Свитч как правильно называется
Коммутатор или свитч: функции и особенности сетевого устройства
Коммутатор (свитч) — представляет собой сетевое оборудование, основная функция которого заключается в организации локального интернет-модуля для единичной рабочей структуры. Коммутатор, несомненно, является одним из главных компонентов локальной сетки, обуславливая ее специфические возможности почти во всем.
Функции и особенности работы оборудования
Свитчи применяются для организации простой локальной связи и имеют некоторые особенности работы. К примеру, коммутаторы способны производить аналитический срез информационного пакета и отправлять сведения непосредственно абоненту, а не распространять по всем пользователям локальной сети, как поступает концентратор. В чем же практичность? Нагрузка, направленная на сервер в этом случае, снижается, причём производительность возрастает. Особо важным является факт надежности при транспортировке данных. Передача информации осуществляется таким образом, что для всех участников локальной сети, кроме адресата, информация закрыта и ее невозможно заполучить просто так.
Особенности работы оборудования осуществляется на канальном режиме устройства OSI, что обеспечивает объединение узлов на МАС-адресе. Отдельный порт отображается по уникальному МАС-адресу.
В процессе работы коммутатор фиксирует в памяти структуру из МАС-адресов, существующих в рамках сетки. Данная таблица заполняется до тех пор, пока на все сетевые порты не поступит комплект сведений. Затем все интернет-порты, расположенные в рамках системы получат свои МАС-адреса. Тем самым, комплекты данных достигают получателей по МАС-адресам и не перенаправляются другим пользователям сети. А когда происходит перезагрузка коммутатора, обнуляются все данные и перезаписываются снова.
Виды коммутаторов (свитчей)
Сетевое оборудование подразделяются на два варианта, все из них имеют особые отличительные характеристики:
1. Управляемые коммутаторы. Механизмы с большим количеством функций, которые различаются и основываются на потребностях отдельной локальной группы. Руководство производится при помощи специального SNMP протокола, находящегося внутри системы либо с применением определенной консоли. Контролируемые свитчи также делятся на два подтипа: смарт коммутаторы и промышленные. Первые расположены где-то рядом с механизмами, как с управляемыми, так и с неуправляемыми. Имея большое количество опций, они очень дорогие и сложные в управлении. Вторые имеют другое название «полностью управляемые коммутаторы», при этом они обладают большим числом функций и характеристик.
2. Неуправляемые коммутаторы. Очень часто применяются в маленьких организациях, дома. Такой тип оборудования позволяет нескольким серверам взаимодействовать между собой и другими модулями сети. Например, ноутбук подключен к принтеру, или сканеру и т.п. Неуправляемый механизм не требует дополнительной настройки или руководства определенного программного обслуживания либо других приложений. Такие свитчи очень легко монтируются и применяются. Чтобы механизм заработал достаточно подсоединить кабель. Очень удобный вариант для предприятий небольшой или средней сети.
Режимы работы коммутатора
Помимо особенностей, оборудование различается и по режимам работы, которые между собой разнятся периодами времени поступления и безопасности передаваемой информации.
Так, выделяют следующие режимы:
Свитч и коммутатор одно и тоже
Кандидату на должность системного администратора часто задают вопросы про отличия маршрутизатора от коммутатора или роутер от свитча. А иногда могут подловить на вопросе об отличии хаба от сетевого концентратора. Предлагаю разобраться в названиях сетевых устройств и их различиях.
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).
Концентратор 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.
То есть это устройство, которое фильтрует и пересылает пакеты между сегментами локальной сети.
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.
Все маршрутизаторы имеют порт WAN, который подключается к внешнему источнику для доступа в Интернет. Некоторые устройства более высокого класса также будут иметь встроенный настраиваемый аппаратный межсетевой экран и другие продвинутые сетевые возможности.
Большое количество специализированной техники, практически не отличающейся друг от друга внешне, нередко вызывает путаницу в терминах. Рассмотрим, чем отличается коммутатор от маршрутизатора и как используются эти устройства.
Коммутатор
Коммутатор — это устройство, которое соединяет между собой несколько узлов одной компьютерной сети. Такими узлами могут быть как собственно компьютеры, так и другие устройства: принтеры, серверы и так далее. Коммутатор способен передавать информацию от отправителя к получателю только в пределах этой локальной сети. Такое взаимодействие называется вторым (канальным) уровнем сетевой модели OSI.
Распространённое название для коммутатора — свитч (от английского to switch — «переключать»).
Сетевой коммутатор создаёт сеть из нескольких подключённых устройств, которые называют узлами
Принцип работы
Принцип работы коммутатора основан на мостовых технологиях. Данные, поступающие от одного узла сети, передаются прямо узлу-получателю. Последний при этом определяется при помощи специальной таблицы коммутации, в которой устройство хранит МАС-адреса узлов. Таким образом обеспечивается скорость и безопасность сетевого соединения.
Раньше вместо коммутатора использовались концентраторы. Эти устройства реализовывали первый уровень сетевой модели OSI — они передавали данные от отправного узла всем остальным, находящимся в сети. Этот подход морально устарел, поскольку требовал от каждого из узлов сети обработки всего трафика, независимо от того, кто был получателем пакета данных.
Коммутатор оснащён портами одного типа — LAN (Local Area Network), которые подходят для соединения локальных устройств, физически расположенных близко друг к другу.
Маршрутизатор
Чаще всего маршрутизатор называют роутером (хотя более правильная транслитерация — «раутер»). Это устройство предназначено для соединения нескольких сетей различных архитектур. Это значит, что маршрутизатор способен подключить вашу персональную домашнюю сеть к глобальной сети (интернету). Такое взаимодействие — это третий (сетевой) уровень модели OSI.
Особенность маршрутизатора — это возможность настройки правил передачи данных. Чаще всего это делается при помощи специального веб-интерфейса, доступ к которому осуществляется через браузер.
Практически все бытовые интернет-провайдеры используют подобный веб-интерфейс, чтобы позволить пользователю или администратору настраивать правила работы роутера
Безопасность этого устройства обеспечивается наличием встроенного брандмауэра, а также фильтрацией пакетов данных. Ещё одна распространённая дополнительная функция — беспроводная точка доступа Wi-Fi.
Бытовой маршрутизатор часто оснащён беспроводной точкой доступа
Маршрутизаторы используют не только для выхода в интернет. Крупные компании нередко выбирают роутер, чтобы снизить нагрузку локальной сети, разделив её на широковещательные домены или домены коллизий.
Принцип работы
Если коммутатор использует таблицу коммутации для определения узлов сети, то маршрутизатор применяет таблицу маршрутизации. Она более сложна, чем коммутаторный аналог, и содержит такие данные, как адрес, маску сети назначения, шлюз, интерфейс и метрику всех устройств сети, включая другие маршрутизаторы. При помощи этой таблицы роутер способен определить самый короткий путь передачи данных от одного устройства сети (например, сервера какого-либо сайта) до другого (к примеру, вашего персонального компьютера).
Маршрутизация (то есть определение атрибутов узлов в таблице) бывает динамической и статической. В быту чаще всего используется первый вариант — он прост, не требует от пользователя особой настройки сети. Маршрутизатор самостоятельно назначает динамические IP-адреса подключённым устройствам, используя протокол DHCP. Сам роутер при этом получает IP-адрес от внешнего провайдера. Статическая же маршрутизация позволяет чётко задать адреса для каждого устройства в сети. Этот метод используется для защиты пакетов данных и предупреждает их получение «неправильными» адресатами.
Бытовой маршрутизатор оснащён несколькими портами LAN и одним WAN (Wide Area Network). В WAN-порт подключается сетевой кабель от провайдера, обеспечивающий доступ в интернет. В LAN-порты подключают компьютеры пользователей.
Бытовой роутер, как правило, оснащён только одним WAN-портом, через который роутер связывается с глобальной сетью
При помощи веб-интерфейса можно ограничить доступ в интернет устройствам, подключённым к конкретным LAN-портам. При этом доступ к локальной сети у этих компьютеров останется.
В чём разница
Теперь, когда мы знаем основные характеристики и особенности маршрутизатора и коммутатора, выделить их различия несложно:
Можно сделать несложный вывод — коммутатор использовать в качестве маршрутизатора нельзя, а вот маршрутизатор выполняет функции коммутатора. Если отключить доступ к интернету, то роутер будет абсолютно аналогичен обычному свитчу.
Коммутатор и маршрутизатор — внешне похожие устройства, которые выполняют различные функции. Зная их особенности и функции, нетрудно отличить одно от другого.
Самостоятельный сетевой хаб — вещь почти архаичная, и на смену ему давно пришел коммутатор-свитч. Но чтобы оценить его возможности, иметь представление о работе хаба все же приходится, особенно учитывая, что сегодня он часто бывает составной частью другого оборудования.
Определение
Хаб — сетевой концентратор, обеспечивающий объединение нескольких компьютеров в единую локальную сеть и обмен данными между ее узлами на первом уровне сетевой модели OSI.
Коммутатор — сетевое устройство, обеспечивающее объединение нескольких компьютеров в локальную сеть на втором уровне сетевой модели OSI.
Сравнение
Разница между сетевым концетратором-хабом и сетевым коммутатором заключается в способе передачи данных. Хаб бездумно расшвыривает пакеты всем участникам сети, которые самостоятельно разбираются, кто адресат. Те, кому полученный пакет не предназначен, от него отказываются. Коммутатор — устройство избирательное. Пакеты он распределяет в соответствии с указанными в заголовках пакетов MAC-адресами, избавляя участников сети от необходимости определять, им ли предназначены запросы. По сути, хаб работает аналогично электрическому тройнику, к которому подключены несколько устройств, а коммутатор — распределительному щитку.
Из-за особенности распределения трафика хабы имеют пропускную способность гораздо ниже, чем коммутаторы. Скорость передачи данных будет зависеть и от самих участников сети, причем одного медленного узла будет достаточно, чтобы вся сеть сравнялась с ним по показателям скорости. Естественно, уровень безопасности в сети, организованной посредством сетевого хаба, будет снижен: как минимум, такие сети становятся желанной средой для перехватчиков данных.
Сегодня хабы практически не используются, их функции выполняют коммутаторы. В первое время появления сетей Ethernet в преимущества концентраторов была записана низкая стоимость, но с течением времени коммутаторы эту разницу сгладили. В настоящий момент стоят они очень мало, а более высокая скорость обмена данными ставит их впереди концентраторов на целый корпус.
Что такое сетевой коммутатор и для чего он нужен?
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.
Новый коммутатор на этапе обучения, не обнаруживая в своей таблице MAC-адрес получателя, рассылает данные на все подключенные к нему устройства (разумеется, кроме отправителя). Правильный получатель отвечает коммутатору, и последний создаёт новую запись в таблице коммутации. В дальнейшем свитч, принимая данные с этим же MAC-адресом, «понимает», куда именно их нужно направить, и производит уже не массовую рассылку, но строго адресную отправку. Трафик, таким образом, локализуется, а сеть — разгружается.
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.