Можно ли обойтись без коммутатора

Обновлено: 06.07.2024

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.

Для простейшей сети кроме двух компьютеров потребуются два сетевых адаптера, и соответствующим образом оконцованный кабель (коаксиальный или витая пара).

Для соединения двух компьютеров необходимы две сетевые карты с разъемом UTP (RJ-45) под витую пару, кабель категории 5 и две вилки RJ-45. Измерьте расстояние между компьютерами, учитывая геометрию пути прокладки кабеля. По длине кабель можно сделать с запасом, на случай если возникнет необходимость перестановки компьютеров.

Помните, что длина кабеля не должна превышать 100 метров!
Если все подготовлено, то можно приступать к работе.
Сначала уложите кабель, закрепите его, не допуская перекручиваний и повреждений. После этой процедуры приступайте к более важной и кропотливой работе - установке разъемов RJ-45 на кабель.
Вся сложность в установке связи между 2 сетевыми картами заключается с особой последовательности контактов при обжиме витой пары. Здесь нужно строго следовать стандартам, иначе сеть просто не будет работать.

(Подробнее смотрите: Практика - обжимаем витую пару). Сеть на 2 компьютера имеет смысл делать, если вы нашли только одного соседа для создания домашней ЛВС, если у вас в квартире есть второй компьютер, или для обмена данными с ноутбуком.

После того, как кабель обжат, можно переходить к настройке компьютеров для работы в сети. Установите сетевые карты в компьютеры, подключите кабель. Разъем на кабеле должен входить в гнездо на сетевой карте с небольшим щелчком. Загрузите компьютер, включите поддержку сети в вашей операционной системе и приступайте к решению задач, для которых собственно и соединялись два компьютера.

Используя этот вариант можно объединить до 20 компьютеров, но скорость в кабеле всего 10 Мб. Этот вариант широко использовался до массового применения кабеля (витая пара). Суммарное растояние шины 285 метров.

На концах кабеля монтируются терминаторы (согласующие сопротивления 50 Ом). Чтобы обезопасить оборудование и людей, необходимо оплетку коаксиального кабеля заземлить в одной точке . Проще всего это сделать с помощью терминатора, снабженного проводником заземления, путем подключения этого проводника к земле в розетке или к корпусу компьютера. При этом необходимо убедиться, что в розетке действительно есть земля или, что корпус компьютера заземлен.

Компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т -образного и BNC разъемов. Рекомендуется для разделки разъемов коаксиального кабеля использовать специальные инструменты.

Подключаем несколько машин по витой паре.

Развитие идеи “Сеть на 2 компьютера”, необходимость постройки сети такой топологии теперь возникает редко, в виду дешевизны и распространённости Коммутаторов.
Чем-то такая сеть напоминает 0-модемное соединение только быстрое.

Принцип действия проще всего понять из иллюстрации.

Что бы между 1 и 4 компьютером была связь 2 и 3 должны быть включены.

Раньше такие сети, построенные на одних сетевых картах, были весьма распространены, из-за высокой стоимости концентраторов. Даже выпускались специальные сетевые карты сразу с 2 разъемами. Особенно часто подобная топология встречалась в компьютерных салонах.

Имеется 2 компьютера: ПК1 и ПК2
Имеются сетевые карты в компюьтерах: СК1(пк1 ) и СК1(пк2)
Имеется коммутатор: КОММ
На данный момент схема собрана так: ПК1---СК1(пк1)---КОММ---СК1(пк2)---ПК2, простенькая домашняя локалка.
Хочу подключить к ней интернет.
Есть вариант подключения при котором будет использоватся еще одна сетевая карта: СК2(пк1)
Тогда это будет выглядеть так:
ИНТЕРНЕТ---СК2(пк1)---ПК1---СК1(пк1)---КОММ---СК1(пк2)---ПК2

Возможна ли настройка таким образом, чтобы интернет кабель включался непосредственно в коммутатор? Возможно ли настроить компьютеры так чтобы роутером становился тот из них кто подключился первым?
Компьютерами управляет WinXP, годится ли вобще эта система для роутеров? К примеру при попытке раздать интернет от 3G оператора по приведенной выше схеме возникала проблема - любой из компьютеров мог использовать интернет без потери качества, но при попытке совместного доступа в интернет скорость соединения падала в десятки раз.

Красные линии - текущее включение

1. нет
2. нет
3. Как раз самый правильный вариант использование отдельного устройства, 4-х портового роутера с возможностью подключения 3G модема. В этом случае всё просто, подключаете оба компьютера к LAN портам роутера.

В ответ на: Возможна ли настройка таким образом, чтобы интернет кабель включался непосредственно в коммутатор?

Да. Для этого надо уведомить провайдера. Он выдаст 2 IP. Возможно, захочет двойную оплату. Возможно - только полуторную, надо уточнять по услуге "сколько стоит дополнительный IP" (ну или дополнительный комп у меня дома).

В ответ на: Возможно ли настроить компьютеры так чтобы роутером становился тот из них кто подключился первым?

У вас ведь вторая карта только в одном, и интернет-кабель именно в нее включен, как вы это себе представляете?
Не выйдет.

В ответ на: Компьютерами управляет WinXP, годится ли вобще эта система для роутеров?

В ответ на: К примеру при попытке раздать интернет от 3G оператора по приведенной выше схеме возникала проблема - любой из компьютеров мог использовать интернет без потери качества, но при попытке совместного доступа в интернет скорость соединения падала в десятки раз.

Скорее всего вы некорректно настраиваете или некорректно ставите эксперимент.
Ну либо именно по части поддержки 3Г есть проблема (только где? в драйвере 3Г?)

Проще и надежнее, конечно, купить спецовый интернет-роутер. Цена вопроса 1..2 т.р.

Если провайдер выдаст 1 IP и я установлю этот IP одному из компьютеров, будет ли на нем интернет? Будет ли интернет на втором при включенном и настроенном первом?. Вопрос буквально такой - возможно ли одну сетевую карту использовать как внутреннюю и как внешнюю для интернета и локальной сети. Так чтобы провод к маршрутизатору был один.

"У вас ведь вторая карта только в одном, и интернет-кабель именно в нее включен, как вы это себе представляете?"

А если включить интернет кабель в коммутатор? Затем допустим включается ПК2 и начинает работать с интернетом как обычный пользователь(будто коммутатора нет). После чего включается ПК1, видит в сети ПК2 и считает его шлюзом доступа в интернет. В случае если ПК включаются в другом порядке роутером должен стать первый из них. Возможно понадобится пара настроек локальной сети с разными IP адресами и свойствами, запускать нужную вручную не проблема.

ЗЫ
Нет проблемы в данном единичном случае купить роутер вместо свича и разрулить проблему по правилам. Тот же дир100 стоит в открытках 750рублей. Этим решением воспользуюсь буквально на днях. Но есть проблема в понимании того что же собственно такое маршрутизация, организация малых сетей, многоуровневых сетей. В интернетах много мануалов, но найти что-то одновременно понятное и полное не получается. Разбор возникшей ситуации даст мне больше знаний, чем указание "не парьте мозг, купите роутер он за вас все сделает"

воскресенье, сентября 30, 2012

Поговорим о коммутаторах

В этой статье будут даны ответы на такие насущные и часто задаваемые вопросы как:

Что такое сетевой коммутатор, для чего он нужен? Чем он отличается от свича ( switch )?
Что такое сетевой концентратор? Чем он отличается от хаба ( hub )?
Чем отличается коммутатор от концентратора?

Если эти вопросы для вас актуальны или вы просто хотите взглянуть на мои размышления по этому поводу, то милости прошу под кат. Разобравшись с первым вопросом, перейдем ко второму. Для чего же нужны сетевые коммутаторы и концентраторы? Тут все тоже довольно просто. Рассмотрим такой пример: пусть у вас дома есть 2 компьютера, в каждом компьютере установлено по сетевой карте. Для того чтобы соединить эти два компьютера в сеть достаточно соединить их кроссоверным кабелем (а при наличии более менее современных сетевых карт даже обычным, одинаково обжатым с двух сторон, кабелем). Но что же делать, если у нас дома появляется еще один компьютер с единственной сетевой картой? Конечно, можно купить еще одну сетевую карту и установить ее в один из компьютеров, а после этого объединить все 3 ПК в сеть, но такой вариант таит в себе несколько нюансов: Более приемлемым решением данной проблемы будет являться приобретение сетевого концентратора и ли коммутатора. Данные устройства предназначены для объединения различных сетевых устройств (компьютеры, сетевые камеры, сервера), подключенных к ним, в единый сегмент сети. Если сказать еще более простыми словами, то все устройства, подключенные к коммутатору или концентратору смогут общаться между собой (пока будем считать, что это так, мы ведь еще не знаем о vlan ). Осталось ответить на последний вопрос: чем же отличается концентратор от коммутатора? Начнем с того, что концентраторы появились раньше, чем коммутаторы и являются менее умными. Фактически они представляют из себя много портовый повторитель, тоесть если концентратор принимает на один из своих портов какую то информацию (набор кадров), то он не задумывается о том для кого она предназначена и рассылает ее на все остальные свои порты. Коммутатор же обладает некоторым интеллектом и передает информацию только адресату. Для этой цели в коммутаторах существует специализированная таблица коммутации, в которой фиксируются mac адреса устройств подключенных к его портам. При получении информации с одного из портов, коммутатор анализирует ее и определяет адрес назначения. После этого просматривает свою таблицу коммутации и выбирает порт, на который ее необходимо передать. Если информация об адресе назначения отсутствует в таблице коммутации, то коммутатор действует подобно концентратору и рассылает информацию на все свои порты.

В заключение данной заметки хочется отметить о том, что в сети предпочтительнее использовать коммутаторы, нежели концентраторы. Так как они, как видно из приведенного выше описания, значительно снижают нагрузку на сегменте сети. Правда данный совет не очень актуален, так как в настоящее время найти концентраторы на прилавках магазинов достаточно сложно.

51 коммент.:

Здравствуйте! Спасибо за ваши статьи. Подскажите как подключить телевизор к интернету? Есть ноутбук с проводным интернетом.

Супер. Ваще. Какое простое и гениальное объяснение :)

Подскажите. Чем отличается "Wi-Fi Роутер" от "Wi-Fi точки доступа"?

Дома есть компьютер, ноутбук, смартфон. И один сетевой кабель(витая пара). Как это все превратить в сеть?

П,С, К этому кабель провайдер разрешает подключать только одно одно устройство с одним мак-адресом.

Wi-Fi роутер способен осуществлять маршрутизацию между двумя сетями LAN и WAN, то есть к его WAN интерфейсу подключается сеть провайдера с одной адресацией, а к его LAN интерфейсам (в том числе и к беспроводному) подключается ваша домашняя сеть с другой адресацией. Wi-Fi точка доступа осуществляет только беспроводной доступ к сети с определенной адресацией. Большинство SOHO (для дома) Wi-Fi маршрутизаторов одновременно сочtтают в себе функции маршрутизатора, точки доступа и коммутатора.

В вашем случае необходим Wi-Fi роутер, неплохое дешевое решение D-Link Dir-300.

Скажите, а как узнать МАС адрес коммутатора, к которому физически подключен (витой парой) компьютер?

1. А зачем вам это?
2. Если это управляемый коммутатор, и ему назначен IP адрес, то можете попробовать посмотреть его MAC адрес в ARP таблице своего компьютера. Для этого в консоли введите команду arp -a.
3. Если это не дорогой и не управляемый коммутатора, а тем более если это концентратор, то у него может и не быть своего MAC адреса.

11 месяцев проработал у провайдера инженером в отделе развития сетей, а доходчивое объяснение назначения маршрутизатора нашел только здесь и сейчас. спасибо, Ваши бы статьи да на Википедию вместо тамошних!

Спасибо за столь лестный отзыв.

Спасибо за статьи.
Как написал кто-то в комментариях про маршрутизатор - встретишь человека, который хорошо объясняет, и сразу хочется загрузить его вопросами.
Сетевой инженер у нас работает на другой площадке, так что мы уже не один год барахтаемся сами как можем, пытаясь понять, почему наша подсеть работает хуже, чем у других (а инженер на нас рычит по телефону. в смысле консультирует;). Пару проблем решили, но кое-что осталось.

Компьютеры (около 40 штук) подключены к целому "ветвистому дереву" из свитчей.
Вопросы у меня такие.

1)Не могу понять, будет ли в этом случае полноценно работать таблица коммутации:
а) попадались высказывания, что для всех подключенных хостов может не хватить места в таблице; при этом в документации (D-Link) пишут "таблица МАС-адресов 8k на устройство", но не пишут, сколько байтов занимает одна строка таблицы - поэтому мне непонятно, как посчитать, на сколько хостов этого хватит
б) как вообще в таблице коммутации "помещается" свитч (если MAC-адреса у свитча нет - то что попадет в таблицу? или свитч (свитчи) в таблицу вообще не попадают, и на него (на них) будут отправляться все пакеты, не нашедшие в таблице своего адресата?)

2) Компьютеры распределены по двум комнатам. В одной из них стоит компьютер, через который мы выходим в Интернет. Сейчас у нас подключение такое:
- свитч 1: комп с интернетом, свитч 12, свитч 13
- свитч 12: прочие компы в этой комнате (честно говоря, к этому свитчу - стыдно сказать - подключен еще и хаб с 3 компами; но это временно)
- свитч 13: компы в другой комнате
Можно избавиться от одного свитча:
- свитч 1: комп с интернетом, прочие компы в этой комнате, свитч 13
- свитч 13: компы в другой комнате
Но мне кажется, что тогда компы в этой комнате будут (не знаю, как это сказать на инженерном языке) иметь преимущество в получении интернет-трафика, то есть в этой комнате интернет будет работать быстрее, но зато в другой - медленнее. Так ли это? Или от свитча 12 больше вреда, чем пользы?

Дополнение. Под словами "компьютер с интернетом" (надо же было так сказануть!) имеется в виду компьютер с двумя сет.картами, настроенный для выхода в интернет, предоставляющий средствами Windows доступ к интернету для всего нашего "зверинца"

1)
а) Мне кажется если у вас всего 40 хостов, то насчет переполнения таблицы коммутации можно не беспокоится.
б)В таблицу коммутации свичи не помещаются (хотя могут помещаться их интерфейсы управления), в ней находятся только хосты, и интерфейсы устрйств имеющие MAC адреса. В данной таблице устанавливается соответствие между MAC адресами устройств в сети и портами коммутатора через которые необходимо отправлять фреймы коммутатору, чтобы они дошли до получателя.

2.Приоритет доступа к интернету врят ли будет зависеть от использования свичей в вашей ситуации, скорее от того как настроен "компьютер через который вы выходите в интернет". Избавляться от 12 свича мне кажется не стоит. А что за свичи у вас стоят?

Спасибо, в голове частично прояснилось)))

1)
а) а сколько примерно должно быть хостов, чтобы начать беспокоиться?
б) правильно ли я понимаю, что если к какому-то порту подключен не хост, а свитч, то в таблице коммутации для этого порта будет несколько строчек - по числу хостов, которые подключены к тому, второму свитчу?

2)
а)"Интернетовский" компьютер никак особо не настроен.У него есть вторая карта и второй IP, с выходом во внешнюю сеть, и в настройках Windows стоит птичка "предоставлять этот адрес (или что-то в этом роде; не помню, пишу по памяти) другим компьютерам для выхода в интернет". Еще к настройке можно отнести то, что по требованию Windows на этом компе первый IP (тот, который принадлежит нашей сети) является первым по порядку адресом (192.168.0.1) из нашего диапазона. Выход в интернет на всех компьютерах настроен через прокси (сам прокси далеко - там же, где сетевой инженер)
б)
Свитч 1 - D-link 1016,
свитч 12 - D-link 1016,
свитч 13 - D-link 1100-24 (недавно получили, возможности управления пока не освоили)

Имеет ли смысл клянчить еще D-link 1100-24, чтобы поставить его вместо свитч 1 + свитч 12? Сможем мы при такой замене извлечь что-то полезное из того, что 1100-24 управляемый?

-------------------
С Вашего позволения (если Вы против - не читайте))), опишу более подробно ту проблему, с которой мы мучаемся сейчас. Не хотелось отвлекать деталями, но, возможно, она требует других средств решения, чем проблема доступа в интернет (которую нам удалось ввести в какие-то рамки приличия). Хотим сделать, чтобы студенты во время тестирования (ФЭПО. если есть знакомые студенты - наверное, слышали про эту радость. типа "ЕГЭ для студентов") получали логины и пароли из файла. Файл лежит на сервере (громко сказано сервер - так, свалка для файлов, к которым надо иногда иметь доступ с разных компов).
Точная картина (с учетом сервера):
- свитч 1: сервер, комп с интернетом, свитч 12, свитч 13
- свитч 12: прочие компы в этой комнате
- свитч 13: компы в другой комнате
Задача - чтобы около 20 студентов обратились к файлу на сервере. Не одномоментно (они, по счастью, не роботы), но строгой очередности от них тоже ждать не приходится. Когда я пытаюсь это промоделировать - накладок никаких, либо минимальные (иногда некоторые компьютеры подвисают при открытии каталога на сервере). Но я же не Бэтмен, я бегаю между компами с конечной скоростью. Когда открывать файл начинают студенты - может возникать "армагеддон" (компьютеры, начиная примерно с третьего-шестого, злостно зависают на операции открытия каталога). Есть большое подозрение, что вероятность армагеддона выше, когда включены компьютеры в соседней комнате (не обязательно, чтобы на них работали) - но точными данными подтвердить не могу.
Стоит ли подозревать пропускную способность свитчей? Или процентов 90 вероятность, что дело в замшелом сервере с замшелой версией ОС?

Читайте также: