Co to jest przełącznik LAN lub przełącznik i do czego służy?

W świecie sieci zawsze ważna jest wiedza na temat różnicowania różnych urządzeń, które pozwalają nam je tworzyć i łączyć ze sobą nasze urządzenia. Więc dzisiaj dowiemy się wszystkiego o tym, czym jest Switch. Zobaczymy także różnice między tym a innym sprzętem, takim jak routery, koncentratory, a nawet modemy. Zacznijmy!

Indeks treści

Co to jest przełącznik sieciowy lub przełącznik:

Zacznijmy od zdefiniowania, czym jest przełącznik, zwany także przełącznikiem LAN. Jest to urządzenie, które pozwoli nam połączyć ze sobą różne urządzenia i węzły w sieci, zawsze okablowane, o czym należy pamiętać. W rzeczywistości Switch zawsze łączy urządzenia w sieci lokalnej, wiesz o tym, co znamy jako LAN.

Przełączniki działają na warstwie łącza lub warstwie 2 modelu OSI (Open System Interconection), modelu referencyjnego używanego do protokołów sieciowych i ich definicji. Warstwa łącza danych to warstwa między warstwą 1 lub fizyczną (środki transportu i sygnały) a warstwą 3 lub siecią (routing i adresowanie logiczne). Dotyczy to fizycznego adresowania pakietów podróżujących przez sieć zgodnie z adresem MAC powiązanym z każdym podłączonym do niego urządzeniem.

Specyfikacje techniczne i operacyjne przełączników są określone w standardzie IEEE 802.3 dotyczącym standaryzacji sieci Ethernet. Są to zestaw standardów, które w zasadzie określają szybkość, z jaką połączenie sieciowe będzie mogło działać. Wśród nich dobrze znane są standardy 802.3i (10BASET-T 10 Mb / s), 802.3u (100BASE-T 100 Mb / s), 802.3z / ab (1000BASE-T 1 Gb / s na włóknie lub skrętce) itp.

Obecnie te standardy są przestrzegane przez wszystkie te urządzenia, które zawsze używają topologii gwiazdy do łączenia węzłów, a głównym zespołem jest sam Switch. Węzły są połączone za pomocą szeregu portów lub portów RJ45 lub SFP.

Co Switch może, a czego nie może zrobić

Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jaki jest obszar roboczy Switcha, ponieważ pomoże to dowiedzieć się, jak i gdzie go podłączyć oraz do czego jest przeznaczony. I oczywiście, aby odróżnić je od innych urządzeń sieciowych.

Co możesz zrobić:

• Połącz urządzenia w sieci przewodowej Przełączaj i przesyłaj pakiety ze źródła do miejsca docelowego za pomocą skalowanej w sieci tabeli adresów MAC oraz jako łącza do serwera adresów IP, którym może być router lub komputer hosta

Czego nie możesz zrobić:

• Nie jest w stanie zapewnić nam łączności z innymi sieciami, które znajdują się poza maską podsieci. W związku z tym nie jest w stanie zapewnić połączenia z Internetem

Przekonamy się, że istnieją przełączniki, które dzięki oprogramowaniu sprzętowemu lub małemu systemowi operacyjnemu są w stanie wykonać jeszcze więcej rzeczy, które przekraczają funkcje, dla których zostały zaprojektowane.

Funkcje i elementy

Możemy znaleźć przełączniki praktycznie dowolnej wielkości pod względem portów, ale są one kluczem do utworzenia złożonych centrów przetwarzania danych, z wyposażeniem i szafami z setkami portów.

Porty i prędkość

Działanie przełącznika odbywa się przez porty sieciowe, które umożliwiają wzajemne połączenie różnych węzłów w sieci wewnętrznej. Liczba decyduje o jego pojemności i mocy, a także o szybkości. Najbardziej normalną rzeczą będzie znalezienie ich między 4 a 20 portami, ale istnieje wiele innych zorientowanych na firmy. Możesz mieć:

• RJ45: własny port dla skrętki, typowe 4 skrętki UTP dla sieci LAN pracującej z prędkością 10/100/1000/10000 Mbps

• SC: port światłowodowy do szybkich łączy o prędkości 1/10 Gb / s.

• Porty SFP lub GBIC: nazywane są portami modułowymi, ponieważ nie mają określonego złącza, lecz otwór, w który można wstawić złącze o żądanym typie portu. Może to być GBIC (konwerter interfejsu gigabitowego) zwykle ze zintegrowanymi portami RJ45 lub SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), mniejszy port z RJ45 lub światłowodem 10 Gb / s.

• Porty kombinowane: nie są rodzajem portów jako takich, ale sposobem na zapewnienie Switchowi większej różnorodności portów. Zazwyczaj występują w panelach z 2 RJ45 + 2 SFP lub 4 + 4, gdzie możemy użyć jednego lub drugiego, ale nigdy obu jednocześnie, ponieważ dzielą magistralę.

Szybkość jest określona przez różne wersje standardu 802.3, które widzieliśmy na początku. Obecnie znajdujemy przełączniki o przepustowości 10 Mb / s, 100 Mb / s, 1 Gb / s i 10 Gb / s.

Metody przełączania przełącznika

Switch to hiszpańska nazwa Switcha, uważamy, że jest jasny, nazwa ta odnosi się do jego działania w standardzie Ethernet. Opiera się to na transmisji danych w sieci LAN przez ramki, które transportują dane z nagłówkiem, który umożliwia identyfikację nadawcy i odbiorcy za pomocą adresu MAC. Uważaj, mówimy o adresie MAC, a nie IP, działa on w innej warstwie OSI. Istnieją dwie metody komunikacji w sieciach:

• Półdupleks: w związku z tym dane przemieszczają się w jednym lub drugim kierunku, ale nigdy w kierunku obu jednocześnie, na przykład Walkie Talkie z pełnym dupleksem : to ten, który używa kanałów wysyłania i odbierania jednocześnie, na przykład telefon.

Bardzo ważnym elementem, który określa zdolność przełączania przełącznika, są bufory, elementy pamięci służące do przechowywania ramek, które mają być przekazywane do odpowiedniego węzła. Bufory te wykonują funkcję pamięci podręcznej, co jest szczególnie ważne w przypadku łączenia dwóch węzłów z portami z różnymi prędkościami, w celu zmniejszenia efektu wąskiego gardła.

Istnieje kilka technik przełączania na przełączniku:

• Przechowuj i przesyłaj Wycinanie adaptacyjne Wycinanie

(przechowywanie i przesyłanie dalej)

W tej pierwszej metodzie przełącznik przechowuje całą ramkę danych w buforze po otrzymaniu. Odbywa się to w celu wykrycia ewentualnych błędów i oczywiście analizy pochodzenia i przeznaczenia. Następnie zostanie wysłany do odbiorcy.

Ta metoda jest zawsze stosowana w przełącznikach, które mają różne porty prędkości, chociaż musimy pamiętać, że podczas korzystania z tej metody zawsze będzie niewielkie opóźnienie lub opóźnienie w wysyłaniu.

(bezpośrednie przekazywanie)

W takim przypadku ramka nie jest całkowicie buforowana, ale odczytywany jest tylko jej nagłówek, aby poznać źródłowy i docelowy adres MAC, a następnie jest przesyłany dalej.

Jest to technika szybsza niż poprzednia, ale nie zapewnia kontroli błędów w uszkodzonych ramkach. Ponadto porty urządzenia muszą działać z tą samą prędkością.

(adaptacyjne bezpośrednie przekazywanie)

Nie jest to nowa metoda, ale zdolność przełącznika do wyboru między dwiema poprzednimi metodami. Na przykład, gdy Switch wykryje, że przychodzi zbyt wiele pakietów nieudanych i utraconych, automatycznie przełącza się na przechowywanie i przekazywanie, a jeśli porty mają tę samą prędkość, użyje bezpośredniego przekazywania.

Praca z ramkami Jumbo

Kiedy kupujemy Switch, zwykle w jego specyfikacji mówią o ramkach Jumbo, jeśli zespół może z nimi współpracować.

Powiedzieliśmy już, że Switch działa z ramkami ethernetowymi, które mają standardowy rozmiar 1500 bajtów. Ale możliwe jest ich powiększenie, do 9000 bajtów, które są nazywane ramkami Jumbo. Nie mieszczą się one w standardzie 802.3.

Te ramki są używane do pracy z dużymi ilościami informacji, dzięki czemu transfer danych jest szybszy i szybszy, chociaż powoduje to opóźnienie połączenia z uwagi na fakt, że musi on przetwarzać więcej informacji. Z tego powodu Jumbo Frames są używane z dość potężnymi przełącznikami.

Typy przełączników

Musimy tylko zobaczyć typy Switcha, które znajdziemy na rynku, które będą zorientowane na określone zadania w zależności od ich pojemności, portów i innych standardów, które wdrażają.

Przełącza niemożliwy do zarządzania i zarządzania lub poziom 3/4

Ogólnie rzecz biorąc, przełączniki nie miały możliwości zarządzania, przynajmniej w najbardziej podstawowych modelach. Działają one w standardzie 802.3u, co oznacza, że ​​Switch musi mieć zdolność automatycznej negocjacji. Bez potrzeby interwencji osoby, klient i przełącznik „decydują”, jakie będą parametry przełączania. Byłyby to przełączniki niezarządzane.

Ale z czasem sprzęt przeszedł długą drogę, zmniejszając rozmiar, zwiększając moc i zapewniając tym urządzeniom większą inteligencję. Często zdarza się, że przełączniki z procesorami 4-rdzeniowymi i pamięcią RAM 512 MB lub więcej. Ale najważniejsze w nich jest to, że mają oprogramowanie wewnętrzne dostępne z przeglądarki lub jakiegoś dedykowanego portu w celu modyfikacji ich parametrów. Są to przełączniki zarządzane.

Ta pojemność jest niezbędna lub przynajmniej opcjonalna dla komputerów, które oprócz przełączania oferują również możliwość tworzenia sieci VPN, Port Mirroring (monitorowanie portów lub Trunking portów (agregacja łączy)). Te przełączniki są również nazywane przełącznikami poziomu 3. kiedy są w stanie wykonywać funkcje routingu IP, to znaczy pracować w warstwie 3 modelu OSI, na przykład, aby utworzyć VPN. Jeśli dodamy do tego kontrolę portów logicznych, porozmawiamy o przełączniku poziomu 3 / 4

Przełącznik PoE

PoE (nie mylić z PPPoE) oznacza Power Over Ethernet lub Power over Ethernet. Jest to technologia, która może być podobna do USB lub Thunderbolt, którą wszyscy znamy, ponieważ oprócz umożliwienia wysyłania danych do przełącznika klienta, zapewnia również zasilanie. Odbywa się to bezpośrednio przez kabel UTP. Opiera się na standardach:

• IEEE 802.3af: PoE o mocy do 15, 4 W IEEE 802.3at: PoE +: zwiększa moc do 30 W 3 bt: uPoE osiąga 51 W lub 71 W

Pojemność zasilania jest niezwykle przydatna do łączenia punktów dostępowych Wi-Fi, kamer IP lub telefonów VoIP. W ten sposób karmi się większość kamer w placówkach publicznych.

Przełączniki typu desktop, edge i trunk

Przełączniki pulpitu są najbardziej podstawowe ze wszystkich, którymi prawie nigdy nie będzie można zarządzać, ponieważ ich celem jest po prostu rozszerzenie naszej sieci domowej bez większych komplikacji. Oferują od 4 do 8 portów o prędkości 100 Mb / s z funkcją półdupleksu i pełnego dupleksu. W rzeczywistości większość routerów już integruje co najmniej 4 lub 5 portów o tych właściwościach.

Druga grupa to przełączniki obwodowe, mają większą liczbę portów, które mogą łatwo dotrzeć do 24, a nawet 48 portów. Służą one do tworzenia małych podsieci zorientowanych na sale komputerowe centrów edukacyjnych, laboratoriów, biur itp. Twoje połączenie to zwykle 1 Gb / s.

Przełączniki trunkingowe, oprócz oferowania większej liczby portów, będą możliwe do zarządzania i będą oferować funkcje OSI Layer 2 i 3 do obsługi przełączania pakietów i routingu. Jeśli dodamy również modułowość poprzez szafy rack, moglibyśmy mieć kilkaset portów pracujących z prędkością 1 Gb / s, a nawet 10 Gb / s dla centrów danych.

Różnice między przełącznikiem a koncentratorem

Po szczegółowym zobaczeniu, czym jest Switch, należy odróżnić go od powiązanych z nim urządzeń sieciowych.

Pierwszym i najbardziej oczywistym jest Hub lub Hub, urządzenie, które można uznać za poprzednika Switcha. W ten sposób ma panel z pewną liczbą portów do połączenia różnych węzłów w podłączonym.

Duża różnica polega na tym, że Hub nie jest w stanie odróżnić, czy przechodzące przez niego informacje są kierowane do jednego lub drugiego komputera. To urządzenie ogranicza się do odbierania informacji i powtarzania ich dla wszystkich portów, niezależnie od tego, co do nich podłączyłeś, co nazywamy rozgłoszeniem.

Różnice między przełącznikiem, routerem i modemem

Kolejne rozróżnienie, które musimy wprowadzić, to zmiana przełącznika z routerami i modemem, i będzie to łatwe, w zależności od poziomów OSI.

Wiemy, że Switch działa naturalnie w warstwie 2 modelu, warstwie łącza danych, ponieważ dzięki swojej tabeli MAC jest w stanie wysyłać pakiety do hosta docelowego. Chociaż prawdą jest, że istnieją komputery, które dzięki oprogramowaniu układowemu mogą również pracować w warstwach 3 i 4.

Z drugiej strony modem działa tylko w warstwie 1 lub fizycznej, jest przeznaczony wyłącznie do konwersji i translacji sygnałów, które do niego docierają z sieci. Na przykład analogowy w cyfrowym, bezprzewodowy w elektrycznym i optyczny w elektrycznym.

Wreszcie, router jest urządzeniem, które działa głównie w warstwie 3, warstwie sieciowej, ponieważ odpowiada za routing pakietów i transfer z sieci publicznej do utworzonej przez nią sieci wewnętrznej. Ale oczywiście dzisiejsze routery są bardzo kompletne, a także zawierają funkcję Switch z wieloma portami, a nawet funkcje warstwy 4 i 7 dzięki stworzeniu VPN lub wspólnych usług danych.

Wnioski dotyczące przełączników

Obecnie prawie nikt z nas nie potrzebuje Switcha do podłączenia naszego sprzętu do sieci, ponieważ dzisiejsze routery mają do 8 portów do tego i Wi-Fi. Są jednak i będą bezdyskusyjnie wykorzystywane w centrach danych, centrach edukacyjnych i wielu innych.

Wielka ewolucja, jaką miały te urządzenia dzięki zwiększonej mocy sprzętu i złożoności oprogramowania układowego, czyni je prawdziwymi komputerami prawie na poziomie routerów.

Pozostawiamy Ci teraz kilka artykułów sieciowych:

Czy kiedykolwiek posiadałeś lub posiadasz Switch, jaką pojemność? Zostaw w polu swoje komentarze lub pytania, które uważasz za odpowiednie