей домашней локальной сетью. Маршрутизатор также имеет разъемы для подключения к нему посредством кабеля других устройств, например компьютеров, модемов или сетевого коммутатора. Как вы, наверное, уже догадались, эти разъемы именуются портами.

Роутер является связующим звеном между двумя различными сетями и передает данные, основываясь на определенном маршруте, указанном в его таблице маршрутизации. Эти таблицы позволяют роутеру определить, куда следует направлять пакеты.

Для большей ясности разберем простой пример. Представьте, что одному из компьютеров домашней сети, например ПК1, потребовалось выйти в интернет. ПК1 может быть подключен к маршрутизатору напрямую либо через свитч. В любом случае, пакет от ПК1 дойдет до роутера, а тот уже отправит его в глобальную паутину. Ответ из интернета роутер передаст ПК1 напрямую либо через свитч. В результате этого нехитрого действа, мы сможем просматривать сайты, скачивать программы, общаться в чатах и пользоваться другими сервисами глобальной сети.

Схематичное изображение двух вариантов подключения домашних компьютеров к интернету через роутер вы можете увидеть ниже.

Подключение к интернету: роутер, свитч и домашние компьютеры

Подключение к интернету: роутер и домашние компьютеры

Поскольку количество компьютеров дома обычно невелико, то можно обойтись без сетевого коммутатора. Благо, большинство роутеров позволяют одновременно подключить 4, а то и 8 компьютеров к интернету. Чем больше портов у роутера, тем он дороже. Маршрутизатор может иметь дополнительные функции, например межсетевого экрана, настройки шифрования трафика в беспроводных сетях и т.п.

В компьютерных магазинах вы можете найти ADSL-роутеры, Wi-Fi роутеры и множество других моделей. ADSL-роутер подходит для подключения нескольких компьютеров к глобальной сети.

Wi-Fi роутер прекрасно впишется в вашу домашнюю сеть, если у вас кабельный интернет. При этом кабель от интернета подключается к роутеру, а домашние компьютеры смогут получать интернет уже по беспроводной сети.

Выпускаются и ADSL роутеры с поддержкой беспроводных сетей. Это означает, что кабель от телефонной розетки подключается к маршрутизатору, а он уже «раздает» интернет вашим домашним компьютерам посредством технологии Wi-Fi.

Общее подключение к интернету через роутер имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• Нет необходимости дополнительно настраивать компьютеры и программы.
• Нет необходимости постоянно держать включенным главный компьютер, через который другие ПК сети получают интернет.
• Роутер потребляет меньше электроэнергии по сравнению с обычным ПК и его труднее взломать при грамотной настройке.
• В случае с Wi-Fi роутером вы сможете работать в интернете с любого места вашей квартиры и наконец-таки избавитесь от кучи проводов.

Подводя итоги, определимся, какое же оборудование следует приобретать для домашних сетей. Если вы просто хотите объединить несколько компьютеров в одну локальную сеть, вам понадобится сетевой коммутатор (свитч). Если вы хотите подключить все домашние компьютеры к интернету, то задумайтесь о приобретении роутера, имеющего несколько портов для подключения к ним ваших ПК. При этом свитч будет уже не нужен. Если же у вас компьютеры с беспроводными адаптерами или ноутбуки со встроенной поддержкой Wi-Fi, ваш выбор - Wi-Fi маршрутизатор.

В контексте сетей свитч - сетевое устройство, осуществляющее коммутацию пакетов (коммутатор). Свитч объединяет подключенные к нему устройства в одну локальную сеть (в общем случае). Пришел на смену хабу (концетратору), от которого отличается тем, что на каждом порту свитча свой собственный collision domain, а у хаба один на все порты. Ну и хаб просто рассылал приходящие на любой порт пакеты по всем своим портам, а свитч определяет, куда предназначается пакет и шлет его только на требуемый порт

Сетевой коммутатор или свитч, свич (от англ. switch - переключатель) - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Свич работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы. Принцип работы коммутатораКоммутатор хранит в памяти специальную таблицу (MAC-таблицу), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении свитча эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом свитч анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Если MAC-адрес компьютера-получателя еще не известен, то пакет будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Возможности и разновидности коммутаторовСвичи подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные свичи позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление свичем может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON и т.п. Многие управляемые свичи позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство - стек, с целью увеличения числа портов

Хаб (он же коммутатор) - устройство для объединения нескольких компов в сеть. Действие его простое: получив пакет данных с одного порта, он рассылает его по всем остальным. Если несколько пакетов идут в один порт одновременно, то они сталкиваются. Отсюда и т.н. "коллизии", которые замедляют работу сети. Свитч (он же концентратор) - тот же хаб, только с "мозгами". Он запоминает, какой адрес на каждом его порту, и когда приходит пакет данных (а в заголовке пакета есть информация, кому и от кого), он его отсылает на нужный порт. Роутер (он же маршрутизатор) - устройство, объединяющее в себе свитч и прокси-сервер. Т.е., это устройство может работать как сервер, объединяя несколько компьютеров и предоставляя им выход в Инет через один внешний адрес. Иногда роутером может служить один из компьютеров сети. Но в случае, если покупка отдельного компа под роутер нецелесообразна, ставится более простой вариант в виде отдельного устройства. Конечно, возможностей у него меньше, но и цена тоже

При необходимости соединить несколько компьютеров между собой, или обеспечить доступом в интернет определенное количество устройств возникает вопрос относящийся к выбору железок для постройки домашней сети. Для этого необходимо использовать специальное сетевое оборудование. Бывают различные девайсы и у каждого свое предназначение и функции, и сегодня мы рассмотрим самые распространенные устройства, использующиеся в домашних или SOHO (Small-Office-Home-Office) сетях.

Хаб (Hub )

Хаб дословно означает центр, или узел деятельности, который объединяет подключенные устройства в одну сеть. Сетевой концентратор имеет несколько разъемов, в которые посредством витой пары подключаются абоненты. Принцип работы довольно простой и устаревший. Хаб имеет один ip адресс и распределяет информацию между всеми подключенными компьютерами одинаково, потому, все устройства, подключенные к сети постоянно принимают пакеты данных, даже если они не предназначенные им. Следовательно, чем больше компьютеров подключено к сети, тем меньше скорость соединения. В наше время необходимость в использовании хабов постепенно отпадает, на смену им приходят коммутаторы или свитчи.

Что из себя представляет свитч (switch)

Задача свитча такая же как у хаба - объединить в сеть определенное количество абонентов.

Вот только в этом плане сетевой коммутатор более продвинутый, здесь учтены недостатки хаба, и свитчи имеют абсолютно другой способ передачи данных. Таким образом, когда один компьютер обращается к другому, свитч сам определяет, кому предназначается информация и передает ее конкретно получателю, не затрагивая и не нагружая тем самым остальные компьютеры. Следовательно, скорость соединения и производительность гораздо выше, чем у сети, построенной с помощью хаба. Единственный минус в том, что для каждого абонента требуется свой ip адрес, а большинство провайдеров предоставляют всего один.

Еще одно устройство для создания сети - роутер (router )

Кандидату на должность системного администратора часто задают вопрос про то, чем отличается маршрутизатор от коммутатора или роутер от свитча. Иногда могут подловить на вопросе об отличии хаба от сетевого концентратора. Предлагаю разобраться в названиях сетевых устройств и их различиях.

Маршрутизатор или роутер

Маршрутизатор или роутер (от английского router) - специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Если есть возможность настройки таких сетевых служб как «NAT», «DHCP» или «Firewall» значит это маршрутизатор (роутер). К ним относится большинство ADSL модемов. Устройства настраиваются через web-интерфейс или специальное программное обеспечение.

Сетевой концентратор или хаб

Сетевой концентратор или хаб (от английского hub) - устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами (свитчами).

Сетевой концентратор (хаб) довольно примитивное устройство. Поступающий пакет шлёт всем, кто к нему подключен. Таким образом, конечный компьютер сам должен определить, является он законным получателем пакета или нет. Если пакет предназначен не ему, тот уничтожается. Такой подход к передаче данных непрактичен и поэтому в современных сетевых устройствах не используется.

Коммутатор или свитч

Сетевой коммутатор или свитч (от английского switch) - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI.

В отличие от концентратора (хаба), который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались.