Если вы знакомы с настройкой домашней сети, вы знаете основы маршрутизатора. Маршрутизатор определяет сеть и действует как шлюз для других сетей. В домашней сети эти другие сети обычно представляют собой Интернет. Однако это не обязательно. В сетях корпоративного класса вы часто найдете множество сетей, связанных между собой разными маршрутизаторами и разными портами на этих маршрутизаторах.
Вы часто обнаружите, что у маршрутизаторов не так много портов Ethernet. Многие домашние маршрутизаторы предлагают максимум два, три или четыре порта, а некоторые предлагают только один. Маршрутизаторы корпоративного уровня всегда будут предоставлять более четырех портов, но обычно не предлагают десятки портов. Это означает, что на вашем маршрутизаторе может не хватить портов для подключения всех устройств, которые необходимо подключить.
Чтобы обойти это, могут помочь два сетевых устройства. Первый — сетевой концентратор. Это предлагает более значительное количество портов, но перенаправляет любой входящий трафик на все другие исходящие порты. Все устройства имеют общую полосу пропускания, что может вызвать проблемы, особенно в больших сетях. Другим вариантом является сетевой коммутатор. Коммутатор также предлагает множество портов.
Но в отличие от хаба, он перенаправляет сетевой трафик только на то устройство, к которому он должен идти. Это означает, что пропускная способность для каждого хоста не зависит от любого другого хоста. Сетевые коммутаторы значительно более популярны, чем концентраторы, из-за их лучшей пропускной способности.
Основы коммутатора
Сетевой коммутатор обычно предлагает большое количество портов Ethernet. Коммутаторы для малого бизнеса/домашнего офиса предлагают четыре, восемь или двенадцать портов и обычно не превышают этого. Это небольшие устройства, предназначенные для размещения на столе или под столом, мало чем отличающиеся от маршрутизатора. Маршрутизаторы корпоративного класса монтируются в стойку, как корпоративные маршрутизаторы. Как правило, это максимум 48 стандартных портов на коммутатор 1U. Однако они также, как правило, имеют небольшое количество других портов, включая порты Ethernet. Обычно они предназначены для подключения к маршрутизаторам с более высокой пропускной способностью.
Коммутаторы обычно предлагают порты Ethernet, хотя некоторые устройства корпоративного класса могут предлагать другие варианты подключения. Большинство коммутаторов предоставляют только один вариант подключения. Однако некоторые из них являются модульными и могут предлагать более одного, обычно Ethernet и оптоволокно. Хотя возможны и другие варианты подключения.
Основная функция
Основная особенность коммутатора заключается в том, что он работает на уровне 2 модели OSI, уровне канала передачи данных. Это означает, что он направляет данные через MAC-адреса, а не через IP-адреса. Коммутаторы прослушивают трафик ARP в сети и создают внутреннюю таблицу, указывающую, какие MAC-адреса доступны на каком физическом порту. Это означает, что когда трафик предназначен для определенного MAC-адреса, коммутатор точно знает, на какой физический порт направить трафик, чтобы направить его на нужный хост.
Некоторые коммутаторы, особенно с несколькими средами подключения, работают как на уровне 2, так и на уровне 3 модели OSI. Коммутаторы, не основанные исключительно на уровне 2, называются многоуровневыми коммутаторами.
Базовые коммутаторы не имеют настраиваемых параметров и называются неуправляемыми. Многие коммутаторы для домашнего офиса предлагают веб-интерфейс управления с базовыми функциями. Коммутаторы корпоративного класса управляются и в основном предлагают конфигурацию на основе интерфейса командной строки. Часто через консольный порт, хотя возможна и сетевая конфигурация.
Широковещательные штормы
Как правило, в компьютерных сетях желательна сетка соединений между устройствами. Ячеистая топология обеспечивает избыточность в случае сбоя канала или устройства. Однако есть проблема с переключателями. Поскольку коммутаторы находятся в широковещательном домене, они передают любой широковещательный пакет, который получают, на все остальные порты. Если есть ячеистая сеть, в системе есть петля, из-за которой широковещательные пакеты входят в бесконечную петлю.
Этот широковещательный цикл занимает буферное пространство за относительно короткое время. Превышение способности коммутатора передавать данные и вызывание широковещательного шторма. Они, как правило, делают сеть непригодной для использования. Большой объем сетевого трафика также может вызвать значительный всплеск использования ЦП подключенных к сети устройств, что может сделать их бесполезными. Если сеть может попасть в широковещательный шторм, единственный способ решить эту проблему — разорвать петлю, как правило, путем отключения кабеля Ethernet, вызывающего нарушение.
Программное обеспечение существует для нейтрализации риска широковещательного шторма. Протокол Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP, обратно совместимый преемник протокола Spanning Tree. Это позволяет сети определять предпочтительные маршруты и временно отключать нежелательные маршруты. Когда в сети вносятся какие-либо изменения, такие как устройство. Если ссылка или не работает, расчет выполняется автоматически, что может снова активировать ранее отключенную резервную ссылку. Раньше STP требовалось около минуты, чтобы прийти к предпочтительной конфигурации. RSTP может завершить весь процесс за 6 секунд.
Некоторые управляемые коммутаторы включают параметры для отключения широковещательного трафика, когда он потребляет больше указанной пропускной способности. Этот метод допускает петли, но снижает риск широковещательных штормов.
Вывод
Сетевой коммутатор — это компьютерное сетевое устройство, которое предлагает несколько портов подключения, обычно порты Ethernet. Каждый порт может использовать свою общую пропускную способность независимо от пропускной способности всех других портов.
Устройства для домашнего офиса, которые можно разместить на столе и обычно предлагают до 12 портов, предлагая в целом базовые параметры конфигурации, если таковые имеются. Коммутаторы корпоративного класса монтируются в стойку, предлагают до 48 портов в коммутаторе высотой 1U и имеют все возможности управления. Коммутаторы работают на уровне 2 модели OSI, маршрутизируя трафик по MAC-адресу.