Bygge et hjemmenettverk Hva er smart med smarte nettverkssvitsjer? Grunnleggende om broer og switcher Hvorfor trenger du en switch i et lokalt nettverk?

Problemer med å bygge lokale nettverk virker svært komplekse for ikke-spesialiserte brukere på grunn av den omfattende terminologiske ordboken. Huber og brytere er tenkt som komplekst utstyr som minner om telefonsentraler, og etableringen av et lokalt hjemmenettverk blir en grunn til å henvende seg til spesialister. Faktisk er bryteren ikke så skummel som navnet: begge enhetene er elementære nettverksnoder som har minimal funksjonalitet, krever ikke kunnskap om installasjon og drift, og er ganske tilgjengelige for alle.

Definisjon

Hub— en nettverkshub designet for å koble datamaskiner til et enkelt lokalt nettverk ved å koble til Ethernet-kabler.

Bytte om(switch) er en nettverkssvitsj designet for å koble flere datamaskiner til et lokalt nettverk via et Ethernet-grensesnitt.

Sammenligning

Som vi kan se av definisjonen, er forskjellen mellom en hub og en switch knyttet til typen enhet: hub og switch. Til tross for én oppgave - å organisere et lokalt nettverk via Ethernet - nærmer enhetene seg løsningen på forskjellige måter. En hub er en enkel splitter som gir en direkte forbindelse mellom nettverksklienter. En svitsj er en mer "smart" enhet som distribuerer datapakker mellom klienter i samsvar med forespørselen.

Huben, som mottar et signal fra én node, sender det til alle tilkoblede enheter, og mottaket avhenger helt av mottakeren: datamaskinen må selv gjenkjenne om pakken er beregnet på den. Naturligvis antar svaret det samme mønsteret. Signalet stikker inn i alle segmenter av nettverket til det finner en som vil motta det. Denne omstendigheten reduserer nettverkets gjennomstrømning (og datautvekslingshastigheten). Svitsjen, som mottar en datapakke fra datamaskinen, sender den nøyaktig til adressen som ble spesifisert av avsenderen, og avlaster nettverket. Et nettverk organisert gjennom en svitsj anses som sikrere: trafikkutveksling skjer direkte mellom to klienter, og andre kan ikke behandle et signal som ikke er ment for dem. I motsetning til en hub, gir en svitsj høy gjennomstrømning av det opprettede nettverket.

Logitec LAN-SW/PS Hub

Svitsjen krever riktig konfigurasjon av nettverkskortet til klientdatamaskinen: IP-adressen og subnettmasken må samsvare med hverandre (subnettmasken indikerer en del av IP-adressen som nettverksadresse, og den andre delen som klientadresse). Huben krever ingen innstillinger, fordi den fungerer på det fysiske nivået til OSI-nettverksmodellen, og sender et signal. Bryteren opererer på kanalnivå og utveksler datapakker. En annen funksjon ved huben er utjevning av noder når det gjelder dataoverføringshastighet, med fokus på de laveste hastighetene.

Bryter COMPEX PS2208B

Konklusjon nettsted

Hub er et nav, bryter er en bryter.
Navenheten er den enkleste, bryteren er mer "intelligent".
Huben overfører signalet til alle nettverksklienter, switchen kun til mottakeren.
Ytelsen til et nettverk organisert gjennom en svitsj er høyere.
Bryteren gir et høyere nivå av dataoverføringssikkerhet.
Huben opererer på det fysiske laget av OSI-nettverksmodellen, svitsjen på kanallaget.
Svitsjen krever riktig konfigurasjon av nettverkskort til nettverksklienter.

Bryteren er en av de viktigste enhetene som brukes til å bygge et lokalt nettverk. I denne artikkelen vil vi snakke om hva brytere er og fokusere på de viktige egenskapene som må tas i betraktning når du velger en lokal nettverkssvitsj.

La oss først se på det generelle blokkdiagrammet for å forstå hvilken plass svitsjen opptar i bedriftens lokale nettverk.

Figuren over viser det vanligste blokkskjemaet for et lite lokalt nettverk. Som regel brukes aksessbrytere i slike lokale nettverk.

Tilgangssvitsjer er direkte koblet til sluttbrukere, og gir dem tilgang til lokale nettverksressurser.

I store lokale nettverk utfører imidlertid brytere følgende funksjoner:

Nettverkstilgangsnivå. Som nevnt ovenfor gir tilgangsbrytere tilkoblingspunkter for sluttbrukerenheter. I store lokale nettverk kommuniserer ikke aksesssvitsjrammer med hverandre, men overføres gjennom distribusjonssvitsjer.

Distribusjonsnivå. Bytter på dette laget videresender trafikk mellom tilgangssvitsjer, men samhandler ikke med sluttbrukere.

Systemkjernenivå. Enheter av denne typen kombinerer dataoverføringskanaler fra distribusjonsnivåsvitsjer i store territorielle lokale nettverk og gir svært høyhastighetssvitsjing av datastrømmer.

Brytere er:

Uadministrerte brytere. Dette er vanlige frittstående enheter på et lokalt nettverk som administrerer dataoverføring uavhengig og ikke har mulighet for ytterligere konfigurasjon. På grunn av enkel installasjon og lav pris, er de mye brukt for installasjon hjemme og i små bedrifter.

Administrerte brytere. Mer avanserte og dyre enheter. De lar nettverksadministratoren uavhengig konfigurere dem for spesifiserte oppgaver.

Administrerte brytere kan konfigureres på en av følgende måter:

Via konsollport Via WEB-grensesnitt

Gjennom Telnet via SNMP-protokoll

Via SSH

Bytt nivåer

Alle brytere kan deles inn i modellnivåer OSI . Jo høyere dette nivået er, desto større muligheter har bryteren, men kostnadene vil være betydelig høyere.

Layer 1 brytere. Dette nivået inkluderer huber, repeatere og andre enheter som opererer på det fysiske nivået. Disse enhetene var til stede i begynnelsen av utviklingen av Internett og brukes foreløpig ikke på det lokale nettverket. Etter å ha mottatt et signal, sender en enhet av denne typen det ganske enkelt videre til alle porter bortsett fra senderporten

Layer 2 brytere2) . Dette nivået inkluderer uadministrerte og noen administrerte brytere ( bytte om ) jobber på lenkenivået til modellen OSI . Andrenivåsvitsjer fungerer med rammer - rammer: en strøm av data delt inn i deler. Etter å ha mottatt rammen, leser lag 2-bryteren avsenderens adresse fra rammen og legger den inn i tabellen. MAC adresser, som matcher denne adressen til porten den mottok denne rammen på. Takket være denne tilnærmingen bytter lag 2 kun data videre til målporten, uten å skape overflødig trafikk på andre porter. Layer 2-brytere forstår ikke IP adresser plassert på det tredje nettverksnivået i modellen OSI og fungerer bare på lenkenivå.

Layer 2-svitsjer støtter de vanligste protokollene som:

IEEE 802.1 q eller VLAN virtuelle lokale nettverk. Denne protokollen lar deg lage separate logiske nettverk innenfor samme fysiske nettverk.

For eksempel enheter koblet til samme bryter, men plassert i forskjellige VLAN vil ikke se hverandre og vil kun kunne overføre data i sitt eget kringkastingsdomene (enheter fra samme VLAN). Mellom seg vil datamaskinene i figuren over kunne overføre data ved hjelp av en enhet som opererer på tredje nivå med IP adresser: ruter.

IEEE 802.1p (Prioritetsmerker ). Denne protokollen er naturlig til stede i protokollen IEEE 802.1q og er et 3-bits felt fra 0 til 7. Denne protokollen lar deg merke og sortere all trafikk etter viktighet ved å angi prioriteter (maksimal prioritet 7). Rammer med høyere prioritet vil bli videresendt først.

IEEE 802.1d Spanning tree protocol (STP).Denne protokollen bygger et lokalt nettverk i form av en trestruktur for å unngå nettverksløkker og forhindre dannelsen av en nettverksstorm.

La oss si at det lokale nettverket er installert i form av en ring for å øke feiltoleransen til systemet. Svitsjen med høyest prioritet i nettverket velges som rotsvitsj.I eksemplet ovenfor er SW3 roten. Uten å fordype seg i protokollutførelsesalgoritmer, beregner brytere banen med maksimal kostnad og blokkerer den. For eksempel, i vårt tilfelle, vil den korteste veien fra SW3 til SW1 og SW2 være gjennom sine egne dedikerte grensesnitt (DP) Fa 0/1 og Fa 0/2. I dette tilfellet vil standard banepris for 100 Mbit/s-grensesnittet være 19. Grensesnitt Fa 0/1 av den lokale nettverkssvitsjen SW1 er blokkert fordi den totale baneprisen vil være summen av to overganger mellom 100 Mbit/s-grensesnitt 19+19=38.

Hvis arbeidsruten er skadet, vil bryterne beregne banen på nytt og oppheve blokkeringen av denne porten

IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP).Forbedret 802.1-standard d , som har høyere stabilitet og kortere gjenopprettingstid for kommunikasjonslinjen.

IEEE 802.1s Multiple spanning tree-protokoll.Den siste versjonen, tar hensyn til alle manglene i protokollene STP og RSTP.

IEEE 802.3ad Link aggregering for parallellkobling.Denne protokollen lar deg kombinere porter i grupper. Den totale hastigheten til en gitt aggregeringsport vil være summen av hastighetene til hver port i den.Maksimal hastighet bestemmes av IEEE 802.3ad-standarden og er 8 Gbit/s.

Layer 3 brytere3) . Disse enhetene kalles også multiswitcher siden de kombinerer egenskapene til brytere som opererer på andre nivå og rutere som opererer med IP pakker på tredje nivå.Layer 3-svitsjer støtter fullt ut alle funksjonene og standardene til Layer 2-svitsjer. Nettverksenheter kan nås ved hjelp av IP-adresser. En lag 3-svitsj støtter etableringen av ulike tilkoblinger: l 2 tp, pptp, pppoe, vpn, etc.

Layer 4 brytere 4) . L4-nivåenheter som opererer på transportlagmodellen OSI . Ansvarlig for å sikre påliteligheten av dataoverføring. Disse svitsjene kan, basert på informasjon fra pakkehoder, forstå at trafikk tilhører forskjellige applikasjoner og ta beslutninger om å omdirigere slik trafikk basert på denne informasjonen. Navnet på slike enheter er ikke bestemt; noen ganger kalles de smarte brytere, eller L4-brytere.

Hovedegenskaper til brytere

Antall porter. For tiden er det brytere med antall porter fra 5 til 48. Antall nettverksenheter som kan kobles til en gitt switch avhenger av denne parameteren.

For eksempel, når vi bygger et lite lokalt nettverk med 15 datamaskiner, trenger vi en svitsj med 16 porter: 15 for å koble til sluttenheter og en for å installere og koble til en ruter for å få tilgang til Internett.

Dataoverføringshastighet. Dette er hastigheten som hver svitsjport fungerer med. Vanligvis spesifiseres hastigheter som følger: 10/100/1000 Mbit/s. Hastigheten til porten bestemmes under automatisk forhandling med sluttenheten. På administrerte brytere kan denne parameteren konfigureres manuelt.

For eksempel : En PC-klientenhet med et 1 Gbps nettverkskort er koblet til en switchport med en driftshastighet på 10/100 Mbps c . Som et resultat av automatisk forhandling godtar enhetene å bruke maksimalt mulig hastighet på 100 Mbps.

Auto port forhandling mellom Full – dupleks og halv – dupleks. Full – tosidig: Dataoverføring utføres samtidig i to retninger. Halv dupleks Dataoverføring utføres først i én retning, deretter i den andre retningen sekvensielt.

Innvendig stoffbåndbredde. Denne parameteren viser den generelle hastigheten som bryteren kan behandle data fra alle porter med.

For eksempel: på et lokalt nettverk er det en svitsj med 5 porter som opererer med en hastighet på 10/100 Mbit/s. I de tekniske spesifikasjonene er parameteren for byttematrise 1 Gbit/ c . Dette betyr at hver port er inne Full dupleks kan operere med en hastighet på 200 Mbit/ c (100 Mbit/s mottak og 100 Mbit/s overføring). La oss anta at parameteren til denne byttematrisen er mindre enn den spesifiserte. Dette betyr at under toppbelastninger vil ikke portene kunne operere med den oppgitte hastigheten på 100 Mbit/s.

Auto MDI/MDI-X kabeltype forhandling. Denne funksjonen lar deg bestemme hvilken av de to metodene EIA/TIA-568A eller EIA/TIA-568B tvunnet par ble krympet. Ved installasjon av lokale nettverk er EIA/TIA-568B-ordningen mest brukt.

Stabling er kombinasjonen av flere brytere til én enkelt logisk enhet. Ulike bryterprodusenter bruker sine egne stablingsteknologier, f.eks. c isco bruker Stack Wise stacking-teknologi med en 32 Gbps-buss mellom brytere og Stack Wise Plus med en 64 Gbps-buss mellom brytere.

For eksempel er denne teknologien relevant i store lokale nettverk, hvor det er nødvendig å koble til mer enn 48 porter på grunnlag av en enhet.

Montering for 19" stativ. I hjemmemiljøer og små lokale nettverk er brytere ofte installert på flate overflater eller montert på veggen, men tilstedeværelsen av såkalte "ører" er nødvendig i større lokale nettverk hvor aktivt utstyr er plassert i serverskap.

MAC-bordstørrelseadresser En bryter er en enhet som opererer på nivå 2 av modellen OSI . I motsetning til en hub, som ganske enkelt omdirigerer den mottatte rammen til alle porter unntatt senderporten, lærer svitsjen: husker MAC adresse til avsenderens enhet, inntasting av den, portnummer og levetid for oppføringen i tabellen. Ved å bruke denne tabellen videresender ikke bryteren rammen til alle porter, men bare til mottakerporten. Hvis antallet nettverksenheter i det lokale nettverket er betydelig og tabellstørrelsen er full, begynner svitsjen å overskrive eldre oppføringer i tabellen og skriver nye, noe som reduserer svitsjens hastighet betydelig.

Jumboramme . Denne funksjonen lar bryteren håndtere større pakkestørrelser enn de som er definert av Ethernet-standarden. Etter at hver pakke er mottatt, brukes det litt tid på å behandle den. Når du bruker en økt pakkestørrelse ved hjelp av Jumbo Frame-teknologi, kan du spare på pakkebehandlingstid i nettverk som bruker dataoverføringshastigheter på 1 Gb/sek og høyere. Ved lavere hastighet er det ingen stor gevinst

Bytte modus.For å forstå prinsippet for drift av byttemoduser, bør du først vurdere strukturen til rammen som overføres på datalinknivået mellom nettverksenheten og bryteren på det lokale nettverket:

Som det fremgår av bildet:

Først kommer ingressen som signaliserer starten på rammeoverføring,
Deretter MAC ankomstadresse ( DA) og MAC avsenders adresse ( S.A.)
Tredje nivå ID: IPv 4 eller IPv 6 brukes
Og på slutten sjekksummen FCS: En 4 byte CRC-verdi som brukes til å oppdage overføringsfeil. Beregnet av avsender, og plassert i FCS-feltet. Den mottakende parten beregner denne verdien uavhengig og sammenligner den med den mottatte verdien.

La oss nå se på byttemodusene:

Lagre - og - frem. Denne byttemodusen lagrer hele rammen i en buffer og sjekker feltet FCS , som er helt på slutten av rammen, og hvis kontrollsummen i dette feltet ikke stemmer, forkaster hele rammen. Som et resultat reduseres sannsynligheten for nettverkstopp, siden det er mulig å forkaste rammer med feil og forsinke overføringstiden til pakken. Denne teknologien er tilstede i dyrere brytere.

Skjære gjennom. Enklere teknologi. I dette tilfellet kan rammer behandles raskere, siden de ikke er fullstendig lagret i bufferen. For analyse lagres data fra begynnelsen av rammen til destinasjons-MAC-adressen (DA), inklusive, i en buffer. Bryteren leser denne MAC-adressen og videresender den til destinasjonen. Ulempen med denne teknologien er at svitsjen i dette tilfellet videresender både dvergpakker med en lengde på mindre enn 512 bitintervaller og skadede pakker, noe som øker belastningen på det lokale nettverket.

PoE-teknologistøtte

Pover over ethernet-teknologi lar deg drive en nettverksenhet over samme kabel. Denne løsningen lar deg redusere kostnadene ved ekstra installasjon av forsyningslinjer.

Følgende PoE-standarder eksisterer:

PoE 802.3af støtter utstyr opp til 15,4 W

PoE 802.3at støtter utstyr opp til 30W

Passiv PoE

PoE 802.3 af/at har intelligente kontrollkretser for å levere spenning til enheten: før strømforsyning til PoE-enheten, forhandler af/at-standardkilden med den for å unngå skade på enheten. Passiv PoE er mye billigere enn de to første standardene; strøm leveres direkte til enheten via ledige nettverkskabelpar uten noen koordinering.

Kjennetegn på standarder

PoE 802.3af-standarden støttes av de fleste rimelige IP-kameraer, IP-telefoner og tilgangspunkter.

PoE 802.3at-standarden finnes i dyrere modeller av IP-videoovervåkingskameraer, hvor det ikke er mulig å møte 15,4 W. I dette tilfellet må både IP-videokameraet og PoE-kilden (bryteren) støtte denne standarden.

Utvidelsesspor. Brytere kan ha ekstra utvidelsesspor. De vanligste er SFP-moduler (Small Form-factor Pluggable). Modulære, kompakte sender/mottakere som brukes til dataoverføring i et telekommunikasjonsmiljø.

SFP-moduler settes inn i en ledig SFP-port på en ruter, switch, multiplekser eller mediekonverter. Selv om SFP Ethernet-moduler finnes, er de vanligsteFiberoptiske moduler brukes til å koble til hovedkanalen ved overføring av data over lange avstander utenfor rekkevidden til Ethernet-standarden. SFP-moduler velges avhengig av avstand og dataoverføringshastighet. De vanligste er dual-fiber SFP-moduler, som bruker en fiber for mottak og den andre for å overføre data. Imidlertid tillater WDM-teknologi dataoverføring ved forskjellige bølgelengder over en enkelt optisk kabel.

SFP-moduler er:

SX - 850 nm brukt med multimodus optisk kabel over avstander opptil 550m
LX - 1310 nm brukes med begge typer optisk kabel (SM og MM) i en avstand på opptil 10 km
BX - 1310/1550 nm brukes med begge typer optisk kabel (SM og MM) i en avstand på opptil 10 km
XD - 1550 nm brukes med enkeltmoduskabel opptil 40 km, ZX opptil 80 km, EZ eller EZX opptil 120 km og DWDM

Selve SFP-standarden sørger for dataoverføring med en hastighet på 1 Gbit/s, eller med en hastighet på 100 Mbit/s. For raskere dataoverføring ble SFP+-moduler utviklet:

SFP+ dataoverføring med 10 Gbps
XFP-dataoverføring med 10 Gbps
QSFP+ dataoverføring med 40 Gbps
CFP-dataoverføring med 100 Gbps

Men ved høyere hastigheter behandles signaler ved høye frekvenser. Dette krever større varmeavledning og følgelig større dimensjoner. Derfor er SFP-formfaktoren fortsatt kun bevart i SFP+-moduler.

Konklusjon

Mange lesere har nok kommet over uadministrerte svitsjer og lavkostadministrerte lag 2-svitsjer i små lokale nettverk. Valget av brytere for å bygge større og teknisk komplekse lokale nettverk overlates imidlertid best til fagfolk.

Safe Kuban bruker brytere av følgende merker ved installasjon av lokale nettverk:

Profesjonell løsning:

Cisco

Qtech

Budsjettløsning

D-Link

Tp-Link

Tenda

Safe Kuban utfører installasjon, igangkjøring og vedlikehold av lokale nettverk i Krasnodar og Sør-Russland.

For å opprette et lokalt eller hjemmenettverk trenger du spesielle enheter. Fra denne artikkelen vil du lære litt om dem. Jeg skal prøve å forklare så enkelt som mulig slik at alle kan forstå.

Hensikt .

Hub, svitsj og ruter er designet for å skape et nettverk mellom datamaskiner. Selvfølgelig, etter opprettelsen, vil dette nettverket også fungere.

Forskjell .

Hva er et nav

En hub er en repeater. Alt som er knyttet til det vil bli gjentatt. En er gitt til navet og derfor henger alt sammen.
For eksempel koblet du til 5 datamaskiner gjennom Huben. For å overføre data fra den femte datamaskinen til den første, vil dataene gå gjennom alle datamaskinene på nettverket. Det er som en parallell telefon - hvilken som helst datamaskin kan få tilgang til dataene dine, og det kan du også. På grunn av dette øker også belastningen og fordelingen. Følgelig, jo flere datamaskiner som er tilkoblet, jo tregere blir tilkoblingen og jo større belastning på nettverket. Dette er grunnen til at det i dag produseres færre og færre nav og blir mindre og mindre brukt. Snart forsvinner de helt.

Hva er en bryter?

Bryteren erstatter navet og retter opp manglene til forgjengeren. Hver koblet til bryteren har sin egen separate IP-adresse. Dette reduserer belastningen på nettverket og hver datamaskin vil motta bare det den trenger og andre vil ikke vite om det. Men bryteren har en ulempe knyttet til verdighet. Faktum er at hvis du vil dele nettverket i mer enn 2 datamaskiner, trenger du flere IP-adresser. Dette avhenger vanligvis av leverandøren, og de oppgir vanligvis bare én IP-adresse.

Hva er en ruter?

Ruter – det kalles ofte også en ruter. Hvorfor? Ja, fordi det er en kobling mellom to forskjellige nettverk og overfører data basert på en bestemt rute spesifisert i rutetabellen. For å si det veldig enkelt, er ruteren et mellomledd mellom nettverket og Internett-tilgangen. Ruteren retter opp alle feilene til sine forgjengere, og det er derfor den er den mest populære i dag. Spesielt med tanke på det faktum at rutere ofte er utstyrt med Wi-Fi-antenner for overføring av Internett til trådløse enheter, og også har muligheten til å koble til USB-modemer.

Ruteren kan brukes enten separat: PC -> ruter -> Internett, eller sammen med andre enheter: PC -> switch/hub -> ruter -> Internett.

En annen fordel med ruteren er den enkle installasjonen. Ofte kreves det bare minimal kunnskap fra deg for å koble til, konfigurere et nettverk og få tilgang til Internett.

Så. La meg oppsummere kort.

Alle disse enhetene er nødvendige for å opprette et nettverk. Hub og bryter er ikke veldig forskjellige fra hverandre. En ruter er den mest nødvendige og praktiske løsningen for å opprette et nettverk.

Valget av ruter som skal brukes bestemmes av Ethernet-grensesnittene som samsvarer med svitsjteknologien i midten av LAN. Det er viktig å merke seg at rutere tilbyr mange LAN-tjenester og funksjoner.

Hvert LAN har en ruter, som brukes som en gateway for å koble LAN til andre nettverk. Et LAN har en eller flere huber eller brytere for å koble sluttenheter til LAN.

Rutere er hovedenhetene som brukes til å koble til nettverk. Hver port på ruteren kobles til et annet nettverk og ruter pakker mellom nettverk. Rutere kan bryte opp kringkastings- og kollisjonsdomener.

Rutere brukes også til å koble sammen nettverk som bruker forskjellige teknologier. De kan ha både LAN- og WAN-grensesnitt.

LAN-grensesnittene til rutere lar dem koble til LAN-medier. Vanligvis er dette UTP-kabeltilkoblinger, men moduler kan legges til for å tillate fiberoptikk. Avhengig av serie eller modell av rutere, kan de ha flere typer grensesnitt for WAN- og LAN-kabeltilkoblinger.

Intranettenheter

For å opprette et LAN, må vi velge passende enheter for å koble endenodene til nettverket. De to vanligste enhetene som brukes er huber og brytere.

Hub

Huben mottar signalet, regenererer det og sender det til alle porter. Bruken av knutepunkter skaper en logisk buss. Dette betyr at LAN bruker media i multi-tilgangsmodus. Portene bruker en båndbreddedelingstilnærming, som ofte resulterer i redusert ytelse på LAN på grunn av kollisjoner og gjenoppretting. Selv om flere huber kan kobles til, vil det fortsatt være ett enkelt kollisjonsdomene.

Huber er rimeligere enn brytere. En hub velges vanligvis som en mellomenhet for et veldig lite LAN som har lave båndbreddekrav, eller hvor økonomien er begrenset.

Bytte om

Bryteren mottar rammen og regenererer hver bit av rammen til den tilsvarende destinasjonsporten. Denne enheten brukes til å segmentere nettverket i flere kollisjonsdomener. I motsetning til en hub, reduserer en bryter antall kollisjoner på LAN. Hver port på bryteren oppretter et eget kollisjonsdomene. Dette skaper en logisk punkt-til-punkt-topologi for enheten på hver port. I tillegg gir bryteren dedikert båndbredde på hver port, noe som kan forbedre LAN-ytelsen. En LAN-svitsj kan også brukes til å koble nettverkssegmenter med forskjellige hastigheter.

Generelt er brytere valgt for å koble enheter til LAN. Selv om en svitsj er dyrere enn en hub, gjør dens forbedrede ytelse og pålitelighet den kostnadseffektiv.

Det er en hel rekke brytere tilgjengelig med en rekke funksjoner som lar deg koble til mange datamaskiner i et typisk LAN-oppsett for bedrifter.

18.03.1997 Dmitry Ganzha

Brytere inntar en sentral plass i moderne lokalnettverk. TYPER SWITCHING SWITCH HUBS METODER FOR PAKKEBEHANDLING RISC OG ASIC-ARKITEKTUR AV HØYKLASSE BRYTERE BYGGER VIRTUELLE NETTVERK TREDJE NIVÅ SWITCHING KONKLUSJON Bytte er en av de mest populære moderne teknologiene.

Brytere inntar en sentral plass i moderne lokalnettverk.

Bytte er en av de mest populære moderne teknologiene. Svitsjer forskyver broer og rutere til periferien av lokale nettverk, og etterlater seg rollen som å organisere kommunikasjon gjennom det globale nettverket. Denne populariteten til switcher skyldes først og fremst det faktum at de tillater, gjennom mikrosegmentering, å øke nettverksytelsen sammenlignet med delte nettverk med samme nominelle båndbredde. I tillegg til å dele nettverket inn i små segmenter, gjør brytere det mulig å organisere tilkoblede enheter i logiske nettverk og enkelt omgruppere dem når det er nødvendig; med andre ord, de lar deg lage virtuelle nettverk.

Hva er en bryter? I følge IDC-definisjonen er "en svitsj en enhet designet i form av en hub og fungerer som en høyhastighets multiportbro; den innebygde svitsjmekanismen tillater segmentering av det lokale nettverket og tildeling av båndbredde til endestasjoner i nettverk» (se M. Kulgins artikkel «Bygg et nettverk, plant et tre...» i februarutgaven LAN). Denne definisjonen gjelder imidlertid først og fremst rammebrytere.

TYPER BYTTING

Bytting refererer vanligvis til fire forskjellige teknologier - konfigurasjonsbytte, rammebytte, cellebytte og ramme-til-celle-konvertering.

Konfigurasjonssvitsjing er også kjent som portsvitsjing, der en spesifikk port på en smart hub-modul er tilordnet et av de interne Ethernet-segmentene (eller Token Ring). Denne tildelingen gjøres eksternt gjennom prnår brukere og ressurser blir med eller flytter på nettverket. I motsetning til andre svitsjeteknologier, forbedrer ikke denne metoden ytelsen til det delte LAN.

Frame switching, eller LAN switching, bruker standard Ethernet (eller Token Ring) rammeformater. Hver ramme behandles av nærmeste svitsj og overføres videre over nettverket direkte til mottakeren. Som et resultat blir nettverket til et sett med parallelle høyhastighets direktekanaler. Vi vil se på hvordan rammesvitsjing utføres inne i en svitsj nedenfor ved å bruke eksempelet på en svitsjingshub.

Cellebytte brukes i ATM. Bruken av små celler med fast lengde gjør det mulig å lage rimelige, høyhastighets svitsjestrukturer på maskinvarenivå. Både rammesvitsjer og mesh-svitsjer kan støtte flere uavhengige arbeidsgrupper uavhengig av deres fysiske tilkobling (se avsnittet "Bygge virtuelle nettverk").

Konverteringen mellom rammer og celler gjør at for eksempel en stasjon med Ethernet-kort kan kommunisere direkte med enheter på et minibanknettverk. Denne teknologien brukes til å emulere et lokalt nettverk.

I denne leksjonen vil vi først og fremst være interessert i rammebytte.

BYTTE NAV

Den første byttehuben, kalt EtherSwictch, ble introdusert av Kalpana. Denne huben gjorde det mulig å redusere nettverksstridigheter ved å redusere antall noder i et logisk segment ved hjelp av mikrosegmenteringsteknologi. I hovedsak ble antallet stasjoner i ett segment redusert til to: stasjonen som startet forespørselen og stasjonen som svarte på forespørselen. Ingen andre stasjoner ser informasjonen som sendes mellom dem. Pakker sendes som gjennom en bro, men uten forsinkelsen som er iboende i en bro.

I et svitsjet Ethernet-nettverk kan hvert medlem av en gruppe med flere brukere samtidig garanteres 10 Mbps gjennomstrømning. Den beste måten å forstå hvordan en slik hub fungerer er å bruke en analogi med en vanlig gammel telefonsvitsj, der deltakerne i dialogen er koblet sammen med en koaksialkabel. Når en abonnent ringte «evig» 07 og ba om å bli koblet til et slikt og et slikt nummer, sjekket operatøren først om linjen var tilgjengelig; i så fall koblet han deltakerne direkte ved hjelp av et stykke kabel. Ingen andre (med unntak av etterretningstjenestene, selvfølgelig) kunne høre samtalen deres. Etter at samtalen ble avsluttet, koblet operatøren fra kabelen fra begge portene og ventet på neste samtale.

Byttehuber fungerer på lignende måte (se figur 1): de videresender pakker fra en inngangsport til en utgangsport gjennom svitsjstrukturen. Når en pakke ankommer en inngangsport, leser svitsjen sin MAC-adresse (dvs. lag 2-adressen), og den blir umiddelbart videresendt til porten som er knyttet til den adressen. Hvis porten er opptatt, plasseres pakken i en kø. I hovedsak er en kø en buffer på en inngangsport der pakker venter på at ønsket port blir ledig. Imidlertid er buffermetodene litt forskjellige.

Bilde 1.
Byttehuber fungerer på samme måte som eldre telefonsvitsjer: de kobler en inngangsport direkte til en utgangsport gjennom et bryterstoff.

METODER FOR PAKKEBEHANDLING

Ved ende-til-ende-svitsjing (også kalt svitsjing under fly og bufferløs svitsjing), leser svitsjen kun adressen til den innkommende pakken. Pakken overføres videre uavhengig av fravær eller tilstedeværelse av feil i den. Dette kan redusere pakkebehandlingstiden betydelig, siden bare de første få bytene blir lest. Derfor er det opp til den mottakende parten å identifisere defekte pakker og be om å sende dem på nytt. Moderne kabelsystemer er imidlertid pålitelige nok til at behovet for videresending på mange nettverk er minimalt. Ingen er imidlertid immune mot feil i tilfelle en skadet kabel, feil nettverkskort eller forstyrrelser fra en ekstern elektromagnetisk kilde.

Ved svitsjing med mellombuffering, sender svitsjen, som mottar en pakke, den ikke videre før den leser den fullstendig, eller i det minste leser all informasjonen den trenger. Den bestemmer ikke bare mottakerens adresse, men sjekker også kontrollsummen, det vil si at den kan kutte av defekte pakker. Dette lar deg isolere det feilproduserende segmentet. Dermed legger buffer-og-forover-svitsjing vekt på pålitelighet fremfor hastighet.

Bortsett fra de to ovennevnte, bruker noen brytere en hybridmetode. Under normale forhold gir de ende-til-ende-svitsjing, men overvåker antall feil ved å sjekke sjekksummer. Hvis antall feil når en spesifisert terskel, går de inn i byttemodus med foroverbuffring. Når antall feil synker til et akseptabelt nivå, går de tilbake til ende-til-ende-byttemodus. Denne typen veksling kalles terskel eller adaptiv svitsjing.

RISC OG ASIC

Ofte implementeres buffer-forward-svitsjer ved bruk av standard RISC-prosessorer. En fordel med denne tilnærmingen er at den er relativt billig sammenlignet med ASIC-svitsjer, men den er ikke veldig bra for spesialiserte applikasjoner. Bytte inn slike enheter utføres ved hjelp av programvare, slik at funksjonaliteten deres kan endres ved å oppgradere den installerte programvaren. Deres ulempe er at de er tregere enn ASIC-baserte brytere.

Brytere med ASIC-integrerte kretser er designet for å utføre spesialiserte oppgaver: all funksjonalitet er "kablet" inn i maskinvaren. Det er også en ulempe med denne tilnærmingen: når modernisering er nødvendig, er produsenten tvunget til å omarbeide kretsen. ASIC-er gir vanligvis ende-til-ende-svitsjing. Switch-stoffet ASIC skaper dedikerte fysiske baner mellom en inngangs- og utgangsport, som vist i .

ARKITEKTUR AV HØYKLASSE BRYTERE

High-end-svitsjer er vanligvis modulære i design og kan utføre både pakke- og cellesvitsjing. Modulene til en slik svitsj utfører veksling mellom nettverk av forskjellige typer, inkludert Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI og ATM. I dette tilfellet er hovedbrytermekanismen i slike enheter ATM-svitsjstrukturen. Vi vil se på arkitekturen til slike enheter ved å bruke Bay Networks Centillion 100 som et eksempel.

Bytting utføres ved hjelp av følgende tre maskinvarekomponenter (se figur 2):

ATM-bakplan for ultra-høyhastighets celleoverføring mellom moduler;

en CellManager integrert krets med spesialformål på hver modul for å kontrollere celleoverføring over bakplanet;

en spesiell SAR-integrert krets på hver modul for å konvertere rammer til celler og omvendt.

(1x1)

Figur 2.
Cellesvitsjing brukes i økende grad i avanserte brytere på grunn av den høye hastigheten og den enkle migreringen til ATM.

Hver svitsjmodul har I/O-porter, bufferminne og en CellManager ASIC. I tillegg har hver LAN-modul også en RISC-prosessor for å utføre rammesvitsjing mellom lokale porter og en pakkesamler/demonter for å konvertere rammer og celler til hverandre. Alle moduler kan uavhengig bytte mellom portene sine, slik at kun trafikk som er bestemt for andre moduler sendes gjennom bakplanet.

Hver modul opprettholder sin egen adressetabell, og hovedkontrollprosessoren kombinerer dem til én felles tabell, slik at en individuell modul kan se nettverket som en helhet. Hvis for eksempel en Ethernet-modul mottar en pakke, bestemmer den hvem pakken er adressert til. Hvis adressen er i den lokale adressetabellen, bytter RISC-prosessoren pakken mellom lokale porter. Hvis destinasjonen er på en annen modul, konverterer montøren/demontøren pakken til celler. CellManageren spesifiserer en destinasjonsmaske for å identifisere modulen(e) og port(er) som cellenes nyttelast er destinert til. Enhver modul hvis kortmaskebit er spesifisert i destinasjonsmasken, kopierer cellen til lokalt minne og sender dataene til den tilsvarende utgangsporten i samsvar med de spesifiserte portmaskebitene.

BYGGE VIRTUELLE NETTVERK

I tillegg til å øke produktiviteten lar brytere deg lage virtuelle nettverk. En av metodene for å lage et virtuelt nettverk er å lage et kringkastingsdomene gjennom en logisk tilkobling av porter innenfor den fysiske infrastrukturen til en kommunikasjonsenhet (dette kan enten være en smart hub - konfigurasjonssvitsjing eller en svitsj - rammesvitsjing). For eksempel er de odde portene til en enhet med åtte porter tilordnet til ett virtuelt nettverk, og partallsportene tilordnes et annet. Som et resultat blir en stasjon i ett virtuelt nettverk isolert fra stasjoner i et annet. Ulempen med denne metoden for å organisere et virtuelt nettverk er at alle stasjoner koblet til samme port må tilhøre samme virtuelle nettverk.

En annen metode for å lage et virtuelt nettverk er basert på MAC-adressene til tilkoblede enheter. Med denne metoden for å organisere et virtuelt nettverk kan enhver ansatt koble for eksempel sin bærbare datamaskin til en hvilken som helst svitsjport, og den vil automatisk avgjøre om brukeren hans tilhører et bestemt virtuelt nettverk basert på MAC-adressen. Denne metoden lar også brukere koblet til samme svitsjport tilhøre forskjellige virtuelle nettverk. For mer informasjon om virtuelle nettverk, se artikkelen av A. Avduevsky "Slike ekte virtuelle nettverk" i marsutgaven av LAN for i år.

NIVÅ 3 BYTTING

For alle fordelene har svitsjer en betydelig ulempe: de er ikke i stand til å beskytte nettverket mot snøskred av kringkastingspakker, og dette fører til uproduktiv nettverksbelastning og økt responstid. Rutere kan overvåke og filtrere unødvendig kringkastingstrafikk, men de er tregere i størrelsesordener. I følge dokumentasjonen fra Case Technologies er den typiske ytelsen til en ruter 10 000 pakker per sekund, og dette kan ikke sammenlignes med den samme indikatoren på en svitsj - 600 000 pakker per sekund.

Som et resultat har mange produsenter begynt å bygge rutingfunksjoner inn i svitsjer. For å forhindre at svitsjen blir betydelig bremset, brukes ulike teknikker: for eksempel implementeres både lag 2-svitsjing og lag 3-svitsjing direkte i maskinvare (ASIC). Ulike produsenter kaller denne teknologien forskjellig, men målet er det samme: Rutingbryteren må utføre Layer 3-funksjoner med samme hastighet som Layer 2-funksjoner. En viktig faktor er prisen på en slik enhet per port: den skal også være lav, som for brytere (se artikkel av Nick Lippis i neste utgave av LAN magazine).

KONKLUSJON

Brytere er både strukturelt og funksjonelt svært forskjellige; Det er umulig å dekke alle aspektene deres i en kort artikkel. I den neste opplæringen skal vi se nærmere på minibankbrytere.

Dmitry Ganzha er administrerende redaktør for LAN. Han kan kontaktes på: [e-postbeskyttet].

Brytere i lokalnettet