Что такое гибкий коммутатор

Обновлено: 02.07.2024

В этом руководстве мы постараемся ответить на несколько основных вопросов, которыми может задаться обычный пользователь . Вы узнаете, что из себя представляет switch (свитч) , какие существуют типы сетевых коммутаторов и, конечно же, основные функции и структура коммутатора.

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор LAN , или в переводе с английского switch (свитч) — переключатель, в среде компьютерных сетей подразумевает устройство , управляющее пакетным трафиком в локальной сети.

Коммутатор обычно делает это, работая на втором уровне модели TCP / IP и модели OSI / ISO. Проще говоря: Ethernet-коммутатор отвечает за передачу информации от одного устройства к другому. В результате большему количеству таких устройств не требуется напрямую связываться друг с другом.

Также необходимо уточнить, что нет такого устройства, как «интернет-свитч», позволяющий соединять устройства посредством Интернета. Коммутаторы используются только для использования в Ethernet, т.е. в локальной сети.

HUB, или сетевой концентратор, отправляет каждый полученный пакет всем подключенным устройствам, и именно получатели должны определить, направлена ли им информация. Это решение отрицательно сказывается на пропускной способности сети.

Как работает сетевой коммутатор?

Чтобы понять, как работает сетевой коммутатор, важно знать концепцию пакета. Вкратце: пакет — это небольшая часть данных, отправленных с одного устройства на другое. Максимальный размер такого пакета составляет 64 КБ, но обычно они весят намного меньше. Однако независимо от того, сколько данных несет пакет, у него всегда есть свой фрейм , в котором содержатся идентификационные данные. Именно из фрейма коммутатор считывает физические (MAC) адреса отправителя и получателя.

Маршрутизатор и коммутатор — в чем разница?

Коммутаторы используются для соединения различных устройств, таких как компьютеры, принтеры, смартфоны и т. д., в одну локальную сеть. Для соединения таких сетей используется маршрутизатор . Таким образом, основное различие заключается в работе на другом сетевом уровне.

Важным отличием также является функция NAT , которую мы не найдем в коммутаторах. На практике, однако, в настоящее время каждый стационарный домашний маршрутизатор имеет встроенный коммутатор, поэтому формально это маршрутизатор-коммутатор, даже если у него всего один LAN разъем, но есть встроенный модуль Wi-Fi.

Ничто не препятствует расширению нашей домашней или корпоративной сети за счет использования другого или даже нескольких коммутаторов. Это естественным образом приводит нас к разделению сетевых коммутаторов на разные типы.

Типы сетевых коммутаторов

«Обычный» неуправляемый гигабитный коммутатор - это простейшие устройства, работающие только на втором уровне (то есть с использованием только MAC-адресов). Они не требуют обслуживания, и поэтому не предлагают никаких вариантов конфигурации и идеально подходят для подключения больших групп устройств на определенной площади (например, компьютерный зал).
Неуправляемый интеллектуальный коммутатор - не позволяет удаленно управлять коммутаторами более высокого уровня, но он поддается настройке. Эти типы коммутаторов также часто работают на третьем уровне и в разных (виртуальных) подсетях. Они идеально подходят в качестве главного устройства для управления сетевой инфраструктурой среднего размера.
Управляемый коммутатор - тип коммутатора, которым можно управлять через выделенный порт. Управляемые коммутаторы доступны не только на уровнях L2 и L3, но и L4. Кроме того, они также могут сочетать функции интеллектуальных переключателей. Этот тип оборудования лучше всего работает в очень больших и разветвленных сетевых Ethernet инфраструктурах, где требуется централизованное управление всей сетью.

Какой свитч выбрать? Самые важные особенности, на которые стоит обратить внимание

Для типичной офисной работы или домашнего использования скорость 1 Гбит/с и гигабитный коммутатор прослужат очень долго. Однако для работы непосредственно на корпоративном NAS*, ввиду большой загруженности, может быть рекомендована пропускная способность до 10 Гбит/с. Здесь также необходимо проверить стандарт, по которому работают наши принимающие устройства, чтобы не переплачивать за производительность, которую мы все равно не будем использовать.

Конечно, есть еще много параметров, но они зависят от специфики нашей сети — например, от размера таблицы MAC-адресов.

Когда нужно покупать свитч для дома

В ситуации, когда мы хотим в полной мере использовать продвинутый домашний NAS, а маршрутизатор предлагает только 1GbE, покупка даже многопортового коммутатора 2.5GbE станет отличным решением . После установки выбранные устройства могут быть подключены друг к другу в более современном стандарте, и только после этого коммутатор может быть подключен к маршрутизатору.

Свитчи для компании или корпорации

Использование коммутаторов просто необходимо для больших локальных сетей. В крупных компаниях за сеть обычно отвечает сетевой администратор, который очень хорошо знает, что такое коммутатор (и вам не нужно объяснять ему, для чего нужен коммутатор). Именно этому человеку следует предоставить возможность выбирать подходящее оборудование для расширенной сети. Это позволит избежать проблем с работой компьютерной сети.

Теперь вы знаете, что из себя представляет сетевой коммутатор, какие существуют типы свитчей и, конечно же, основные функции и структуру коммутатора. Надеюсь, статья была для вас полезной.

Термин " Softswitch " был придуман при разработке интерфейса между интерактивной речевой системой ( IVR ) и АТС с коммутацией каналов в операторской компании MCI . На данном этапе развития Softswitch исполнял функции контроллера транспортного шлюза MGC ( Media Gateway Controller ) и Call Agent . Также на базе разработок специалистов из компаний Bellcore и Level3 Communication в IETF была создана первая спецификация протокола управления шлюзами MGCP ( Media Gateway Control Protocol ), которая является одной из ветвей родословной Softswitch . Другой предшественник Softswitch – привратник GK. На сегодняшний момент существует достаточное количество определений Softswitch , поэтому, для лучшего понимания, разумнее перечислить основные функции Softswitch .

Дорогостоящие традиционные АТС в единой структуре объединяют функции коммутации, функции управления обслуживанием вызовов, услуги и приложения, а также функции биллинга. Такая АТС представляет собой монолитную, закрытую системную структуру, как правило, не допускающую расширения или модернизации на базе оборудования других производителей.

Революционное изменение принес Softswitch . Он в корне изменил традиционную закрытую структуру систем коммутации, используя принципы компонентного построения сети и открытые стандартные интерфейсы между тремя основными функциями: коммутации, управления обслуживанием вызовов, услуг и приложений. В такой открытой, распределенной структуре могут применяться функциональные компоненты разных производителей (рис. 5.1).

Согласно эталонной архитектуре Softswitch , разработанной консорциумом IPCC ( International Packet Communication Consortium), в ней предусматривается четыре представленные на рис. 5.2 функциональные плоскости:

транспортная;
управления обслуживанием вызова и сигнализации;
услуг и приложений;
эксплуатационного управления.

Транспортная плоскость

домен транспортировки по протоколу IP;
домен взаимодействия;
домен доступа, отличного от IP.

Домен транспортировки по протоколу IP (IP transport domain) поддерживает магистральную сеть и маршрутизацию для транспортировки пакетов через сеть IP-телефонии. К этому домену относятся такие устройства, как коммутаторы, маршрутизаторы, а также средства обеспечения качества обслуживания (QoS).

Домен взаимодействия (Interworking Domain) включает в себя устройства преобразования сигнальной или пользовательской информации, поступающей со стороны внешних сетей, в вид, пригодный для передачи по сети IP-телефонии, а также обратное преобразование. В этот домен входят такие устройства, как шлюзы сигнализации ( Signaling Gateways ), обеспечивающие преобразование сигнальной информации между разным транспортными уровнями; транспортные шлюзы, или медиашлюзы ( Media Gateways ), выполняющие функции преобразования пользовательской информации между разными транспортными сетями и/или разными типами мультимедийных данных; шлюзы взаимодействия (Interworking Gateways), обеспечивающие взаимодействие различных протоколов сигнализации на одном транспортном уровне.

Домен доступа, отличного от IP (Non-IP Access Domain), предназначен для организации доступа к сети IP-телефонии различных IP-несовместимых терминалов. Он состоит из шлюзов Access Gateways для подключения учрежденческих АТС, аналоговых кабельных модемов, линий xDSL , транспортных шлюзов для мобильной сети радиодоступа стандарта GSM/3G, а также устройств интегрированного абонентского доступа IAD (Integrated Access Devices ) и других устройств доступа. IP-терминалы непосредственно подключаются к домену транспортировки по протоколу IP без участия Access Gateway.

Плоскость управления обслуживанием вызова и сигнализации

Плоскость услуг и приложений

Плоскость услуг и приложений (Service & Application Plane ) содержит логику выполнения услуг и/или приложений в сети IP-телефонии и управляет этими услугами путем взаимодействия с устройствами, находящимися в плоскости управления обслуживанием вызова и сигнализации. Плоскость услуг и приложений состоит из таких устройств, как серверы приложений Application Servers и серверы дополнительных услуг Feature Servers. Она может также управлять специализированными компонентами передачи пользовательской информации, например, медиасерверами, которые выполняют функции конференц-связи, IVR и т.п.

Плоскость эксплуатационного управления (Management Plane ) обеспечивает функции включения/выключения абонентов и услуг, эксплуатационной поддержки, биллинга и другие функции технической эксплуатации сети. Плоскость эксплуатационного управления может взаимодействовать с некоторыми или со всеми другими тремя плоскостями либо по стандартному протоколу (например по протоколу SNMP), либо по внутренним протоколам и через интерфейсы API.

Рассмотрение процесса проектирования распределенного абонентского концентратора на мультисервисной сети. Расчет емкостных показателей подключения шлюзов к транспортной сети. Исследование и характеристика схемы архитектуры оборудования softswitch.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	19.12.2017
Размер файла	495,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Исходные данные для выполнения курсового проекта. Вариант 5

6 сетей доступа

5 (для задания 2)

В современном мире телекоммуникаций, когда развитие технологий происходит невероятно высокими темпами, задача создания сетей связи с интеграцией речи, данных и мультимедиа контента на основе IP-сетей имеет первостепенное значение. Преимущество IP-сетей заключается в их надежности, широкой полосе пропускания, а так же высокой степени распространенности. Повсеместный переход на оборудование нового поколения позволяет открыть новые горизонты в сетевой и телефонной индустрии, увеличить приток новых клиентов и увеличить доходность предприятий связи за счет использования прогрессивных, до настоящего времени редко используемых технологий.

Данный курсовой проект рассматривает необходимость модернизации существующей ТфОП. Использование технологии NGN (next generation networks) позволяет внедрить принципы компонентного построения сети и открытые стандартные интерфейсы между тремя основными функциями: коммутации, управления обслуживанием вызовов, услуг и приложений. В такой открытой распределенной структуре существует возможность свободного использования функциональных компонентов разных производителей. Также, несомненным плюсом данной технологии является ее дешевизна и высокая отказоустойчивость сети в целом.

Целью курсового проекта является проектирование распределенного абонентского концентратора на мультисервисной сети

Задачи курсового проекта:

- изучить архитектуру, сетевые элементы, протоколы сигнализации NGN;

- дать характеристику сети NGN и оборудования, применяемого на сети, протоколов, используемых в технологии NGN

- рассчитать емкостные показателей подключения шлюзов к транспортной сети;

- рассчитать параметры узла Softswith, производительность и параметры подключения к транспортной сети;

- представить структурную схему фрагмента сети NGN;

- рассчитать транспортный ресурс I-CSCF.

1. Краткая характеристика сети NGN

NGN (сеть следующего поколения) представляет собой универсальную многоцелевую сеть, предназначенную для передачи речи, изображений и данных с использованием пакетной коммутации. Сеть NGN обеспечивает качество обслуживания, необходимое для различных видов телекоммуникационного трафика. Особенностью сети является то, что передача и маршрутизация пакетов и элементы оборудования передачи (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройств и логики управления вызовами и услугами.

Использующаяся в сети логика поддерживает все типы услуг в пакетной сети, начиная от базовой телефонной связи и заканчивая передачей данных, изображений, мультимедийной информации, широкополосными приложениями и приложениями управления. Указанные особенности отличают сети NGN от обычных телефонных и IP-сетей, наиболее широко распространенных в мире телекоммуникаций. Сети NGN, будучи результатом слияния сети Интернет и телефонных сетей общего пользования, объединяют в себе их лучшие черты.

- адаптируемость для передачи трафика любого вида, что можно сравнить с адаптируемостью сети интернет в противоположность отсутствию гибкости ТфОП в передаче данных (это особенно важно, если учитывать, что на передачу данных уже на данный момент приходится до 90% телекоммуникационного трафика).

- гарантированное качество голосовой связи и критически важных приложений передачи данных; В этом случае сеть NGN обладает надежностью ТфОП в противоположность негарантированному качеству связи сети интернет.

- низкая стоимость передачи в расчете на единицу объема информации приближается к стоимости передачи данных в сети интернет, а не ТфОП (общий объем трафика данных и голосового трафика каждый год утраивается).

В отличие от традиционных сетей в структуре NGN образован дополнительный слой управления коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью гибкого коммутатора - «Softswitch», который должен поддерживать трансляцию основных протоколов VoIP в протоколы традиционных сетей. Поэтому для сопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей «Softswitch» должен отвечать следующим требованиям:

- работать с протоколами сигнализаций различной архитектуры и взаимодействовать с медиашлюзами, обеспечивающими передачу голосовой, сигнальной информации, данных, IP-телефонии и других видов трафика;

- поддерживать все разнообразие сигнализаций - ОКС-7, DSS1, ВКС и др., поскольку с точки зрения телефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализации ОКС-7;

- поддерживать все протоколы IP-телефонии (H.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять их конвертацию из одного протокола в другой, так как для пакетных сетей он является устройством управления медиашлюзами и контроллером сигнализаций.

Таким образом, оборудование программной коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса, конвертера сигнализации, который преобразует протоколы сигнализации как в сети с коммутацией каналов: ОКС-7, DSS1, V5, CAS, так и в сети пакетной коммутации - протоколы IP-телефонии: H 323, SIP, MGCP, MEGACO/ H.248.

Гибкий коммутатор - это программно-аппаратный комплекс, «мозг» новой сети, предназначенный для управления обработкой телефонных вызовов, происходящих в различных сетях, в том числе в сетях с коммутацией пакетов, он аккумулирует весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на периферии, лишены интеллекта и полностью подконтрольны гибкому коммутатору, что в целом способствует лучшей управляемости и масштабируемости сети.

Поэтому применение гибких коммутаторов с точки зрения построения сети является технологической инвестицией в будущее, так как ОКС-7 поддерживает сегодня работу в ТфОП, и только островки новых пакетных сетей сигнализируются с применением IP-протоколов. Структурная схема NGN представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема NGN.

2. Характеристика оборудования softswitch

Softswitch реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложения, сбору статистической информации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др.

Softswitch является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.

Softswitch можно классифицировать как систему коммутации пакетов со специализированными линейными окончаниями, реализующими парадигму "клиент-сервер" и системой сигнализации, ориентированной на использование IP-адресации и предоставление услуг мультимедиа.

Гибкий коммутатор ориентирован на обслуживание трафика с высокой долей мультимедиа, поэтому на абонентской стороне используются адаптеры соответствующих протоколов (H.323, SIP). Для взаимодействия с серверами различных типов (файловых, баз данных, RAS, DHCP и пр.) в составе ГК имеются соответствующие универсальные интерфейсы.

Контроллер MG (Media Gateway Controller) обеспечивает работу ГК через сигнальные и пограничные шлюзы, обеспечивая коммутационную "прозрачность" составных сетей с фрагментами NGN.

Во всех типовых ГК обязательно закладывается возможность решения задач управления эксплуатацией, в том числе с использованием внешних средств. С внешнего сервера управления могут также решаться вопросы конфигурирования ГК.

Предоставление ДВО может осуществляться ГК самостоятельно либо совместно с сервером приложений. Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть реализованы функции SP/STP сети СС 7, SSP интеллектуальной сети и пр.

Производительность ГК различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется, с одной стороны, резкими перепадами объема и темпа поступления пользовательской и сигнальной информации от разных источников, с другой - различием соответствующих алгоритмов обработки сигнальной информации.

Важную роль в архитектуре NGN играют шлюзы (Gateways), используемые как для доступа к сети, так и для сопряжения с существующими информационными инфраструктурами. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию: сигнальной информации сетей с коммутацией каналов в сигнальную информацию пакетных сетей; формат пользовательской информации в вид, принятый в пакетной транспортной системы NGN, то есть пакеты IP, ячейки АТМ или кадры MPLS. Схема архитектуры Softswitсh представлена на рисунке 2.

В соответствии с выделенными задачами используются различные программные и аппаратные конфигурации шлюзового оборудования:

- сигнальные шлюзы (Signaling Gateway, SG), используемые только в интересах управления установлением соединений;

- транспортные шлюзы (Media Gateway, MG), применяемые для сопряжения взаимодействующих сетей по форматам передачи пользовательских данных;

- транкинговые шлюзы (Trunking Gateway, TGW), обеспечивающие совместное выполнение функций MG и SG;

- шлюзы доступа (Access Gateway, AGW), играющие роль MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;

- резидентные шлюзы доступа (Residential Access Gateway, RAGW), позволяющие подключать к NGN пользователей, использующих терминальное оборудование СТфОП/УЦСИС.

- Основными характеристиками шлюзов являются:

- емкость, определяемая числом обслуживаемых физических/логических каналов, портов, АЛ и пр.;

- производительность, измеряемая числом сигнальных или информационных примитивов, обработанных устройством в единицу времени;

- перечень реализуемых протоколов;

- перечень поддерживаемых интерфейсов.

Конструктивное и функциональное исполнение шлюзов может быть самым разнообразным: от отдельных аппаратно-программных устройств до программных модулей типовых телекоммуникационных средств, например АТС, ГК, маршрутизатор IP и пр.

Из рассмотренного следует, что открытость интерфейсов между уровнями коммутационной среды, являющаяся, по мнению разработчиков, достоинством технологии NGN, привела к необходимости использования в сети дополнительного комплекса ассоциирующий устройств.

Рисунок 2 - Схема архитектуры Softswitch

3. Характеристика протоколов сигнализации сети NGN

Архитектура Softswitch изначально разрабатывалась для применения в сетях NGN. Но не все сети являются таковыми, поэтому необходимо осуществлять также взаимодействие с сетями, построенными ранее. Обмен информацией между объектами как внутри сети, так и между разными сетями происходит при помощи различных протоколов сигнализации. Для обеспечения возможности такого взаимодействия, Softswitch поддерживает раз личные виды сигнализации: для управления соединениями, для взаимодействия Softswitch между собой, для управления транспортными шлюзами.

3.1 Протокол SIP

Протокол инициирования сессий SIP (Session Initiation Protocol) предназначен для установления, модификации, разрушения речевых и мультимедийных соединений в сеансах IP-телефонии (VoIP), мультимедийной конференц-связи и передачи данных в сети NGN. Протокол SIP является протоколом типа «клиент-сервер», включает текстовые запросы и отклики, содержащие поля заголовков, в которых передается информация об обслуживании и характеристиках соединения. В типовом варианте SIP применяется поверх протоколов UDP. Протокол SIP применяется также для взаимодействия оконечных устройств (например, SIP-телефонов) с пакетной сетью.

3.2 Технология H.323

Сети на базе протоколов H.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на IP-сети. Рекомендация H.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который включает в себя три основных: протокол взаимодействия оконечного оборудования с привратником RAS, протокол управления соединениями H.225 и протокол управления логическими каналами H.245.

Цель Н.323 - обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. В число «объектов» H.323, как они названы в стандарте, включаются терминалы, мультимедийные шлюзы, устройства управления многоточечными конференциями и контроллеры зоны Gatekeeper.

Протокол управления шлюзами MGCP (Media Gateway Control Protocol) основан на обсуждавшемся выше принципе декомпозиции, согласно которому шлюз разбивается на отдельные функциональные блоки: транспортный шлюз MG, устройство управления MGC и шлюз сигнализации SG. Сам MGCP является внутренним протоколом, поддерживающим обмен информацией между функциональными блоками распределенного шлюза. MGCP, будучи протоколом управления шлюзами, не предназначен для управления соединениями с участием терминального оборудования пользователей (IP-телефонами). Это означает, что в сети, построенной на базе протокола MGCP, для управления терминалами должен присутствовать привратник или SIP-сервер.

3.4 Протокол H.248/Megaco

Протокол BICC представляет собой протокол управления обслуживанием вызова, предполагавшийся для использования между «обслуживающими узлами» Название протокола расшифровывается как Bearer Independent Call Control, т.е. протокол управления обслуживанием вызова, независимый от услуг доставки информации. BICC базируется на подсистеме ISUP стека ОКС7. Это сделано для того, чтобы обеспечить согласование протокола с существующими услугами и сетями TDM. Протокол независим от транспортной технологии и использует уже существующие сигнальные протоколы для установления соединений на транспортном уровне.

4. Расчет параметров шлюза доступа, необходимого количества шлюзов

Определим нагрузку, поступающую от различных абонентов на шлюз доступа. абонентский концентратор softswitch

Общая нагрузка от абонентов ТфОП:

Y_pstn = y_pstn * N_pstn = 0.1*12000=1200 (Эрл).

Общая нагрузка от абонентов ISDN:

Y_ISDN = y_ISDN * N_ISDN = 0.2*800=160 (Эрл).

Сетевой коммутатор — это электронный прибор, объединяющий несколько компьютеров и/или других цифровых устройств в локальную сеть и позволяющий им обмениваться данными. Имеет ещё одно распространённое название — свитч, которое происходит от английского слова switch (коммутатор, переключатель).

Что такое свитч простыми словами

С каждым годом нас окружает всё больше и больше компьютеров, ноутбуков, мобильных и других цифровых устройств. Они используются дома, в офисах, административных и многих других помещениях. Становится всё более актуальной проблема их соединения для передачи данных — такого, которое избавило бы от необходимости переносить информацию, например, на USB-флешке. В недавнем прошлом её решали с помощью концентраторов, но к настоящему моменту их почти вытеснили более интеллектуальные устройства — сетевые коммутаторы, или свитчи. Говоря простыми словами, это — устройства, позволяющие объединить несколько компьютеров в сеть и играющие в ней роль её ядра. Это действительно удобно, причём в самых разных ситуациях:

на предприятии или в офисе, в котором установлено большое количество компьютеров, сетевых принтеров и другой цифровой техники;

в небольшой домашней локальной сети — к примеру, состоящей из нескольких компьютеров, ноутбука и современного телевизора;

в составе масштабной системы видеонаблюдения с большим количеством камер;

в промышленной сети с многочисленными датчиками, контролирующими техпроцессы и передающими данные на диспетчерский пункт;

вомногих других случаях.

Принцип работы коммутатора

За вопросом о том, что такое коммутатор, закономерно следует ещё один: по какому принципу он работает? Всё одновременно и просто, и сложно. Свитч получает данные от обращающихся к нему устройств и постепенно заполняет таблицу коммутации их MAC-адресами. При последующих обращениях коммутатор считывает адрес устройства-отправителя, анализирует таблицу коммутации и определяет по ней, на какое устройство нужно переслать данные. Прочие компьютеры при этом не «знают» о факте передачи информации, поскольку она не имеет к ним отношения. Благодаря этому обеспечивается работа сети в так называемом полнодуплексном (full duplex) режиме.

Выше был описан принцип действия так называемого неуправляемого коммутатора, который работает на втором (канальном) уровне OSI. Помимо таких, существуют более продвинутые модели, работающие на третьем и четвёртом уровнях. Они значительно функциональнее, поскольку допускают ручное управление (в частности, через интерфейс командной строки), поддерживают QoS, VLAN, зеркалирование, обнаружение штормов трафика, ограничение скоростей передачи данных для разных портов и многие другие полезные функции. Такие устройства включают в состав сложных и разветвлённых сетей — в частности, тех, что развёрнуты на больших предприятиях.

Режимы коммутации

Есть три режима, в которых свитч передаёт данные узлам-адресатам. Ключевые особенности каждого режима — степень надёжности передачи и связанное с ней время ожидания.

Первый режим называется Cut-Through — сквозной. Свитч принимает данные, считывает из них только адрес узла-получателя и без каких-либо дополнительных проверок отправляет их по назначению. Время ожидания в этом случае минимально, но возникает вероятность передачи данных с ошибками.

Второй режим называется Store and Forward — с промежуточным хранением. Коммутатор не только считывает адрес получателя, но и анализирует всю поступившую информацию с целью поиска ошибок. Лишь после этого данные передаются по назначению. Время ожидания в сравнении с предыдущим режимом увеличивается — оно необходимо свитчу для проверки.

Третий режим называется Fragment-Free — бесфрагментный, или гибридный. Он представляет собой сочетание двух описанных выше режимов. Коммутатор принимает кадр данных, считывает адрес получателя, а затем проверяет информацию на предмет ошибок, но не всю, а лишь первые 64 байта. После проверки свитч отправляет данные получателю.

Условия передачи данных непостоянны — они меняются со временем. Полезно иметь коммутатор, в котором реализована адаптивная подстройка под эти условия. В начале работы такое устройство включает сквозной режим коммутации для всех портов. Затем те порты, на которых появляется слишком много ошибок, автоматически переводятся в гибридный (бесфрагментный) режим. Наконец, если и после этого ошибок остаётся слишком много, порты переводятся в режим с промежуточным хранением данных.

Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)

В недавнем прошлом были широко распространены концентраторы (hub). Эти устройства работают на основе широковещательной модели. Выражаясь проще, концентратор, принимая сетевой трафик, просто рассылает его всем без исключения подключенным к нему устройствам. Функция определения адресата, которая есть в коммутаторе, в нём не реализована, и в этом — основное отличие hub от switch. Широковещательная передача данных таит как минимум два подводных камня: во-первых, она сильно загружает сеть и заметно замедляет передачу данных, во-вторых, она влечёт риск появления большого количества ошибок, особенно — при добавлении в сеть новых компьютеров. Использование сетевых коммутаторов избавляет от этих проблем — и именно поэтому эти устройства к настоящему времени почти вытеснили собой концентраторы.

Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)

Коммутатор более функционален, чем концентратор, но ещё больше функций реализовано в маршрутизаторе (или, как его ещё называют, роутере). Это устройство работает на третьем уровне OSI и отвечает не только за распределение трафика по узлам-адресатам, но и за связь между разными сетями с отличающимися архитектурами. В его память записана таблица маршрутизации, на основе данных из которой router решает, куда следует переслать поступивший пакет данных. Пересылка выполняется в соответствии с правилами, заданными администратором при настройке маршрутизатора.

Роутер позволяет снизить загрузку сети, разделяя её на широковещательные домены и фильтруя пакеты. Он даёт возможность объединить Ethernet-сеть и соединения WAN — например, для организации выхода в Интернет. В этом случае маршрутизатор не только транслирует адреса, но и играет роль межсетевого экрана, обеспечивая тем самым информационную безопасность. По сути, любой маршрутизатор — это миниатюрный компьютер с большим количеством настраиваемых параметров. К слову, именно поэтому роль роутера может играть любой персональный компьютер — при условии, что на нём установлено и настроено специализированное программное обеспечение для маршрутизации.

Как выбрать коммутатор

В продаже представлено великое множество моделей коммутаторов, которые существенно отличаются друг от друга как по функциональности, так и по цене. IT-специалисту нужно знать основные характеристики свитчей (читай — критерии выбора).

Базовая скорость передачи

В большинстве случаев в характеристиках коммутаторов указано сразу несколько значений скорости (пример записи — 10/100 Мбит/сек). Нужно ориентироваться на высшее значение — это максимум для данного устройства. Если данные будут поступать на свитч со скоростью меньшей, чем этот максимум, он автоматически подстроится под неё. Модели верхнего ценового диапазона могут работать на скоростях 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек. Принимайте во внимание особенности вашей сети и характеристики входящих в неё устройств и делайте правильный выбор.

Количество портов

В продаже представлены модели с количеством портов от 5 до 48. Выбирайте свитч с учётом не только фактического количества устройств, которые будут к нему подключены немедленно, но и перспективы расширения сети в будущем. Опыт показывает, что для сетей, развёрнутых дома и в небольших офисах, оптимальны коммутаторы с количеством портов от 5 до 15. Для предприятия подойдёт устройство с количеством портов от 15 до 48.

Исполнение (способ установки)

настольные коммутаторы. Это — компактные модели для небольших сетей. Они не вызывают ни малейших сложностей при установке — их можно просто положить на стол;

настенные модели. Также сравнительно компактны, однако имеют специальные пазы, позволяющие зафиксировать их на стене. Как показывает опыт, многие настенные свитчи можно и не крепить на вертикальном основании, а просто положить на стол;

стоечные коммутаторы. В эту категорию входят наиболее продвинутые модели для предприятий, которые устанавливаются в стандартную 19-дюймовую стойку для телекоммуникационного оборудования.

Возможность управления

Одну категорию образуют неуправляемые коммутаторы. Они не позволяют выполнить тонкую настройку, что минус для крупного предприятия, но плюс для использования дома или в небольшом офисе. Неуправляемые модели, как правило, компактны и имеют невысокую стоимость.

Ко второй категории относятся управляемые модели. Они допускают гибкую настройку с помощью специализированного ПО или web-интерфейса. Администратор может менять многочисленные параметры управляемого коммутатора — приоритеты подключенных устройств, общие параметры сети и другие. Такие модели хорошо подходят для использования в сложных и разветвлённых сетях, однако для их настройки нужны специальные познания и определённый опыт.

Поддержка PoE

Выбирайте коммутатор с этой функцией, если вам нужна подача питания к устройствам непосредственно по сетевому кабелю (витой паре). Один из возможных примеров — IP-камеры, включенные в локальную сеть. PoE (Power over Ethernet) — очень удобная функция: она избавляет от необходимости использовать силовые кабели, нисколько не снижая качество передачи данных.

Наличие портов SFP

Свитч с такими портами понадобится, если нужно соединить его с другими коммутаторами или устройствами более высокого уровня. Обратите внимание: SFP — это лишь порт, в него нужно предварительно установить специальный модуль, который, в свою очередь, даст возможность нестандартного подключения (например, по оптоволокну).

Наличие функции энергосбережения

Коммутаторы с такой функцией становятся всё более востребованными — играет роль растущий интерес к защите экологии. Эти интеллектуальные модели следят за подключенными к ним устройствам, выявляют неактивные порты и временно переводят их в спящий режим. Производители утверждают, что функция энергосбережения, реализованная в свитчах, позволяет сэкономить до 80% (!) электроэнергии.

Поддержка VLAN

Выбирайте модель с такой функцией, если нуждаетесь в логическом разграничении отдельных участков локальной сети. Вы сможете создать свои сегменты для разных отделов, подразделений и филиалов компании, организовать сеть общего доступа.

Наличие функции сегментации трафика

Коммутаторы с такой функцией позволяют настраивать порты или их группы так, чтобы они были полностью отделены друг от друга, но при этом имели доступ к серверу.

Поддержка стекирования

Устройство с такой функцией понадобится, если вам нужно создать единый логический коммутатор с количеством портов большим, чем 48. Несложно понять, что поддержка стекирования требуется в масштабных, разветвлённых сетях, развёрнутых на крупных предприятиях.

Наличие защиты от широковещательного шторма

Одно из частных проявлений такого шторма — DDoS-атака на локальную сеть. Если в последнюю входит обычный коммутатор без защиты от широковещательного шторма, в результате атаки вся сеть может попросту «лечь». Модели, в которых такая защита реализована, выявляют флуд и своевременно отсекают его, благодаря чему сеть остаётся стабильной.

Читайте также: