Сетевое оборудование | Коммутатор (свитч)

Сетевой коммутатор или как его еще называют свитч (жаргонное от англ. переключатель switch ) — это сетевое оборудование, которое предназначенно для соединения нескольких узлов компьютерной сети в рамках одного сегмента сети. В отличие от распространяющего траффик от одного подключенного устройства к остальным , свич передаёт данные  непосредственно только получателю, за исключением широковещательного траффика (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) для всех узлов сети. Это позволяет повысить безопасность и производительность  сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности)  обрабатывать не предназначенные для них данные.

Сетевое оборудование : коммутаторы. Принцип работы
Коммутатор хранит в памяти  таблица коммутации (хранится в ассоциативной памяти), в которой указано  соответствие MAC-адреса узла соответствующему порту свича. При включении  эта таблица пуста, и он работает в обучающемся режиме. В этом режиме поступающие на любой порт данные передаются и на остальные порты свича. При этом коммутатор производит анализ кадров (фреймов) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит этот адрес в таблицу. Впоследствии, при поступлении на один из портов свича кадра, предназначенного для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, этот кадр будет передан только через указанный в таблице порт. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, тогда кадр отправляется  на все порты. Со временем коммутатор создает полную таблицу для всех собственных портов, и как результат , трафик локализуется. Особенно можно  отметить небольшую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки каждого  порта интерфейса.

Как правило, при проектировании сети, с помощью свичей соединяется несколько доменов коллизий  локальной сети между собой. На деле в качестве доменов коллизий выступают, зачастую, этажи здания, в котором создают сеть. Обычно  их больше 2-х, потому в результате обеспечивается намного более эффективное управление трафиком, чем у моста -   прародителя коммутатора за счет того,что он способен поддерживать резервные связи между узлами сети.

Благодаря тому, что коммутатор способен управлять трафиком на базе протокола канального уровня (Уровня 2) модели OSI, он  может контролировать МАС адреса,которые подключены к нему и обеспечивать трансляцию пакетов из одного стандарта в  другой (например из FDDI в Ethernet и обратно). Особенно хорошо результат этой возможности представлен в коммутаторах 3 Уровня- устройствах, возможности которых близки к возможностям маршрутизаторов.

Коммутатор позволяет пересылать пакеты между несколькими сегментами сети.Таким образом, он представляет собой обучающееся устройство и действует по аналогичной технологии. В отличие от мостов, ряд свичей не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит лишь тогда, когда надо согласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в адресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты "на лету". Коммутатор лишь анализирует адрес назначения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, пока еще пакет еще не прошел целиком  через входной порт, заголовок этого пакета уже передается через выходной. К сожалению, типичные коммутаторы работают по алгоритму "устаревания адресов". Это означает, что, если по истечении определенного промежутка времени, не было обращений по этому адресу, то он удаляется из адресной таблицы.

Коммутаторы поддерживают при соединении друг с другом режим полного дуплекса. В таком режиме данные передаются и принимаются одновременно, что невозможно в обычных сетях Еthегnеt. Скорость передачи данных при этом увеличивается вдвое, а соединение нескольких коммутаторов позволяет достичь большей пиковой производительности.

Возможности и разновидности коммутаторов
  Свичи делятся на более простые неуправляемые и управляемые. Управляемые свичи  позволяют управлять коммутацией на третьем(сетевом) уровне модели OSI. Как правило они именуются соответственно, к примеру Layer 3 Switch или L3(сокращенно). Управление свичем может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т. п. Многие управляемые свичи позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы возможно объединить в единое логическое устройство под названием стек, это позволит увеличить  число портов (например, объединение 4 коммутаторов с 24 портами позволяет получить коммутатор с (4*24-6=90) портами, либо с 96-ю портами (если для стекирования используются специальные порты).

Сетевые коммутаторы Cisco

Сетевые коммутаторы HP