Управляемые коммутаторы: назначение и особенности

Управляемые коммутаторы (англ. switching hub, жарг. switch) – цифровые аппаратные устройства, выполняющие объединение нескольких локальных узлов компьютерной сети в рамках одного сегмента. По сравнению с неуправляемыми моделями они имеют более сложную электронную архитектуру. Позволяют управлять коммутацией модели ISO на канальном и сетевом уровнях. Функционал управляемых коммутаторов предоставляет возможность выполнить объединение нескольких устройств в стек – единое логическое устройство, позволяющее увеличить число портов. Их часто называют Layer 2 switch, так как если объединить 2 switch с 24 портами, получиться единый логический коммутатор с 48 портами.

Функциональная необходимость

Коллективное использование общей кабельной системы в режиме разделения времени при интенсивном трафике обуславливает снижение производительности сети, ведь ключевой функцией концентраторов была и остается передача пакетов по общей разделяемой среде. Когда она не успевает передавать кадры, в ожидании доступа в сети возникает значительная очередь запросов. И как результат происходит насыщение передающей среды.

Такое положение наиболее характерно для сети Ethernet с методом случайного доступа к передающей среде. Но и другие технологии, базирующиеся на разделении среды передачи данных, также страдают от перегрузки трафика. Установка управляемых коммутаторов позволяет логически структурировать сеть и легко устранить данную проблему.

Особенности применения

Алгоритм работы управляемых коммутаторов аналогичен функционированию прозрачного (transparent) моста, т.е. он целенаправленно передает пакеты/кадры непосредственному получателю. Только switching hub:

• отличаются повышенным быстродействием;
• отсутствием снижения пропускной способности;
• характеризуются возможностью анализа трафика нескольких VLAN;
• имеют более обширные опциональные возможности и расширенные настройки;
• дополнительно выступают как средства анализа защищенности уровня сети и уязвимости протоколов.

Управляемые коммутаторы - сложные вычислительные устройства, позволяющие оптимизировать крупные сети и имеющие несколько процессорных модулей. Они начинают ретрансляцию кадра как только получают его первые байты, не дожидаясь полного получения.

Помимо основных функций их можно дополнительно нагрузить:

• поддержкой алгоритма Spanning Tree, позволяющего автоматически вычислить сетевую древовидную структуру связей;
• трансляцией протоколов канального уровня. Способность преобразовывать кадры Fast Ethernet и FDDI в кадры Token Ring позволяет подключать к разным портам сегмент FDDI и Fast Ethernet с целью объединения их в единую сеть;
• фильтрацией трафика. Данная опция расширяет возможности фильтрации кадров и ограничения деятельности пользователей посредством запрета конкретных MAC-адресов;
• приоритетной обработкой кадров. Использование стандарта IEEE1p – наиболее гибкий и результативный способ прописать приоритеты отдельным портам управляемого коммутатора;
• работой в виртуальных локальных сетях: VLAN и Virtual LAN. В отличие от VPN (виртуальных частных сетей), позволяющих объединить посредством глобальных сетей или телекоммуникаций связи несколько локальных сетей в единую виртуальную ЛВС, Virtual LAN и VLAN дают возможность на канальном уровне выделить несколько изолированных виртуальных ЛВС внутри физически существующей ЛВС. Это означает, что даже при подключении всех узлов к одному управляемому коммутатору передача кадров между ними будет невозможна.

Факторы, влияющие на работу switch

При выборе управляемого коммутатора следует обращать внимание на параметры характеристик, которые обеспечат требуемый уровень производительности:

• тип коммутации (с полной буферизацией или «налету»);
• производительность портов и внутренней шины;
• скорость фильтрации и продвижения кадров;
• размер MAC-адресной таблицы;
• объем буфера кадров.

Типы управляемых коммутаторов

Учитывая обширный модельный и брендовый ряд и расширенный функционал данных устройств выполнить их четкую классификацию затруднительно. Поэтому ограничимся двумя основными позициями.

Классификация управляемых коммутаторов по способу коммутации портов

• С общей шиной.
• Комбинированные.
• С разделенной памятью.
• На основе коммутационной матрицы.

Основные типы управляемых коммутаторов по конструктивному исполнению

• Устройства с фиксированным количеством портов.
• Модульные на основе шасси.
• Модульно-стековые.
• Стековые.

Цифровые и информационные технологии развиваются очень интенсивно и вполне вероятно, что через несколько лет человечество найдет еще более удобный и простой способ передачи информации, чем компьютерные сети. Но на текущий момент управляемые коммутаторы – устройства, которые упрощают жизнь не только системным администраторам, но и людям далеким от техники, хотя последние об этом могут и не догадываться.

Материал статьи подготовлен на основе информации сайта www.tvbs.ru