Primer cambio. Conmutador de red (conmutador). ¿Qué es y cuál es el principio de funcionamiento del interruptor de encendido?

Ahora, en una época en la que todo tipo de aparatos y dispositivos electrónicos abruman el entorno de vida. persona ordinaria, el problema apremiante es cómo vincular todos estos dispositivos inteligentes entre sí. Casi todos los apartamentos tienen TV, computadora/portátil, impresora, escáner, sistema de sonido, y quiero coordinarlos de alguna manera, y no transferir una cantidad infinita de información a través de unidades flash y, al mismo tiempo, no confundirme con kilómetros interminables de cables. La misma situación se aplica a las oficinas, con un número considerable de ordenadores y MFP u otros sistemas a los que es necesario conectar. diferentes representantes comunidad electrónica en un solo sistema. Aquí es donde entra la idea de construir. red local. Y la base de una red local bien organizada y estructurada es un conmutador de red.



DEFINICIÓN

Cambiar, o cambiar- un dispositivo que conecta varios dispositivos inteligentes a una red local para el intercambio de datos. Cuando se recibe información en uno de los puertos, la transmite a otro puerto, según la tabla de conmutación o tablas de direcciones MAC. En este caso, el proceso de llenar la tabla no lo lleva a cabo el usuario, sino el propio conmutador, durante el funcionamiento: durante la primera sesión de transferencia de datos, la tabla está vacía e inicialmente el conmutador transmite la información entrante a todos sus puertos. Pero en el proceso de trabajo recuerda los caminos seguidos por la información, los registra en su tabla y en sesiones posteriores envía información vía dirección específica. El tamaño de la tabla puede incluir de 1000 a 16384 direcciones.

También se utilizan otros dispositivos para construir redes locales: concentradores (hubs) y enrutadores (enrutadores). De inmediato, para evitar confusiones, vale la pena señalar las diferencias entre ellos y el Switch.

Concentrador (también conocido como hub)– es el progenitor del interruptor. El uso de hubs en realidad es cosa del pasado, debido al siguiente inconveniente: si la información llegaba a uno de los puertos del hub, inmediatamente la transmitía a otros, “obstruyendo” la red con exceso de tráfico. Pero de vez en cuando todavía se encuentran, sin embargo, entre los equipos de red modernos se parecen a los vagones autopropulsados ​​de principios del siglo XX entre los coches eléctricos modernos.

Enrutadores– dispositivos con los que a menudo se confunden los interruptores debido a su similitud apariencia, pero tienen una gama más amplia de capacidades laborales y, por tanto, un coste mayor. Se trata de una especie de microcomputadoras de red con las que puede configurar completamente la red registrando todas las direcciones de los dispositivos en ella y superponiéndolas. algoritmos lógicos trabajo – por ejemplo, protección de red.

Los conmutadores y concentradores se utilizan con mayor frecuencia para organizar redes locales, los enrutadores se utilizan para organizar una red conectada a Internet. Sin embargo, cabe señalar que ahora los límites entre conmutadores y enrutadores se están difuminando gradualmente: se están produciendo conmutadores que requieren configuración y funcionan con direcciones registradas de dispositivos de red local. Pueden realizar las funciones de enrutadores, pero suelen ser dispositivos costosos que no son para uso en el hogar.
El más simple y opción barata La configuración de una red local doméstica de tamaño mediano (con más de 5 objetos), con conexión a Internet, contendrá tanto un conmutador como un enrutador:

CARACTERÍSTICAS DE LA OBRA

Al comprar un interruptor, debe comprender claramente por qué lo necesita, cómo lo utilizará y cómo lo mantendrá. Para elegir el dispositivo que mejor se adapta a tus objetivos y no pagar de más dinero extra, veamos los principales parámetros de los interruptores:

• Tipo de interruptor – gestionado, no gestionado y personalizable.

1. Conmutadores no administrados: no admiten protocolos gestión de red. Son los más simples, no requieren configuraciones especiales y son económicos: de 440 a 2990 rublos. Solución óptima para una pequeña red local. Incluso una persona alejada de estos asuntos puede encargarse de ensamblar una red local basada en ellos; solo necesita comprar el interruptor en sí, cables de la longitud requerida para conectar el equipo (preferiblemente en forma de cable de conexión, es decir, "con enchufes” ensamblados - no lo olvide Antes de comprar, inspeccione el equipo al que se conectará el cable y aclare qué tipo de conector necesitará) y ensamble la red. Configuración más sencilla descrito en la documentación del dispositivo.
2. Conmutadores administrados: admiten protocolos de administración de red, tienen un diseño más complejo, ofrecen una funcionalidad más amplia, utilizando una interfaz WEB o programas especializados se pueden gestionar especificando los parámetros de la red conectada a ellos, las prioridades dispositivos individuales etc. Es este tipo de conmutador el que puede reemplazar a los enrutadores. El precio de estos dispositivos oscila entre 2.499 y 14.490 rublos. este tipo Los conmutadores son de interés para redes locales especializadas: videovigilancia, red industrial, red de oficinas.
3. Los conmutadores configurables son dispositivos que admiten algunas configuraciones (por ejemplo, configurar VLAN (creación de subgrupos)), pero aún son inferiores en muchos aspectos a los conmutadores administrados. Los conmutadores configurables pueden ser administrados o no administrados.

• Colocación del interruptor – puede ser de tres tipos:

1. Escritorio: un dispositivo compacto que simplemente se puede colocar sobre una mesa;
2. Montado en la pared – pequeño dispositivo, que, por regla general, se puede colocar tanto en la mesa como en la pared; para este último se proporcionan ranuras/soportes especiales;
3. Montable en bastidor: un dispositivo con ranuras previstas para montar equipos de red en bastidor, pero que normalmente también se puede colocar en un escritorio.

• Tarifa de datos básica – la velocidad a la que opera cada uno de los puertos del dispositivo. Como regla general, en los parámetros del conmutador se indican varios números, por ejemplo: 10/100 Mbit/s: esto significa que el puerto puede funcionar a velocidades de 10 Mbit/s y 100 Mbit/s, ajustándose automáticamente a la velocidad del fuente de datos. Se presentan modelos con velocidad básica:

• Número total de puertos de conmutador – uno de los principales parámetros, en principio, es el que más influye en la configuración de la red local, porque; determina cuánto equipo puede conectar. El rango es de 5 a 48 puertos. Los switch con 5-15 puertos son los más interesantes para construir un pequeño red doméstica, los dispositivos con un número de puertos de 15 a 48 están destinados a configuraciones más serias.

• – puertos que soportan velocidades de 100 Mbit/s, a veces hasta 48;
• Número de puertos con una velocidad de 1 Gbit/s – puertos que admiten velocidades de 1 Gbit/s, lo cual es especialmente importante para transmisión de alta velocidad datos, a veces hasta 48;
• Soporte PoE – si dicho parámetro existe, significa que un dispositivo conectado a un puerto con esta opción puede ser alimentado por cable de red(par trenzado), y no tiene ningún efecto sobre la señal de información transmitida. La función es especialmente atractiva para conectar dispositivos a los que no es deseable o imposible conectar un cable de alimentación adicional, por ejemplo, para cámaras WEB.
• Puertos SFP – Conmutar puertos para comunicación con dispositivos a través de alto nivel, o con otros interruptores. En comparación con los puertos convencionales, pueden admitir la transmisión de datos a distancias más largas ( puerto estándar con conector RJ-45 y cable conectado " par trenzado» admite transmisión dentro de 100 m). Este puerto no está equipado con un transceptor, es solo una ranura a la que puede conectar un módulo SFP, que es un transceptor externo para conectar el cable requerido– par trenzado óptico.

• Velocidad del servicio de paquetes – una característica que indica el rendimiento del equipo, medido en millones de paquetes por segundo – MPps. Por regla general se entienden paquetes de 64 bytes (a especificar por el fabricante). El valor de esta característica. varios dispositivos se encuentra en el rango de 1,4 a 71,4 Mpps.

ÁREA DE APLICACIÓN

El ámbito de aplicación de los interruptores es amplio, las áreas de aplicación más habituales son:

• pequeña red local doméstica, incluidos, por ejemplo, varios ordenadores, una impresora, un televisor y centro de musica(siempre que todo el equipo admita conexión de red);

Cualquier administrador del sistema tarde o temprano se enfrenta a la tarea de construir o modernizar una red local empresarial. Esta cuestión debe abordarse con mucha seriedad y profundidad, porque De ello depende seguir trabajando sin preocupaciones.

Cómo elegir un interruptor para tus tareas, para no comprar uno nuevo más tarde?

Cambiar o en la gente común cambiar es un dispositivo de red que conecta varias computadoras en una sola red local. Los interruptores modernos tienen una gama muy amplia de funciones que pueden facilitar enormemente trabajo adicional administración. De la elección correcta Los conmutadores dependen del funcionamiento de toda la red local y del funcionamiento de la empresa en su conjunto.

Al elegir el equipo de red, un administrador de sistemas novato se enfrenta a un gran número designaciones poco claras y protocolos compatibles. este manual escrito para llenar este vacío de conocimiento para principiantes.

Información introductoria

Mucha gente todavía no ve la diferencia entre un conmutador y un concentrador. Al darme cuenta de que el tema ya se había discutido muchas veces, todavía quería comenzar con él.

Para los interruptores, esta regla ya no es relevante, porque interruptores modernos incluso nivel de entrada Durante el funcionamiento, forman una tabla de conmutación escribiendo una lista de direcciones MAC y, según ella, transfieren datos. Cada switch, tras un breve tiempo de funcionamiento, “sabe” en qué puerto está cada ordenador de la red.

Cuando se enciende por primera vez, la mesa de conmutación está vacía y el interruptor comienza a funcionar en modo de aprendizaje. En el modo de aprendizaje, el funcionamiento del conmutador es idéntico al funcionamiento del concentrador: el conmutador, al recibir los datos que llegan a un puerto, los reenvía a todos los demás puertos. En este momento, el conmutador analiza todos los puertos que pasan y finalmente compila una tabla de conmutación.

Características a considerar al elegir un interruptor

Para tomar la decisión correcta al comprar un interruptor, es necesario comprender todas las designaciones indicadas por el fabricante. Comprando incluso lo más dispositivo barato, puedes ver gran lista estándares y funciones compatibles. Cada fabricante de equipos de red intenta indicar en las especificaciones tanto como sea posible. más características, distinguiendo así su producto de la competencia y aumentando el coste final.

Funciones de interruptor comunes:

• Número de puertos. El número total de puertos a los que se pueden conectar varios dispositivos de red.

  El número de puertos oscila entre 5 y 48.

• Tarifa de datos básica. Esta es la velocidad a la que opera cada puerto del conmutador. Generalmente se especifican varias velocidades, por ejemplo, 10/100/1000 Mb/s. Esto indica que el puerto puede funcionar a todas las velocidades especificadas. En la mayoría de los casos, el conmutador admite el estándar IEEE 802.3 Nway para velocidades de puerto de detección automática.

  Al elegir un conmutador, se debe tener en cuenta la naturaleza del trabajo de los usuarios conectados a él.

• Ancho de banda interno. Este parámetro por sí solo no juega ningún papel. de gran importancia. Para elegir el interruptor correcto, debe prestarle atención solo junto con el total velocidad máxima todos los puertos del conmutador (puede calcular este valor usted mismo multiplicando el número de puertos por la velocidad base del puerto). Al correlacionar estos dos valores, puede evaluar el rendimiento del conmutador en momentos de carga máxima, cuando todos los usuarios conectados aprovechan al máximo la conexión de red.

  Por ejemplo, está utilizando un conmutador de 16 puertos con una velocidad de 100 Mb/s y un rendimiento de 1 Gb/s. En momentos de máxima carga, 16 puertos podrán transmitir un volumen de información igual a:

  16x100=1b00(Mb/seg)=1,6(Gb/seg)

  El valor resultante es menor que el rendimiento del propio conmutador. Este interruptor es adecuado en la mayoría de los casos. pequeña organización, donde en la práctica la situación anterior puede ocurrir muy raramente, pero no es adecuada para una organización donde se transmiten grandes cantidades de información.

  Para seleccionar el interruptor correcto, hay que tener en cuenta que, en realidad, el rendimiento interno no siempre corresponde al valor declarado por el fabricante.

• Negociación automática entre los modos Full-duplex y Half-duplex. En modo Full-duplex, los datos se transmiten en dos direcciones simultáneamente. En el modo Half-duplex, los datos sólo se pueden transmitir en una dirección a la vez. La negociación automática entre modos evita problemas con el uso diferentes modos en diferentes dispositivos.
• Detección automática del tipo de cable MDI/MDI-X. Esta función determinará automáticamente con qué estándar se “engarzó” el cable de par trenzado, permitiendo que estos 2 estándares funcionen en la misma LAN.

Estándar MDI:


Estándar MDI-X:


• Disponibilidad del puerto de enlace ascendente. El puerto Uplink está diseñado para conmutadores en cascada, es decir. conectando dos interruptores juntos. Para conectarlos utilizamos cable cruzado(Cruce). Ahora estos puertos sólo se pueden encontrar en conmutadores antiguos o en equipos específicos. En términos generales, en los conmutadores modernos todos los puertos funcionan como Uplink.
• Apilado. El apilamiento de conmutadores se refiere a la combinación de varios conmutadores en un dispositivo lógico. Es recomendable realizar el apilamiento cuando finalmente necesite obtener un conmutador con una gran cantidad de puertos (más de 48 puertos). Varios fabricantes Los conmutadores utilizan sus tecnologías de apilamiento patentadas; por ejemplo, Cisco utiliza la tecnología de apilamiento StackWise (bus de 32 Gbit/s entre conmutadores) y StackWise Plus (bus de 64 Gbit/s entre conmutadores).

  Al elegir un conmutador, se debe dar preferencia a los dispositivos que admitan el apilamiento, porque Esta característica puede resultar útil en el futuro.

• Montaje en bastidor. Esto significa que dicho interruptor se puede instalar en un bastidor o en un armario de cableado. Los más extendidos son los armarios y bastidores de 19 pulgadas, que se han convertido en un estándar no escrito para los equipos de red modernos.

  Mayoría dispositivos modernos tienen ese soporte, por lo que al elegir un interruptor no debes prestar mucha atención a esto.

• Número de ranuras de expansión. Algunos conmutadores tienen múltiples ranuras de expansión para acomodar interfaces adicionales. Como interfaces adicionales son módulos gigabit que utilizan par trenzado, e interfaces ópticas capaces de transmitir datos a través de cable de fibra óptica.
• Tamaño de la tabla de direcciones MAC. Este es el tamaño de la tabla de conmutación, que correlaciona las direcciones MAC encontradas con puerto específico cambiar. Si no hay suficiente espacio en la tabla de conmutación, se borran las direcciones MAC que no se han utilizado durante mucho tiempo. Si la cantidad de computadoras en la red es mucho mayor que el tamaño de la tabla, entonces hay una disminución notable en el rendimiento del conmutador, porque Con cada nueva dirección MAC, se busca una computadora y se ingresa una marca en la tabla.

  Al elegir un conmutador, debe estimar la cantidad aproximada de computadoras y el tamaño de la tabla de direcciones MAC del conmutador.

• Control de flujo(Control de flujo). El control de flujo IEEE 802.3x brinda protección contra la pérdida de paquetes mientras viaja por la red. Por ejemplo, un cambio durante cargas pico, incapaz de hacer frente al flujo de datos, envía una señal de desbordamiento del búfer al dispositivo emisor y suspende la recepción de datos. El dispositivo emisor, al recibir dicha señal, detiene la transmisión de datos hasta que haya una respuesta positiva del interruptor para reanudar el proceso. Así, los dos dispositivos parecen “acordar” entre sí cuándo transmitir datos y cuándo no.

  Dado que esta función está presente en casi todos los interruptores modernos, no debe prestarle mucha atención al elegir un interruptor.

• Marco gigante. La presencia de esta función permite que el interruptor funcione con más gran tamaño paquete que el especificado en el estándar Ethernet.

  Después de recibir cada paquete, se dedica algo de tiempo a procesarlo. Al utilizar un tamaño de paquete mayor utilizando la tecnología Jumbo Frame, puede ahorrar significativamente en el tiempo de procesamiento de paquetes en redes que utilizan velocidades de transferencia de datos de 1 Gb/seg y superiores. A menor velocidad, no deberías esperar una gran victoria.

  La tecnología Jumbo Frame solo funciona entre dos dispositivos que la admitan.

  Al seleccionar un interruptor, no debe centrarse en esta función, porque Está presente en casi todos los dispositivos.

• Fuerza a través de Ethernet(PoE). Esta tecnología de transmisión corriente eléctrica para alimentar el interruptor a través de cables de par trenzado no utilizados. estándar IEEE 802.af.
• Protección contra rayos incorporada. Algunos fabricantes incorporan tecnología de protección contra rayos en sus interruptores. Un interruptor de este tipo debe estar conectado a tierra; de lo contrario, el significado de esta función adicional desaparecerá.

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¿Qué tipos de interruptores existen?

Además del hecho de que todos los conmutadores existentes se diferencian por el número de puertos (5, 8, 16, 24 y 48 puertos, etc.) y la velocidad de transferencia de datos (100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s, etc.) , los interruptores también se pueden dividir en:

1. Conmutadores no administrados- estos son simples dispositivos independientes, que gestionan la transmisión de datos de forma independiente y no cuentan con herramientas de control manual. Algunos modelos de conmutadores no gestionados tienen herramientas de monitorización integradas (por ejemplo, algunos conmutadores Compex).

   Estos conmutadores están más extendidos en las redes LAN "domésticas" y en las pequeñas empresas, cuya principal ventaja se puede llamar precio bajo Y funcionamiento autónomo, sin intervención humana.

   Las desventajas de los conmutadores no gestionados son la falta de herramientas de gestión y el bajo rendimiento interno. Por lo tanto en grandes redes las empresas no son conmutadores gestionados su uso no es razonable, ya que administrar una red de este tipo requiere un enorme esfuerzo humano e impone una serie de restricciones importantes.

2. Conmutadores gestionados- estos son dispositivos más avanzados que también funcionan en modo automático, pero además de esto tienen control manual. control manual le permite configurar de manera muy flexible el funcionamiento del conmutador y facilitar la vida del administrador del sistema.

   La principal desventaja de los conmutadores gestionados es el precio, que depende de las capacidades del propio conmutador y de su rendimiento.

Absolutamente todos los interruptores se pueden dividir en niveles. Cuanto mayor sea el nivel, más complejo será el dispositivo y, por tanto, más caro. El nivel de conmutación está determinado por la capa en la que opera. modelo de red OSI.

Para seleccionar el conmutador correcto, deberá decidir en qué nivel de red necesita administrar la LAN.

Separación de interruptores por niveles:

1. Conmutador de capa 1. Esto incluye todos los dispositivos que operan en la capa 1 del modelo de red OSI: nivel fisico. Dichos dispositivos incluyen repetidores, concentradores y otros dispositivos que no funcionan en absoluto con datos, pero sí con señales. Estos dispositivos transmiten información como si se vertiera agua. Si hay agua, se vierte más; si no hay agua, se espera. Estos dispositivos no se fabrican desde hace mucho tiempo y son bastante difíciles de encontrar.
2. Conmutador de capa 2. Esto incluye todos los dispositivos que operan en la capa 2 del modelo de red OSI: nivel de enlace . Dichos dispositivos incluyen todos los conmutadores no administrados y algunos administrados.

   Los conmutadores de nivel 2 funcionan con datos no como un flujo continuo de información (conmutadores de nivel 1), sino como piezas de información individuales: marcos ( marco o jerga. marcos). Son capaces de analizar tramas recibidas y trabajar con direcciones MAC de dispositivos emisores y receptores de tramas. Dichos conmutadores "no comprenden" las direcciones IP de las computadoras; para ellos, todos los dispositivos se nombran en forma de direcciones MAC;

   Los conmutadores de capa 2 crean tablas de conmutación en las que correlacionan las direcciones MAC de las reuniones. dispositivos de red con puertos de switch específicos.

   Los conmutadores de capa 2 admiten los siguientes protocolos:

   
   
3. Conmutador de capa 3. Esto incluye todos los dispositivos que operan en la capa 3 del modelo de red OSI: nivel de red. Dichos dispositivos incluyen todos los enrutadores, algunos conmutadores administrados, así como todos los dispositivos que pueden funcionar con varios protocolos de red: IPv4, IPv6, IPX, IPsec, etc. Es más apropiado clasificar los conmutadores de Capa 3 no como conmutadores, sino como enrutadores, ya que estos dispositivos ya son totalmente capaces de enrutar el tráfico que pasa entre diferentes redes. Los conmutadores de Capa 3 son totalmente compatibles con todas las características y estándares de los conmutadores de Capa 2. Se puede acceder a los dispositivos de red mediante direcciones IP. El conmutador de capa 3 admite la instalación varias conexiones: pptp, pppoe, vpn, etc.
4. Conmutador de capa 4. Esto incluye todos los dispositivos que operan en la capa 4 del modelo de red OSI: nivel de transporte . Dichos dispositivos incluyen enrutadores más avanzados que pueden funcionar con aplicaciones. Los conmutadores de capa 4 utilizan información contenida en los encabezados de los paquetes pertenecientes a las capas 3 y 4 de la pila de protocolos, como direcciones IP de origen y destino, bits SYN/FIN que marcan el inicio y el final de las sesiones de la aplicación y números de puerto TCP/UDP para identificación. del tráfico perteneciente a varias aplicaciones. Con base en esta información, los conmutadores de Capa 4 pueden tomar decisiones inteligentes sobre el reenvío de tráfico para una sesión en particular.

Para elegir el conmutador correcto, debe imaginar toda la topología de la red futura, calcular el número aproximado de usuarios, seleccionar la tasa de transferencia de datos para cada sección de la red y luego tarea específica comenzar a seleccionar el equipo.

Gestión de interruptores

Los interruptores inteligentes se pueden gestionar de diferentes formas:

• a través de Acceso SSH. La conexión al switch gestionado se realiza mediante un protocolo SSH seguro, utilizando varios clientes (Putty, gSTP, etc.). La configuración se produce a través de la línea de comando del conmutador.
• a través de Acceso Telnet al puerto de consola del conmutador. La conexión a un conmutador gestionado se realiza a través de protocolo telnet. Como resultado, obtenemos acceso a la línea de comando del conmutador. El uso de dicho acceso se justifica sólo durante la configuración inicial, ya que Telnet es un canal de transmisión de datos no seguro.
• a través de interfaz web. La configuración se realiza a través de un navegador WEB. En la mayoría de los casos, la configuración a través de la interfaz web no le permite aprovechar todas las funciones del equipo de red, que están completamente disponibles solo en el modo de línea de comandos.
• vía protocolo SNMP. SNMP es un protocolo controles simples redes.

  Un administrador de red puede controlar y configurar varios dispositivos de red a la vez desde su computadora. Gracias a la unificación y estandarización de este protocolo, es posible verificar y configurar de forma centralizada todos los componentes principales de la red.

Para elegir el conmutador administrado adecuado, debe prestar atención a los dispositivos que tienen acceso SSH y protocolo SNMP. Sin duda, la interfaz Web lo hace más fácil. configuración inicial interruptor, pero casi siempre tiene menos funciones que línea de comando, por lo que se recomienda su presencia, pero no es obligatoria.

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¿Qué son los interruptores?

conmutador de red o interruptor, interruptor (del inglés switch - switch): un dispositivo diseñado para conectar varios nodos red informática dentro de un segmento. A diferencia de un concentrador, que distribuye el tráfico desde un dispositivo conectado a todos los demás, un conmutador transmite datos sólo directamente al destinatario. Esto mejora el rendimiento y la seguridad de la red al liberar a otros segmentos de la red de tener que (y poder) procesar datos que no estaban destinados a ellos.

El conmutador opera en el nivel de enlace de datos del modelo OSI y, por lo tanto, caso general Solo puede unir hosts en la misma red mediante sus direcciones MAC. Para conectar múltiples redes basadas en capa de red sirven los enrutadores.

Principio de funcionamiento del interruptor.

El conmutador almacena una tabla especial en la memoria (tabla MAC), que indica la correspondencia de la dirección MAC del host con el puerto del conmutador. Cuando se enciende el interruptor, esta tabla está vacía y opera en modo de aprendizaje. En este modo, los datos que llegan a cualquier puerto se transmiten a todos los demás puertos del conmutador. En este caso, el conmutador analiza los paquetes de datos, determina la dirección MAC de la computadora emisora ​​y la ingresa en una tabla. Posteriormente, si a uno de los puertos del switch llega un paquete destinado a ese ordenador, ese paquete se enviará únicamente al puerto correspondiente. Si aún no se conoce la dirección MAC de la computadora receptora, el paquete se duplicará en todas las interfaces. Con el tiempo, el cambio se construye mesa completa para todos sus puertos, por lo que el tráfico está localizado.

Capacidades y tipos de interruptores.

Los conmutadores se dividen en gestionados y no gestionados (los más simples). Los conmutadores más complejos le permiten gestionar la conmutación en los niveles de enlace de datos (segundo) y de red (tercer) del modelo OSI. Normalmente se denominan en consecuencia, por ejemplo Layer 2 Switch o simplemente L2 para abreviar. El conmutador se puede gestionar mediante el protocolo de interfaz web, SNMP, RMON, etc. Muchos conmutadores administrados le permiten realizar características adicionales: VLAN, QoS, agregación, duplicación. Los conmutadores complejos se pueden combinar en un dispositivo lógico, una pila, para aumentar la cantidad de puertos (por ejemplo, puede combinar 4 conmutadores con 24 puertos y obtener un conmutador lógico con 96 puertos).

El conmutador es un tipo de puente multipuerto.
Los puentes son dispositivos diseñados para separar físicamente una red construida sobre
(repetidores) o,
en múltiples dominios de colisión. Colisión - conflicto de transmisión, es decir intento de transmisión simultánea
datos de varios dispositivos, lo cual es imposible dentro de un dominio (en términos generales, dentro de un
canal, bus), ya que todos escuchan a todos y la superposición de señales de varios dispositivos distorsiona la información,
por lo tanto, el paquete de datos transmitido se pierde.

El interruptor es un dispositivo de aprendizaje y mantiene una tabla de correspondencias en su memoria. dirección MAC s de hosts (computadoras) y puertos detrás de los cuales se encuentran estos hosts:

Una dirección MAC es una dirección física y no tiene nada que ver con una dirección IP.
El conmutador no sabe nada sobre las direcciones IP; opera en un nivel inferior.

Según la tabla de mapeo MAC, el conmutador reenvía el tráfico desde el origen al destino reenviando paquetes
desde el origen únicamente hasta el puerto al que está conectado el destinatario.
Por tanto, en un conmutador de cuatro puertos hay 2 pares de hosts (computadoras)
pueden trabajar simultáneamente sin molestar ni escuchar al otro par. Tabla de asignación de MAC del conmutador
está construido sobre la base del análisis de tráfico pasivo, además, el dispositivo tiene la capacidad de solicitar desde la red (transmitir);
solicitud a todos sus puertos) desde donde Dispositivos MAC DIRECCIÓN tarjeta de red fulano de tal. Tabla de coincidencias MAC
se puede configurar manualmente, pero solo los conmutadores administrados lo permiten. De este modo,
Los conmutadores gestionan el tráfico en la segunda capa del modelo OSI (capa de enlace).

Por cierto, el concepto de puente es algo más amplio que el descrito anteriormente. Un puente es un dispositivo que conecta
segmentos heterogéneos del medio ambiente. Por ejemplo, un dispositivo que transmite señales desde
entorno inalámbrico (Wi-Fi) a cableado: también un puente, la mayoría de los módems ADSL se suministran
al mercado - puentes.

Una consecuencia importante de la física del funcionamiento del repetidor es que todos los dispositivos conectados a él
Puede funcionar en modo semidúplex (solo recibiendo o solo transmitiendo datos, pero no al mismo tiempo).
EN en este momento Los repetidores prácticamente se han vuelto obsoletos y no se utilizan, ya que el costo de los interruptores
disminuyó significativamente (los modelos más simples se pueden comprar por $20 o incluso menos).

Las consecuencias importantes de la física del interruptor son:

• Los dispositivos conectados al conmutador pueden funcionar en modo dúplex completo
  (recepción y transmisión simultánea de datos), por lo que velocidad general trabajo entre el interruptor y el conectado
  el dispositivo aumenta dos veces;
• Los dispositivos conectados a diferentes puertos pueden funcionar en diferentes velocidades(por ejemplo 100 Mbit y 1 Gbit) y modos dúplex;
• En diferentes puertos El interruptor puede tener diferentes medios de transmisión, por ejemplo par trenzado y óptica, aunque esta última, por supuesto, se implementa a través de puentes separados.

La lógica de los conmutadores les permite transmitir paquetes inmediatamente sin acumularlos en el buffer interno.
(a diferencia de los concentradores y repetidores), lo que retrasa la transmisión de paquetes a través del conmutador
mucho menos.
La transmisión al puerto del destinatario se produce tan pronto como el conmutador recibe completamente el encabezado del paquete (dónde y
contiene la dirección MAC del destinatario) y la compara con la tabla de correspondencia MAC (después de lo cual el puerto
la cabecera del paquete comienza a reenviarse al destinatario, aunque aún no se ha recibido la totalidad en el puerto de origen). Sin embargo, los paquetes pueden
se acumulan en el buffer interno del switch, esto puede suceder debido a la ausencia en la tabla
Correspondencia MAC de la dirección del destinatario, ocupación del puerto detrás del cual se encuentra el destinatario (en este momento el
paquete diferente) o debido a la negociación de tarifas entre el remitente y el receptor.

Un conmutador de red es un dispositivo utilizado en redes de paquetes diseñado para conectar múltiples segmentos. A diferencia de (enrutador), un interruptor funciona según un modelo, lo que determina las principales diferencias entre ellos. El conmutador no calcula la ruta para una mayor transmisión de paquetes a través de la red, analizando varios factores, como lo hace. El conmutador solo transfiere datos de un puerto a otro en función de la información contenida en el paquete. Normalmente, la dirección MAC del dispositivo al que se transfieren los datos se utiliza como señal para seleccionar un puerto de salida. A su vez, el conmutador, a diferencia de o, no simplemente traduce los puertos a todas las salidas que tiene, sino a una preseleccionada.

Ejemplo de red con switch

Los conmutadores de red se utilizan en varios, pero están más extendidos en. Su tarea principal en la red es dividir la red en segmentos. Esto es especialmente cierto en redes con una gran cantidad de estaciones de trabajo, porque Cuantos más dispositivos finales trabajen simultáneamente con un único medio de transmisión de datos, mayor será la probabilidad de colisión (transmisión de datos simultánea por varios dispositivos) y, en consecuencia, menor será la eficiencia de la red. El interruptor le permite dividir red única en varios segmentos y aumentar el número de dispositivos que funcionan simultáneamente.

Hay conmutadores administrados y no administrados. Los conmutadores no administrados se configuran automáticamente después de conectarse a la red. Analizan las direcciones MAC de todos los dispositivos conectados a ellos y cambiarán entre puertos basándose en el análisis del encabezado del paquete, que contiene la dirección MAC del dispositivo destinatario. Los conmutadores administrados proporcionan una interfaz para que el administrador configure el conmutador para que funcione en red específica. Por ejemplo, es posible seleccionar un modo de protección contra fallas (en el caso de trabajar en conjunto con un conmutador de respaldo), combinar varios puertos en una sola dirección, establecer prioridades y reservas de puertos, y mucho más. etc. Normalmente, los conmutadores gestionados son más caros y se utilizan en redes de alta capacidad, con requisitos adicionales en términos de confiabilidad.

El cambio también se puede realizar en la forma pequeña tarifa para 4 puertos y un soporte de múltiples estantes con posibilidad de integración dispositivos adicionales y ampliación de capacidad. Además, dependiendo de su finalidad, el conmutador de red puede equiparse con autoalimentado, puertos de control y redundancia, refrigeración.

Cambiar- puente multipuerto. El interruptor funciona en el segundo canal. nivel OSI modelos. El objetivo principal del conmutador es proporcionar descarga de red localizando el tráfico dentro de segmentos individuales.

El elemento clave del conmutador es su arquitectura sin bloqueo, que permite establecer múltiples enlaces Ethernet entre en diferentes pares puertos simultáneamente y las tramas no se pierden durante el proceso de conmutación. El tráfico en sí entre dispositivos de red en comunicación permanece localizado. La localización se realiza mediante tablas de direcciones que establecen una conexión entre cada puerto y las direcciones de los dispositivos de red pertenecientes al segmento de este puerto, Fig. 7.11.

Arroz. 7.11. Arquitectura del conmutador Ethernet

La tabla se completa a medida que el conmutador analiza las direcciones de las estaciones emisoras en las tramas que transmiten. Una trama se transmite localmente a través del conmutador al puerto correspondiente sólo cuando la dirección de la estación de destino especificada en el campo de la trama ya está contenida en la tabla de direcciones de ese puerto. Si la dirección de la estación de destino no está en la tabla, la trama se envía a todos los demás segmentos. Si el switch detecta que la dirección MAC de la estación de destino de la trama entrante está en la tabla de direcciones MAC asignada al puerto al que llegó este marco, entonces esta trama se descarta; será recibida directamente por la estación de destino ubicada en el mismo segmento. Y finalmente, si se transmite la trama entrante, es decir Si todos los bits del campo de dirección MAC del destinatario en una trama se establecen en 1, dicha trama se multiplicará por un conmutador (como un concentrador), es decir, a todos los demás puertos.

hay dos tecnologías alternativas traspuesta:
1. sin almacenamiento en búfer (corte, también se utiliza el término sobre la marcha);
2. con almacenamiento en búfer SAF (almacenamiento y reenvío, también se utiliza el término conmutación en búfer).

Un conmutador que funciona sin almacenamiento en búfer (Fig. 7.12 a), casi inmediatamente después de leer el encabezado, es decir, la dirección MAC de la estación receptora y realizar la identificación, redirige la trama recibida a puerto deseado, sin esperar su recibo completo. La principal ventaja de esta tecnología es el bajo retraso de los paquetes durante el reenvío, que para los conmutadores más rápidos es de 140-150 vatios (1,4-1,5 μs). Principal desventaja— que dicho conmutador pasará tramas defectuosas (acortadas, de menos de 64 bytes o con errores) de una red a otra, ya que los errores sólo se pueden detectar después de leer la trama completa y comparar el valor calculado suma de control con el ingresado en el campo de secuencia de control de cuadros. La propagación de errores preocupa más Redes Ethernet con más de un usuario conectado por puerto. En este caso protocolo ethernet puede generar tramas acortadas y corruptas porque el conmutador no puede anticipar colisiones en el segmento del que proviene la trama.

Los interruptores de corte modernos utilizan un método de conmutación más avanzado llamado ICS (conmutación de corte provisional). La esencia de esta mejora es filtrar fotogramas acortados, es decir. tramas con una longitud inferior a 64 bytes (512 bits). Hasta que el conmutador haya recibido los primeros 512 bits de la trama, no comienza a transmitir la trama al puerto apropiado. Si el marco finaliza antes de tiempo, el contenido del búfer se borra y el marco se filtra. A pesar del aumento de la latencia a 512 W o más (> 5,12 μs), el método ICS es significativamente mejor que el cat-through tradicional, ya que no pierde fotogramas acortados. La principal desventaja de ICS es la capacidad de pasar paquetes defectuosos de más de 64 bytes. Por lo tanto, los conmutadores ICS no son adecuados para la función de conmutadores troncales.

Por el contrario, un conmutador que funciona con almacenamiento en búfer (Fig. 7.12 b), antes de comenzar a transmitir una trama al puerto de destino, la recibe por completo y la almacena en búfer. La trama se almacena en un búfer hasta que se analiza la dirección de destino (DA) y se compara la secuencia de control FCS de la trama, después de lo cual el conmutador toma una decisión sobre a qué puerto reenviar la trama o no transmitirla en absoluto (filtro). . La principal ventaja de la conmutación con búfer es que garantiza que sólo se transmitan buenas tramas. Switches con puertos que operan a diferentes velocidades, como Ethernet y Ethernet rápido, así como los conmutadores de puente Ethernet-FDDI solo pueden funcionar basándose en tecnología de conmutación con búfer. El fotograma tiene el retardo máximo. longitud más larga 1512 bytes (1512x64= 96768 vatios, =1 ms). Sin embargo, la desventaja asociada con el retraso de tramas durante el almacenamiento en búfer no se considera crítica, ya que hay un flujo continuo de tramas. Además, la principal causa de la latencia se debe a las colas de almacenamiento en búfer de paquetes en los puertos de entrada y salida del conmutador. Por lo tanto en la actualidad mayor preferencia Por parte de las empresas manufactureras se presta mucha atención a esta tecnología de conmutación.

Contrapresión. El conmutador requiere búferes de entrada y salida para reducir la cantidad de fotogramas perdidos cuando uno de los puertos de salida está congestionado. Sin embargo, esto no supone una salvación completa para las transmisiones de larga duración. Por ejemplo, digamos que los datos de los puertos 2, 3 y 5 se transmiten constantemente al puerto 1. Si las velocidades de transmisión en todos los puertos son iguales e iguales a la velocidad del canal, luego de que se llenen los búferes correspondientes, las tramas comenzarán a perderse: el conmutador simplemente descartará las nuevas tramas entrantes en los puertos 2, 3 y 5. La pérdida de paquetes significa que un protocolo de capa superior (por ejemplo, la capa de sesión para el protocolo TCP/IP) retransmitirá las tramas. Pero dado que el protocolo involucra dispositivos finales, los tiempos entre la inicial y la retransmisiones Los marcos pueden ser grandes. Para evitar esto, los interruptores modernos tienen funcionalidad control y control de flujo de tramas que llegan a los puertos. Para los conmutadores Ethernet, esta característica se conoce como contrapresión (BP), Fig. 7.13. El canal de salida limitado en el puerto 1 provoca el llenado de los buffers de entrada en los puertos 2, 3 y 5. El nodo de conmutación VR, al detectar esto, comienza a transmitir tramas vacías a aquellos canales en los que los buffers de entrada de los puertos se están desbordando. Entonces, si el búfer de entrada en el puerto 2 se desborda, entonces el conmutador envía tramas vacías al segmento B, creando deliberadamente colisiones en este segmento, como resultado de lo cual se reduce el flujo de tramas del dispositivo transmisor en este segmento. En lugar de generar tramas inactivas cuando se trabaja con el mecanismo de contrapresión en los interruptores, se puede utilizar la generación de una señal de transmisión retardada, y último método se considera más medios efectivos por pérdida de cuadros. Tenga en cuenta que el mecanismo de contrapresión sólo se puede implementar en Conmutadores Ethernet, ya que este mecanismo utiliza directamente las capacidades del protocolo CSMA/CD.

Arroz. 7.12. Dos métodos de cambio de cuadros

Arroz. 7.13. Manifestación del mecanismo de contrapresión.

Los puertos RJ-45 de los conmutadores suelen ser del tipo MDI-X. Los conmutadores modernos tienen muchos. características adicionales, incluyendo: filtrado por direcciones MAC, creación redes virtuales, función de control de flujo, configuración automática del puerto 10Base-T/100Base-TX, soporte para modo de transmisión dúplex.