Om du är bekant med konfigurationen av ett hemnätverk känner du till grunderna för en router. Routern definierar nätverket och fungerar som en gateway till andra nätverk. I ett hemnätverk är dessa andra nätverk vanligtvis Internet. Det behöver dock inte vara fallet. I nätverk av företagsklass hittar du ofta en mängd nätverk som är sammanlänkade av olika routrar och olika portar på dessa routrar.
Du kommer ofta att upptäcka att routrar inte har så många Ethernet-portar. Många hemroutrar erbjuder högst två, tre eller fyra portar, medan vissa bara erbjuder en. Enterprise-grade routrar kommer alltid att tillhandahålla mer än fyra portar men erbjuder i allmänhet inte dussintals portar. Det betyder att du kanske inte har tillräckligt med portar på din router för att ansluta alla enheter som behöver anslutas.
För att komma runt detta kan två nätverksenheter hjälpa. Den första är en nätverkshubb. Detta erbjuder ett mer betydande antal portar men vidarebefordrar all inkommande trafik till alla andra utgående portar. Alla enheter delar bandbredd, vilket kan orsaka problem, särskilt i stora nätverk. Det andra alternativet är nätverksswitchen. Switchen erbjuder också många portar.
Men till skillnad från hubben vidarebefordrar den bara nätverkstrafik till enheten den ska gå till. Detta innebär att bandbredden till varje värd är oberoende av någon annan värd. Nätverksswitchar är betydligt mer populära än hubbar på grund av deras bättre bandbreddskapacitet.
Grunderna för en switch
En nätverksswitch erbjuder vanligtvis ett stort antal Ethernet-portar. Switchar för småföretag/hemmakontor erbjuder fyra, åtta eller tolv portar och överskrider vanligtvis inte det. De är små enheter designade för att sitta ovanpå eller under ett skrivbord, inte olikt en router. Enterprise-klassroutrar är rackmonterade som Enterprise-routrar. Dessa maxar vanligtvis vid 48 standardportar per 1U-switch. Men dessa tenderar också att ha ett litet antal andra portar, inklusive Ethernet-portar. De är vanligtvis utformade för anslutningar med högre bandbredd till routrar.
Switchar erbjuder i allmänhet Ethernet-portar, även om vissa företagsenheter kan erbjuda andra anslutningsalternativ. De flesta switchar ger bara ett anslutningsalternativ. Vissa är dock modulära och kan erbjuda mer än en, vanligtvis ethernet och fiber. Även om andra anslutningsalternativ finns tillgängliga.
Kärnfunktionen
Kärnan i en switch är att den fungerar på lager 2 i OSI-modellen, Data Link-lagret. Detta innebär att den dirigerar data via MAC-adresser snarare än via IP-adresser. Switchar lyssnar på ARP-trafiken på nätverket och bygger upp en intern tabell över vilka MAC-adresser som finns tillgängliga på vilken fysisk port. Detta innebär att när trafik är avsedd för en specifik MAC-adress, vet switchen exakt vilken fysisk port som ska dirigera trafiken ner för att få den till rätt värd.
Vissa switchar, särskilt de med flera anslutningsmedia, fungerar på både nivå 2 och nivå 3 av OSI-modellen. Switchar som inte är rent lager 2-baserade kallas flerlagerswitchar.
Grundläggande switchar har inga konfigurerbara alternativ och kallas ohanterade. Många hemmakontorsväxlar erbjuder ett webbhanteringsgränssnitt med grundläggande funktionalitet. Switchar i företagsklass hanteras och erbjuder i första hand CLI-baserad konfiguration. Ofta via en konsolport, även om nätverkskonfiguration kan vara möjlig.
Broadcast Storms
I allmänhet är ett nätverk av anslutningar mellan enheter önskvärt i datornätverk. En mesh-topologi erbjuder redundans i händelse av länk- eller enhetsfel. Det finns dock ett problem att göra det med switchar. Eftersom switchar finns inom en broadcast-domän, sänder de alla broadcast-paket som de tar emot på alla andra portar. Om det finns ett nät på plats finns det en loop i systemet som gör att sändningspaket går in i en obestämd loop.
Denna sändningsslinga förbrukar buffertutrymmet på relativt kort tid. Överväldigande switchens förmåga att överföra data och orsakar en sändningsstorm. Dessa tenderar att göra nätverket oanvändbart. Den höga volymen nätverkstrafik kan också orsaka en betydande ökning av CPU-användningen av nätverksanslutna enheter, vilket potentiellt gör dem oanvändbara. Om ett nätverk kan hamna i en sändningsstorm är det enda sättet att lösa det att bryta slingan, vanligtvis genom att koppla ur en felande Ethernet-kabel.
Mjukvaran finns för att neutralisera risken för en sändningsstorm. Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP, den bakåtkompatibla efterföljaren till Spanning Tree Protocol. Det tillåter ett nätverk att bestämma föredragna rutter och tillfälligt inaktivera icke-föredragna rutter. När någon ändring av nätverket görs, till exempel en enhet. Om eller länken misslyckas, utförs beräkningen automatiskt igen, vilket kan återaktivera den tidigare inaktiverade backuplänken. STP brukade ta ungefär en minut att konvergera till en föredragen konfiguration. RSTP kan slutföra hela processen på 6 sekunder.
Vissa hanterade switchar inkluderar alternativ för att släppa broadcast-trafik när den förbrukar mer än en angiven bandbredd. Denna teknik tillåter loopar men kastrerar risken för sändningsstormar.
Slutsats
En nätverksswitch är en datornätverksenhet som erbjuder flera anslutningsportar, vanligtvis Ethernet-portar. Varje port kan använda sin totala bandbredd oberoende av genomströmningen av alla andra portar.
Hemmakontorsenheter som kan sitta på ett skrivbord och vanligtvis erbjuder upp till 12 portar samtidigt som de kommer med generellt grundläggande konfigurationsalternativ, om några är tillgängliga. Switchar i företagsklass är rackmonterade, erbjuder upp till 48 portar i en 1U-switch och kommer med fullständiga hanteringsalternativ. Omkopplare fungerar på lager 2 i OSI-modellen och dirigerar trafik efter MAC-adress.