Сетевые коммутаторы

Сетевой коммутатор (switch) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты.

Сетевой коммутатор соединяет устройства (такие как компьютеры, принтеры, точки беспроводного доступа) в сети друг с другом и позволяет им «разговаривать» путем обмена пакетами данных. Коммутаторами могут быть аппаратные устройства, которые управляют физическими сетями, а также программные виртуальные устройства.

Коммутаторы составляют подавляющее большинство сетевых устройств в современных сетях передачи данных. Они обеспечивают проводное соединение с настольными компьютерами, точками беспроводного доступа, промышленным оборудованием и некоторыми устройствами Интернета вещей (IoT), такими как системы ввода карт. Они соединяют компьютеры, принимающие виртуальные машины в центрах обработки данных, а также физические серверы, и большая часть инфраструктуры хранения данных. Они несут огромные объемы трафика в сетях телекоммуникационных провайдеров.

Сетевой коммутатор работает на сетевом уровне 2 модели OSI. В локальной сети (LAN), использующей Ethernet , сетевой коммутатор определяет, куда отправлять каждый кадр входящего сообщения, просматривая адрес физического устройства (или MAC-адрес). Коммутаторы поддерживают таблицы, которые соответствуют каждому MAC-адресу, порту, по которому получен MAC-адрес.

Сетевой коммутатор (switch) может быть развернут следующими способами:

• Пограничные коммутаторы или коммутаторы доступа. Эти коммутаторы управляют трафиком, входящим или выходящим из сети. Такие устройства, как компьютеры и точки доступа, подключаются к периферийным коммутаторам.
• Коммутаторы агрегации или распределения. Эти свитчи размещаются на дополнительном промежуточном уровне. К ним подключаются пограничные коммутаторы, и они могут передавать трафик от коммутатора к коммутатору или передавать его на базовые коммутаторы.
• Основные коммутаторы: эти сетевые коммутаторы образуют основу сети. Базовые коммутаторы соединяют агрегационные или граничные коммутаторы, пограничные сети пользователей или устройств с сетями центров обработки данных и корпоративные локальные сети с маршрутизаторами.

Если кадр пересылается на MAC-адрес, неизвестный инфраструктуре коммутатора, он передается на все порты в домене коммутации. Широковещательные и многоадресные кадры также затопляются. Это известно как наводнение BUM   - широковещание, неизвестное одноадресное и многоадресное наводнение. Эта возможность делает коммутатор уровнем 2 или устройством канального уровня в коммуникационной модели взаимодействия открытых систем (OSI).

Сетевой коммутатор (или switch) является ключевым элементом в сетевой инфраструктуре, обеспечивая эффективное управление и маршрутизацию сетевого трафика между различными устройствами в сети. Вот основные аспекты и типы сетевых коммутаторов, которые стоит учитывать при выборе и использовании:

1. Типы сетевых коммутаторов

1. Управляемые коммутаторы (Managed Switches):

   • Функциональность: Предлагают расширенные функции управления и настройки, такие как VLAN, QoS (качество обслуживания), SNMP (Simple Network Management Protocol), и возможность удаленного управления.
   • Использование: Подходят для сложных сетевых инфраструктур и крупных организаций, где требуется тонкая настройка и мониторинг.

2. Неуправляемые коммутаторы (Unmanaged Switches):

   • Функциональность: Простейшие устройства, которые автоматически управляют сетевым трафиком без возможности настройки. Обычно не поддерживают VLAN, QoS или удаленное управление.
   • Использование: Подходят для небольших офисов и домашних сетей, где простота и низкая стоимость имеют приоритет.

3. Полуправляемые коммутаторы (Smart Switches):

   • Функциональность: Сочетают некоторые функции управляемых и неуправляемых коммутаторов. Предлагают базовые функции управления и мониторинга.
   • Использование: Хороший выбор для небольших предприятий, которым нужны некоторые возможности управления без высокой стоимости.

2. Классификация по количеству портов и скорости

1. Количество портов:

   • Малые коммутаторы: Обычно от 5 до 24 портов, подходят для небольших сетей.
   • Средние и большие коммутаторы: Имеют от 24 до 48 портов и более, используются в крупных сетях и дата-центрах.

2. Скорость портов:

   • 10/100/1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet): Подходит для большинства офисных и малых сетевых приложений.
   • 10 Гбит/с и выше: Используются в более требовательных средах, таких как дата-центры и крупные корпоративные сети.

3. Функции и особенности

1. VLAN (Virtual Local Area Network):

   • Позволяет сегментировать сеть на логические группы, улучшая безопасность и управление трафиком.

2. QoS (Quality of Service):

   • Позволяет приоритизировать сетевой трафик для обеспечения качественного обслуживания критичных приложений и служб.

3. PoE (Power over Ethernet):

   • Позволяет коммутатору подавать питание через Ethernet-кабели для устройств, таких как IP-камеры и точки доступа Wi-Fi.

4. Скорость коммутирования и пропускная способность:

   • Важны для определения производительности коммутатора, особенно в средах с высоким трафиком.

5. Поддержка стековых соединений:

   • Позволяет объединить несколько коммутаторов в единую логическую единицу, упрощая управление и увеличивая масштабируемость сети.

4. Производители и модели

1. Cisco:

   • Модели: Cisco Catalyst, Cisco Nexus (управляемые и высокопроизводительные коммутаторы).

2. Arista:

   • Модели: Arista 7000 Series (оптимизированные для дата-центров).

3. Hewlett Packard Enterprise (HPE):

   • Модели: HPE Aruba (управляемые коммутаторы с функциями безопасности и анализа).

4. Ubiquiti:

   • Модели: Ubiquiti UniFi Switch (управляемые коммутаторы с хорошим соотношением цена/качество).

5. Netgear:

   • Модели: Netgear ProSafe, Netgear Insight (разнообразные коммутаторы для разных потребностей).

5. Примеры использования

• Офисные сети: Коммутаторы с количеством портов от 8 до 24, поддерживающие Gigabit Ethernet.
• Дата-центры: Высокопроизводительные коммутаторы с 10 Гбит/с и выше, поддерживающие стековые соединения и управление.
• Сети для малых предприятий: Полуправляемые или неуправляемые коммутаторы с базовыми функциями и PoE для подключения периферийных устройств.

Выбор коммутатора зависит от специфических потребностей вашей сети, включая размер, требуемые функции, бюджет и ожидаемую нагрузку. Если у вас есть дополнительные вопросы или требуется помощь в выборе конкретной модели, дайте знать!