Что такое коммутатор сети (ethernet switch / bridge) ?
Сетевой коммутатор (ethernet switch) — это устройство 2 уровня модели OSI, которое используется в качестве концентратора (центральной точки) для подключения других проводных устройств, работающих по технологии ethernet.
Почему коммутируемый ethernet более надежный и эффективный?
При возникновении проблемы в coaxial-ethernet (10base2) трудно определить где ошибка. Инженеру-связисту необходимо проверить все разъемы один за другим, что требует времени. Также необходимо учесть, что из-за хрупкости коаксиального кабеля сеть часто выходит из строя.
Коаксиальный ethernet использует 2 кабеля (внутренний и внешний) для передачи и приема данных в сеть. При полудуплексной связи, компьютер не может одновременно данные принимать и отправлять. Когда сеть загружена возникают множественные коллизии при попытки одновременно вести передачу данных двумя и более станциями. Что почти гарантированно снижает скорость передачи данных в разы, нередко десятки и сотни раз..
При работе с коммутируемой сетью, если один кабель поврежден, он не будет влиять на других абонентов. Если сломается порт, пользователь может просто подключить кабель к другим работающим портам.
Что касается производительности, механизм внутри коммутатора может обеспечить полнодуплексную связь (full duplex). Поскольку вероятность возникновения коллизий в сети при правильной настройке оборудования практически сведена к нулю, то данный факт повышает производительность всей системы.
В чем отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)
Концентратор (Hub) — это сетевое устройство, позволяющее подключать несколько компьютеров к одной сети. Концентраторы могут быть основаны на соединениях Ethernet, Firewire или USB.
Коммутатор (Switch) — устройство управления, которое включает или выключает поток электроэнергии в цепи. Он также может использоваться для маршрутизации информационных шаблонов при потоковой передаче электронных данных, передаваемых по сетям. В контексте сети коммутатор – это компьютерное сетевое устройство, которое соединяет сегменты сети.
| Концентратор (Hub) | Коммутатор (Switch) | |
| Уровень OSI | Физический: концентраторы классифицируются как устройства 1 уровня в соответствии с моделью OSI. | Канальный: сетевые коммутаторы работают на 2 уровне модели OSI. |
| Функционал | Для соединения сети персональных компьютеров их можно объединить через центральный концентратор. | Позволяет объединять несколько устройств, управлять портами и настройками безопасности VLAN |
| Форма передачи данных | Электрический сигнал или биты | Кадр (для L2 Switch) и Пакет ( для L3 switch) |
| Порты | 4/12 портов | Коммутатор является многопортовым мостом. 24/48 портов |
| Тип передачи | Концентраторы всегда рассылают кадры на все порты (flooding), кроме того, с которого пришел; рассылка может быть одноадресной (unicast), многоадресной (multicast) или широковещательной (broadcast) | Первоначально широковещательная (broadcast) рассылка; затем одноадресная (unicast) и многоадресная (multicast) рассылка по мере необходимости. |
| Тип устройства | Пассивное устройство (без программного обеспечения) | Активное устройство (с программным обеспечением) |
| Used in (LAN, MAN, WAN) | LAN | LAN |
| Таблица сетевых адресов (MAC) | Сетевой концентратор не может узнавать или сохранять MAC-адрес. | Коммутаторы используют CAM-таблицу с доступной памятью, к которой обычно обращается ASIC (специализированные интегрированные микросхемы). |
| Режим передачи | Полудуплекс (Half duplex) | Полу-/полный дуплекс (Half/Full duplex) |
| Широковещательный домен | Концентратор имеет один широковещательный домен. | Коммутатор имеет один широковещательный домен [если не реализован VLAN] |
| Определение | Электронное устройство, которое соединяет множество сетевых устройств вместе, чтобы устройства могли обмениваться данными | Сетевой коммутатор — это компьютерное сетевое устройство, которое используется для соединения множества устройств в компьютерной сети. Коммутатор считается более продвинутым, чем концентратор, потому что он будет отправлять сообщения на нужный порт устройства или запрашивать информацию с него. |
| Скорость | 10Mbps | 10/100 Mbps, 1 Gbps |
| Адрес, используемый для передачи данных | Использует MAC-адрес | Использует MAC-адрес |
| Необходимо для подключения к Интернету? | Нет | Нет |
| Категория устройства | Не интеллектуальное устройство | Интеллектуальное устройство |
| Производители | Sun Systems, Oracle, Cisco | Cisco, D-link, Juniper, MikroTik |
| Столкновения (Collisions) | Столкновения (Collisions) обычное явления в инфраструктурах, использующих концентраторы. | В полнодуплексном коммутаторе не происходит столкновений. |
| Spanning-Tree | Не используется Spanning-Tree | Возможно использование множества экземпляров Spanning-Tree |
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.
