Коммутатор: обзор устройства для построения локальной сети. Что такое свитч

21.12.2018 2 комментария

Коммутатор, сетевые устройства, узлы - понятия, знакомые большинству пользователей, но что именно они означают, знают немногие. В этой статье мы поможем вам разобраться с понятием и принципом работы этого устройства, а также расскажем, чем коммутатор отличается от свитча, маршрутизатора и концентратора.

Как он работает?

Коммутатор - это один из видов сетевых устройств, с его помощью можно соединить несколько сетевых узлов (ПК, телефоны или другие сетевые устройства). При этом соединение не будет выходить за рамки одного или нескольких сегментов сети.

Сегментом называют небольшой и изолированный участок. Например, домашняя сеть с компьютером, ноутбуком и смартфоном, которая получают общий трафик от провайдера, будет считаться сегментом.

Другое название этого устройства - свитч, оно используется в молодёжных и узкопрофессиональных кругах.

Принцип работы коммутатора (или свитча) прост - устройство получает трафик, а затем, определив получателя по MAC-адресу, пересылает данные на нужный узел (компьютер, телефон). Свитч первое время в новом сегменте может отправлять пакеты данных нескольким адресатам внутренней сети, однако процесс обучения проходит быстро, а после этого информация поступает только к адресатам.

Режимы коммутации

Устройство может передавать трафик на узлы в нескольких режимах, они отличаются соотношением времени ожидания и надежности.

Режимы коммутации:

1. Сквозной. Используется, когда скорость важнее надежности. Пакет данных отправляется сразу, как получен MAC-адрес узла-получателя. При таком режиме невозможно вычислять контрольные суммы, а именно они показывают наличие/отсутствие ошибок, поэтому надёжность не контролируется.
2. С промежуточным хранением. В этом случае надёжность важнее, и свитч сначала полностью получает пакет данных (кадр), потом проверяет контрольную сумму, чтобы убедиться, что ошибок нет. Только после этого пакет отправляется к получателю, а кадры с ошибками отбрасываются.
3. Бесфрагментный. Это компромисс между скоростью и надёжностью: считываются и проверяются лишь первые 64 байта, после чего кадр начинает передаваться на узел.

Так, в зависимости от режима, работает коммутатор для интернета, что это такое и как он работает станет понятно после сравнения его с концентраторами и маршрутизаторами.

Отличие от концентратора

Отличие коммутатора (свича) от концентратора заключается в способе распределения трафика внутри сегмента (домашней сети). Свитч передает пакет данных только адресату, а концентратор - всем узлам сети. Поэтому конденсатор больше нагружен (передавать трафика приходится больше), а безопасность сети больше подвержена угрозам.

Раньше концентратор стоил дешевле, чем свитч, поэтому активно использовался в небольших сетях, сейчас разница в цене незначительна и концентраторы почти не пользуются спросом.

Отличие от маршрутизатора

Мы разобрались с тем, что нет существенных между коммутатором и свитчем, разница с концентратором тоже понятна, остался только один вопрос - чем же от них отличается маршрутизатор.

Роутер (маршрутизатор) - это устройство, которое может не только распределять трафик по адресатам, но и работать в соответствии с правилами и таблицами маршрутизации. Это мини-компьютер с широким спектром настраиваемых функций. Роутер может быть и проводным и использовать технологию WiFi, принцип работы остаётся тем же.

Если попробовать сравнить показатели, то свитч сильно уступает роутеру по функциональности.

Разобравшись с тем, что такое коммутатор (свитч), для чего нужен и что он делает, можно подвести итоги. Это устройство используется для создания сегментов сети, оно лучше концентратора, но менее функционально, чем роутер.

А коммутаторы используются в сетях с простой системой распределения трафика, это позволяет сохранить безопасность и избежать настройки и администрирования роутера.

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 )

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.

Для создания локальной или домашней сети нужны особые устройства. Из этой статьи Вы узнаете немного о них. Я постараюсь объяснить как можно проще, чтобы понял каждый.

Предназначение .

Хаб (Hub), свитч (switch) и роутер (router) предназначены для создания сети между компьютерами. Разумеется после создания эта сеть будет ещё и функционировать.

Отличие .

Что такое хаб (hub)

Хаб - это повторитель. Всё что к нему подключено - будет повторяться. На хаб даётся один и поэтому всё связано.
Например Вы подключили 5 компьютеров через Хаб. Чтобы передать данные от пятого компьютера к первому, эти данные будут проходить через все компьютеры в сети. Это похоже на параллельный телефон - доступ к Вашим данным может получить любой компьютер и Вы так же. За счёт этого так же увеличивается нагрузка и распределение. Соответственно чем больше компьютеров подключено, тем медленнее будет соединение и больше нагрузка на сеть. Именно поэтому в наше время всё меньше выпускают хабов и всё меньше ими пользуются. Скоро совсем исчезнут.

Что такое свитч (switch)?

Свитч пришёл на смену хабу и исправляет недостатки предшественника. Каждый подключенный к свитчу имеет свой отдельный IP адрес. Этим самым снижается нагрузка на сеть и каждый компьютер получит лишь то, что ему нужно и другие об этом не узнают. Но у свитча есть недостаток, связанный с достоинством. Дело в том, что если Вы хотите разделить сеть на более чем 2 компьютера, то Вам будет нужно больше IP адресов. Обычно это зависит от провайдера, а он обычно даёт только один IP адрес.

Что такое роутер (router)?

Роутер - его часто ещё называют маршрутизатором. Почему? Да потому что он является связующим звеном между двумя различными сетями и передает данные, основываясь на определенном маршруте, указанном в его таблице маршрутизации. Если выражаться очень просто, то роутер является посредником между Вашей сетью и выходом в интернет. Роутер исправляет все ошибки предшественников и именно поэтому в наше время он наиболее популярен. Особенно если учесть тот факт, что зачастую роутеры снабжаются Wi Fi антеннами для передачи интернета на беспроводные устройства, а так же имеют возможность подключать USB модемы.

Роутер можно использовать как отдельно: ПК -> роутер -> интернет, так и совместно с другими устройствами: ПК -> свитч/хаб -> роутер -> интернет.

Ещё одним достоинством роутера является его простая установка. Зачастую от Вас требуются лишь минимальные знания, чтобы подключить, настроить сеть и выйти в интернет.

Итак. Подведу небольшие итоги.

Все эти устройства нужны для создания сети. Хаб и свитч не особо отличаются друг от друга. Роутер - самое нужное и удобное решение для создания сети.

Сетевой коммутатор или свитч (с англ. switch - переключатель) - это устройство, выполняющее функцию “умного” соединения нескольких узлов локальной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно адресату. Исключение составляет широковещательный трафик (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на втором канальном уровне модели OSI, и в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Принцип работы коммутатора

Свитч хранит в энергонезависимой памяти таблицу коммутации, где содержатся пары соответствий MAC-адреса узлу порта коммутатора. При первом запуске коммутатора эта таблица пуста, и утройство работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. Затем свитч анализирует фреймы и, выяснив MAC-адрес отправителя, сохраняет его в таблицу.

В будущем, если на один из портов свитча приходит фрейм для конкретного адресата, MAC-адрес которого уже есть в таблице, посылка отправляет через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес получателя не связан с каким-либо портом коммутатора, то кадр направляется на все порты. Через некоторое время у коммутатора строится полная таблица для всех портов, в результате чего трафик локализуется. Стоит отметить малую задержку и высокую скорость пересылки на каждом порте интерфейса.