Что такое свитч и для чего нужны подобные устройства? Для чего нужны маленькие сетевые коммутаторы (switch)

Кандидату на должность системного администратора часто задают вопрос про то, чем отличается маршрутизатор от коммутатора или роутер от свитча. Иногда могут подловить на вопросе об отличии хаба от сетевого концентратора. Предлагаю разобраться в названиях сетевых устройств и их различиях.

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.

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).

Сетевой концентратор (хаб) 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.

В локальных сетях применяется самое разное оборудование. Рассмотрим, что такое свитч и для чего он нужен.

Свитч (от англ. «switch» - переключатель) - это коммутатор, отвечающий за передачу пакетов информации. Он дает возможность объединить в локальную сеть компьютеры, подключенные к нему.

Назначение свитча

Коммутаторы применяются почти во всех сетях общественного пользования. Свитчи являются современными устройствами, способными фиксировать адреса подключенных устройств и направлять трафик на соответствующий порт.

В начале своей работы свитч получает информацию и производит ее дублирование на все порты. В это же время он запоминает МАК-адреса каждого из подключенных к нему устройств и заносит их в особую таблицу, хранящуюся в памяти прибора. После запоминания адреса соответствующие пакеты не дублируются, а направляются конкретному получателю, т. е. информация передается адресно. В этом заключается большой плюс, поскольку другим компьютерам, которым не предназначается информация, не нужно лишний раз ее обрабатывать.

В процессе работы коммутатора происходит построение четкой таблицы адресов, благодаря чему каждый из принятых пакетов поступает исключительно на предназначенный порт.

Свитчи могут отличаться своими габаритами. Они представлены:

• Небольшими, практически незаметными коробочками, рассчитанными на несколько портов.
• Массивными устройствами, предназначенными для подключения около 50 компьютеров.

Свитчи могут относиться к простому или управляемому типу. Первая разновидность устройств функционирует по заданной схеме, а вторая дает возможность настраивать определенные параметры при помощи веб-интерфейса. При необходимости свитчи можно объединить в целые массивы, которые образуют структуры данных (стеки) и превращаются в отдельные самостоятельные устройства. Теперь вы знаете, что такое свитч и каково его назначение.

Не видят разницы между таким сетевым оборудованием, как коммутаторы, концентраторы и т.п. От них можно услышать вопросы: «Свитч? Что это такое?» или «Чем отличается концентратор от хаба?». В этой статье мы рассмотрим основное сетевое оборудование и разберемся, чем упомянутые устройства отличаются друг от друга.

Свитч. Что это такое?

Данные приборы используют для объединения разнообразных устройств, таких как компьютеры, серверы, сетевые камеры и пр., подключенных с ними в общую сеть. То есть свитч является своеобразным посредником, позволяющим разнообразным аппаратам общаться между собой.

Теперь дадим далеким от техники читателям понятие о следующих терминах, возможно, для кого-то это станет открытием. Коммутатор и свитч - это одно и то же устройство. Термин «коммутатор» просто является переводом с английского языка слова «switch». То же самое касается и терминов «концентратор» и «хаб» (hub).

Преимущества коммутаторов

Данные устройства характеризуются высокой пропускной способностью, большой скоростью передачи информации, надежностью и гарантией правильности передаваемых данных. В результате использования коммутаторов уменьшается загруженность всей компьютерной сети или отдельных ее участков.

Вот мы в двух словах, практически без применения сложных технических терминов, рассмотрели такое понятие, как свитч, что это такое и для чего он нужен. Теперь разберем, в чем заключается разница между коммутатором и концентратором. Итак, приступим.

Принцип работы концентратора

Данные приборы подключают все кабели компьютерной сети, они допускают в определенный момент времени прохождение информации от одного узла к другому. Причем концентратор предлагает эти данные поочередно каждому узлу, до тех пор, пока они не попадут нужному адресату. В случае если необходимо отправить (или получить) информацию сразу нескольким устройствам, хаб не в состоянии сделать это одновременно. Он выбирает в случайном порядке пользователя и выполняет передачу, потом следующего и так далее. Весь этот процесс осуществляется по одной шине, пропускная способность которой составляет всего 100 Mbit/sec.

Принцип работы коммутатора

Теперь разберем свитч: что это такое, мы уже знаем, осталось только выяснить, как он работает. Данное устройство более «интеллектуальное», чем концентратор. После включения в компьютерную сеть свитч запоминает сетевые адреса каждого узла. Для этого в нем находится блок памяти. В результате коммутатор определяет устройство, которому необходимо передать данные, и направляет их сразу же адресату, что существенно ускоряет работу сети. Преимуществом такого прибора является простота, так как для того, чтобы заработала сеть, не нужна настройка свитча. Достаточно подсоединить коннекторы - и все, сеть готова к работе. шины составляет 1 Gbit/sec, что превосходит концентратор в 10 раз. Благодаря такой высокой скорости передачи данных, организованный интернет через свитч будет значительно превосходить тот же трафик, но раздаваемый, скажем, через Wi-Fi.

При необходимости соединить несколько компьютеров между собой, или обеспечить доступом в интернет определенное количество устройств возникает вопрос относящийся к выбору железок для постройки домашней сети. Для этого необходимо использовать специальное сетевое оборудование. Бывают различные девайсы и у каждого свое предназначение и функции, и сегодня мы рассмотрим самые распространенные устройства, использующиеся в домашних или SOHO (Small-Office-Home-Office) сетях.

Хаб (Hub )

Хаб дословно означает центр, или узел деятельности, который объединяет подключенные устройства в одну сеть. Сетевой концентратор имеет несколько разъемов, в которые посредством витой пары подключаются абоненты. Принцип работы довольно простой и устаревший. Хаб имеет один ip адресс и распределяет информацию между всеми подключенными компьютерами одинаково, потому, все устройства, подключенные к сети постоянно принимают пакеты данных, даже если они не предназначенные им. Следовательно, чем больше компьютеров подключено к сети, тем меньше скорость соединения. В наше время необходимость в использовании хабов постепенно отпадает, на смену им приходят коммутаторы или свитчи.

Что из себя представляет свитч (switch)

Задача свитча такая же как у хаба - объединить в сеть определенное количество абонентов.

Вот только в этом плане сетевой коммутатор более продвинутый, здесь учтены недостатки хаба, и свитчи имеют абсолютно другой способ передачи данных. Таким образом, когда один компьютер обращается к другому, свитч сам определяет, кому предназначается информация и передает ее конкретно получателю, не затрагивая и не нагружая тем самым остальные компьютеры. Следовательно, скорость соединения и производительность гораздо выше, чем у сети, построенной с помощью хаба. Единственный минус в том, что для каждого абонента требуется свой ip адрес, а большинство провайдеров предоставляют всего один.

Еще одно устройство для создания сети - роутер (router )

Если раньше сетевой кабель, по которому происходила передача данных, просто подключали напрямую к компьютеру, то сейчас ситуация изменилась. В одной жилой квартире, в офисе или крупной компании часто возникает необходимость создать компьютерную сеть.

Для этого используются девайсы, которые входят в категорию «компьютерное оборудование». К таким девайсам относится и свитч, позволяющий создать дома или в офисе локальную сеть. Так что же такое свитч, и как его применять для построения компьютерной сети?

Для чего нужны устройства свитч?

В дословном переводе с английского языка, компьютерный термин «свитч» обозначает устройство, которое используется для создания локальной сети через объединение нескольких компьютеров. Синоним слова свитч – коммутатор или переключатель.

Свитч является своеобразным мостом с множеством портов, через которые идет передача пакетных данных конкретным получателям. Свитч помогает оптимизировать работу сети, снижает нагрузку в ней, повышает уровень безопасности, фиксирует индивидуальные МАС-адреса, что позволяет быстро и качественно передавать данные.

Подобные коммутаторы смогли вытеснить хабы, которые ранее применялись для построения компьютерных сетей. Свитч – это умный девайс, способный обрабатывать получаемую информацию о подключенных устройствах, а потом перенаправлять данные по конкретному адресу. В результате в несколько раз повышается производительность сети и ускоряется работа Интернета.

Виды оборудования

Свитч-устройства делятся на разные виды по таким критериям:

• Тип портов.
• Количество портов.
• Скорость работы портов – 10 Мбит/сек, 100 Мбит/сек и 1000 Сбит/сек.
• Управляемые и неуправляемые устройства.
• Производители.
• Функции.
• Технические характеристики.

По количеству портов свитч-коммутаторы делятся на:

• 8-портовые.
• 16-портовые.
• 24-портовые.
• 48-портовые.

Для дома и небольшого офиса подойдет коммутатор на 8 или 16 портов, которые работают со скоростью 100 Мбит/секунду.

Для больших предприятий, компаний и фирм нужны порты со скоростью работы 1000 Мбит в секунду. Такие устройства нужны для подключения серверов и крупного коммуникационного оборудования.

Неуправляемые коммутаторы – самые простые из оборудования. Сложные коммутаторы управляются на сетевом или третьем уровне модели OSI – Layer 3 Switch.

Также управление осуществляется через такие методы, как:

• Веб-интерфейс.
• Интерфейс командной строки.
• Протоколы SNMP и RMON.

Сложные или управляемые коммутаторы позволяют применять функции VLAN, QoS, зеркалирование и агрегирование. Также такие коммутаторы объединяют в одно устройство, которое называется стек. Оно предназначено для того, чтобы увеличить число портов. Для стекирования применяют другие порты.

Что применяют провайдеры?

Компании-провайдеры при создании компьютерной сети создают один из ее уровней:

• Уровень доступа.
• Уровень агрегации.
• Уровень ядра.

Уровни нужны для того, чтобы легче обращаться с сетью: масштабировать, настраивать, вводить избыточность, проектировать сеть.

На уровне доступа свитч-устройства должно проводится подключение конечных пользователей к порту на 100 Мбит/сек. К другим требованиям, которые предъявляются к устройству, относятся:

• Подключение через SFP к коммутатору уровня агрегации, где происходит передача информации на скорости в 1 гигабайт в секунду.
• Поддержка VLAN, acl, port security.
• Поддержка функций безопасности.

По такой схеме происходит создание трех уровней сети от Интернет-провайдера. Сначала идет формирование сети на уровне жилого дома (многоэтажного, частного).

Потом сеть «разбрасывается» на микрорайон, когда происходит присоединение к сети нескольких жилых домов, офисов, компаний. На последнем этапе создается сеть уровня ядра, когда к сети подключатся целые микрорайоны.

Формирование сети у Интернет-провайдеров происходит с помощью технологии Ethernet, позволяющей подсоединить абонентов к сети.

Как работает свитч?

В памяти коммутатора находится МАС-таблица, в которой собираются все МАС-адреса. Их свитч получает в узел порта коммутатора. Когда происходит подключение свитч, то таблица еще не заполнена, поэтому оборудование работает в обучающем режиме. Данные поступают на другие порты коммутатора, свитч анализирует информацию, определяет МАС-адреса компьютера, с которого осуществлена передача данных. На последнем этапе адрес заносится в МАС-таблицу.

Таким образом, когда на тот или иной порт оборудования поступит пакет данных, который предназначен только для одного ПК, то информация передается адресно на указанный порт. Когда МАС-адрес еще не определен, информация передается на остальные интерфейсы. Локализация трафика происходит в течение работы устройства свитч, когда МАС-таблица заполнена нужными адресами.

Особенности настройки параметров устройства

Внесение соответствующих изменений в параметры свитч-устройства проходит одинаково для каждой модели. Настройка оборудования требует выполнения поэтапных действий:

1. Создать два порта VLAN – для клиентов и для управления коммутаторов. VLAN должны быть обозначены в настройках, как порты свитч.
2. Настроить порт security, запретив получать больше одного МАС-адреса на порт. Это позволит избежать передачи информации на другой порт. Иногда может возникнуть слияние бродакстового домена домашней сети с доменом провайдера.
3. Запретить STP на порте клиента, чтобы другие пользователи не смогли загрязнять сеть провайдера различными пакетами BPDU.
4. Настроить параметр loopback detection. Это позволит отклонять неправильные, бракованные сетевые карточки, и не мешать работе пользователей, которые подключены к порту.
5. Создать и настроить параметр acl, чтобы запретить прохождение пакетов не PPPoE в пользовательскую сеть. Для этого в настройках нужно заблокировать такие ненужные протоколы, как DCHP, ARP, IP. Подобные протоколы предназначены для того, чтобы пользователи общались напрямую, обходя протоколы PPPoE.
6. Создать acl, который запрещает PPPoE РADO пакеты, приходящие с клиентских портов.
7. Включить Storm Control, что позволит бороться с мультикастовыми и бродкастовыми флудами. Данный параметр должен заблокировать не PPPoE трафик.

Если что-то идет не так, то стоит проверить PPPoE, который может атаковаться вирусами или поддельными пакетами данных. По неопытности и незнанию пользователи могут некорректно настроить последний параметр, и тогда нужно обратиться за помощью к оператору провайдера Интернет-услуг.

Как подключать свитч?

Создание локальной сети из компьютеров или ноутбуков требует использования сетевого коммутатора – свитча. Перед настройкой оборудования и создания нужной конфигурации сети происходит процесс физического разворачивания сети. Это означает, что между коммутатором и компьютером создается связь. Для этого стоит использовать сетевой кабель.

Соединения между узлами сети происходит с помощью патч-корда – особого вида сетевого коммуникационного кабеля, сделанного на основе витой пары. Сетевой кабель рекомендуется приобретать в специализированном магазине, чтобы процесс подключения прошел без проблем.

Настроить свитч можно двумя способами:

1. Через консольный порт, который предназначен для внесения первичных настроек свитча.
2. Через универсальный порт Ethernet.

Выбор способа подключения зависит от интерфейса оборудования. Подключение через консольный порт не требует расхода полосы пропускания коммутатора. Это одно из достоинств данного способа подключения.

Необходимо запустить эмулятор терминала VT 100, потом выбрать параметры подключения в соответствии с обозначениями в документации. Когда произойдет соединение, пользователь или сотрудник Интернет-компании вводит логин и пароль.

Для подключения через порт Ethernet потребуется IP-адрес, который указывается в документах к устройству или запрашивается у провайдера.

Когда внесены настройки и с помощью свитч создана компьютерная сеть, пользователи со своих ПК или ноутбуков должны без проблем выйти в Интернет.

Выбирая устройство для создания сети, нужно учитывать, сколько компьютеров будут к ней подключены, какая скорость портов, как они работают. Современные провайдеры используют для подключения технологию Ethernet, позволяющую получить скоростную сеть с помощью одного кабеля.