Для начала разберемся чем отличается коммутатор от маршрутизатора или роутера?
Все эти устройства предназначены для того, чтобы получать интернет от провайдера и распределять трафик среди пользователей на компьютеры, ноутбуки, различные приставки и мобильные гаджеты.

Принцип работы роутера заключается в том, что он предоставляет доступ к всемирной сети всем устройствам, независимо от режима работы каждого из них. У маршрутизатора есть несколько портов, куда с помощью кабелей могут подключаться отдельные компьютеры или же получать и передавать данные по беспроводной WiFi сети.

В основе работы коммутатора лежит принцип объединения всех ПК в общую локальную сеть. При этом распределение потока интернета идет через главный компьютер, который единственный из всех подключен к точке доступа.

Какие бывают виды коммутаторов, их функции и технические характеристики?
Прежде всего, эти устройства различаются по их назначению:

• Настольные коммутаторы – используют для определенного количества портов. Трафик и скорость передачи одинакова для всех конечных устройств, обычно не имеют SNMP-управления и не регулируются алгоритмом «Spanning Tree».

• Коммутатор для рабочих групп – располагают одним или двумя высокоскоростными портами, такими как Fast Ethernet, ATM. Есть возможность управления по SNMP и поддержка алгоритма «Spanning Tree». Работает в режиме буферизации.

• Коммутатор отделов (для центров обработки данных) – Выполнены в виде модулей, способных обеспечивать работу нескольких протоколов. Снабжены усиленными источниками питания, имеют возможность создания пользовательских фильтров и работы виртуальных сегментов.

• Корпоративные коммутаторы – это увеличенные по мощности и пропускной способности коммутаторы отделов. Трафик может достигать скорости до 10 Гб/с. Имеется возможность создания локальных интерфейсов для организации виртуальных сетей.

Какие задачи выполняют те или иные опции в коммутаторе? Давайте рассмотрим типовые схемы эксплуатации такого оборудования.

Генерация магистрали вырожденного типа

Такая эксплуатационная схема практикуется даже в достаточно крупных сетях корпоративного типа. Огромные сегменты ЛВС подводят к портам устройства, пропускная способность которых измеряется сотнями МБ/с. В итоге, шина коммутатора работает как магистраль, что дает многократный прирост пропускной способности, не сравнимый с практикой формирования традиционных «мостов» между сегментами сети. Кроме того, магистральный способ коммутации упрощает сам процесс управления такой сетью.

Выделенный канал

Схема Dedicated Ethernet обеспечивает генерацию канала с пропускной способностью в десятки Мб/с, который используется для подключения особо важного оборудования (например, хранилища БД или файл-сервера). Причем модульная природа архитектуры коммутатора позволяет обслуживать «на высоких скоростях» и FDDI, и Fast Ethernet.

Коммутация транслирующего типа

Эта схема используется при обслуживании в рамках одной корпоративной сети нескольких протоколов (нескольких типов сетей). Причем обслуживание идет синхронно, без потери качества трансляции, что гарантирует высокую скорость обмена данными без риска возникновения перегрузок при передаче трафика между ЛВС разного типа. Ведь коммутатор осуществляет трансляцию без привязки к форматам кадров.

Режим фильтрации

Администратор, обслуживающий локальную сеть, самостоятельно распределяет концентрацию информационного потока в созданной виртуальной группе пользователей. Такой подход позволяет ограничить или запретить нежелательный доступ с других устройств и качественно улучшить производительность ЛВС. Фильтры на сетевые адреса можно устанавливать как на вход, так и на выход, а их общее количество может измеряться десятками вариантов.

Виртуальные рабочие группы и виртуальные сети

Стандартный режим эксплуатации предполагает функционирование в режиме моста. Однако, используя особое программное обеспечение, контролирующее таблицы обслуживаемых адресов, на базе портов устройства можно формировать и виртуальные рабочие группы, и виртуальные сети. Причем подобную схему можно реализовать на базе нескольких коммутаторов, контролируя их таблицы обслуживания. За счет такой схемы можно повысить скорость коммутации: ведь пакеты в одной группе (сети) будут транслироваться без маршрутизации, которую применят лишь в случае контакта со «сторонними» ЛВС.

Сейчас, во время всевозможных гаджетов и электронных девайсов, которые переполняют среду обитания обычного человека, актуальна проблема – как эти все интеллектуальные устройства увязать между собой. Почти в любой квартире есть телевизор, компьютер/ноутбук, принтер, сканер, звуковая система, и хочется как-то скоординировать их, а не перекидывать бесконечное количество информации флешками, и при этом не запутаться в бесконечных километрах проводов. Та же самая ситуация касается офисов – с немалым количеством компьютеров и МФУ, или других систем, где нужно увязать разных представителей электронного сообщества в одну систему. Вот тут и возникает идея построения локальной сети. А основа грамотно организованной и структурированной локальной сети – сетевой коммутатор.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Коммутатор , или свитч - прибор, объединяющий несколько интеллектуальных устройств в локальную сеть для обмена данными. При получении информации на один из портов, передает ее далее на другой порт, на основании таблицы коммутации или таблицы MAC-адресов . При этом процесс заполнения таблицы идет не пользователем, а самим коммутатором, в процессе работы – при первом сеансе передачи данных таблица пуста, и изначально коммутатор ретранслирует пришедшую информацию на все свои порты. Но в процессе работы он запоминает пути следования информации, записывает их к себе в таблицу и при последующих сеансах уже отправляет информацию по определенному адресу. Размер таблицы может включать от 1000 до 16384 адресов.

Для построения локальных сетей используются и другие устройства – концентраторы (хабы) и маршрутизаторы (роутеры). Сразу, во избежание путаницы, стоит указать на различия между ними и коммутатором.

Концентратор (он же хаб) – является прародителем коммутатора. Время использования хабов фактически ушло в прошлое, из-за следующего неудобства: если информация приходила на один из портов хаба, он тут же ретранслировал ее на другие, «забивая» сеть лишним трафиком. Но изредка они еще встречаются, впрочем, среди современного сетевого оборудования выглядят, как самоходные кареты начала 20-го века среди электрокаров современности.

Маршрутизаторы – устройства, с которыми часто путают коммутаторы из-за похожего внешнего вида, но у них более обширный спектр возможностей работы, и ввиду с этим более высокая стоимость. Это своего рода сетевые микрокомпьютеры, с помощью которых можно полноценно настроить сеть, прописав все адреса устройств в ней и наложив логические алгоритмы работы – к примеру, защиту сети.

Коммутаторы и хабы чаще всего используются для организации локальных сетей, маршрутизаторы – для организации сети, связанной с выходом в интернет. Однако следует заметить, что сейчас постепенно размываются границы между коммутаторами и маршрутизаторами – выпускаются коммутаторы, которые требуют настройки и работают с прописываемыми адресами устройств локальной сети. Они могут выполнять функции маршрутизаторов, но это, как правило, дорогостоящие устройства не для домашнего использования.
Самый простой и дешевый вариант конфигурации домашней локальной сети средних размеров (с количеством объектов более 5), с подключением к интернету, будет содержать и коммутатор, и роутер:

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ

При покупке коммутатора нужно четко понимать – зачем он вам, как будете им использоваться, как будете его обслуживать. Чтобы выбрать устройство, оптимально отвечающее вашим целям, и не переплатить лишних денег, рассмотрим основные параметры коммутаторов:

• Вид коммутатора – управляемый, неуправляемый и настраиваемый.

1. Неуправляемые коммутаторы – не поддерживают протоколы сетевого управления. Наиболее просты, не требуют особых настроек, стоят недорого: от 440 до 2990 рублей. Оптимальное решение для маленькой локальной сети. Со сборкой локальной сети на их основе справится даже человек, далекий от этих дел – требуется лишь купить сам коммутатор, кабели необходимой длины для подключения оборудования (лучше, в виде атч-корда , т.е. «с вилками» в сборе – не забудьте перед покупкой осмотреть оборудование, к которому будет подключаться кабель, и уточнить, какой именно тип разъема вам понадобится), ну и собрать саму сеть. Простейшая настройка описана в документации к устройству.
2. Управляемые коммутаторы – поддерживают протоколы сетевого управления, обладают более сложной конструкцией, предлагают более широкий функционал – с помощью WEB-интерфейса или специализированных программ ими можно управлять, прописывая параметры подключенной к ним сети, приоритеты отдельных устройств и пр. Именно этот тип коммутаторов может заменять маршрутизаторы. Цена на такие устройства колеблется в диапазоне от 2499 до 14490 рублей. Данный вид коммутаторов представляет интерес для специализированных локальных сетей – видеонаблюдение, промышленная сеть, офисная сеть.
3. Настраиваемые коммутаторы – устройства, которые поддерживают некоторые настройки (к примеру – конфигурирование VLAN (создание подгрупп)), но все равно во многом уступают управляемым коммутаторам. Настраиваемые коммутаторы могут быть как управляемыми, так и неуправляемыми.

• Размещение коммутатора – может быть трех типов:

1. Настольный – компактное устройство, которое можно просто разместить на столе;
2. Настенный – небольшое устройство, которое, как правило, можно расположить как на столе, так и на стене – для последнего предусмотрены специальные пазы/крепления;
3. Монтируемый на стойку – устройство с предусмотренными пазами для монтажа в стойку сетевого оборудования, но которое, как правило, также можно расположить на столе.

• Базовая скорость передачи данных – скорость, с которой работает каждый из портов устройства. Как правило, в параметрах коммутатора указывается сразу несколько цифр, к примеру: 10/100Мбит/сек – это означает, что порт может работать и со скоростью 10Мбит/сек, и 100Мбит/сек, автоматически подстраиваясь под скорость источника данных. Представлены модели с базовой скоростью:

• Общее количество портов коммутатора – один из основных параметров, в принципе именно он больше всего влияет конфигурацию локальной сети, т.к. от него зависит, какой количество оборудования вы сможете подключить. Диапазон лежит в пределах от 5 до 48 портов. Коммутаторы с количеством портов 5-15  наиболее интересны для построения маленькой домашней сети, устройства с количеством портов от 15 до 48  ориентированы уже на более серьезные конфигурации.

• – порты, поддерживающие скорость 100Мбит/сек, бывает до 48 ;
• Количество портов со скоростью 1Гбит/сек – порты, поддерживающие скорость 1Гбит/сек – что особенно актуально для высокоскоростной передачи данных, бывает до 48 ;
• Поддержка РоЕ – если такой параметр есть , то означает, что подключенное к порту с этой опцией устройство можно питать по сетевому кабелю (витой паре), при этом никакого влияния на передающийся сигнал информации не оказывается. Функция особенно привлекательна для подключения устройств, к которым нежелательно, либо невозможно подводить дополнительный кабель питания – к примеру, для WEB-камер.
• SFP-порты  – порты коммутатора для связи с устройствами более высокого уровня, либо с другими коммутаторами. По сравнению с обычными портами могут поддерживать передачу данных на более дальние расстояния (стандартный порт с RJ-45 разъемом и подключенным кабелем «витая пара» поддерживает передачу в пределах 100м). Такой порт не оснащен приемо-передатчиком, это только слот, к которому можно подключить SFP-модуль, представляющий из себя внешний приемо-передатчик для подключения нужного кабеля – оптического, витой пары.

• Скорость обслуживания пакетов – характеристика, обозначающая производительность оборудования, и измеряющаяся в миллионах пакетов в секунду – Мррs. Как правило, подразумеваются пакеты размеров 64 байта (уточняется производителем). Величина этой характеристики различных устройств лежит в пределах от 1,4 до 71,4 Мррs .

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Область применения коммутаторов широка, самые распространенные сферы применения:

• маленькая домашняя локальная сеть , включающая, к примеру, несколько компьютеров, принтер, телевизор и музыкальный центр (при условии, что все оборудование поддерживает сетевое подключение);

Необходимо рассчитать, какой объем трафика будет передаваться по сети. Например, если требуется регулярно производить резервное копирование нескольких десятков или даже сотен гигабайт информации с нескольких компьютеров, будет разумно приобрести коммутатор с портами 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet). Для малых объемов трафика будет достаточно 100-мегабитного коммутатора (Fast Ethernet).

Кроме того, необходимо учитывать, какую скорость поддерживают сетевые адаптеры компьютеров и других устройств в сети. Если подавляющее большинство устройств оснащено сетевыми адаптерами Fast Ethernet 100 Мбит/с, то покупать гигабитный коммутатор не имеет смысла. Однако следует отметить, что все современные материнские платы компьютеров оснащаются интерфейсом Gigabit Ethernet.

Внутренняя пропускная способность

Внутренняя пропускная способность коммутатора показывает, какой объем трафика коммутатор сможет обрабатывать в периоды пиковой нагрузки на все порты. Данную характеристику не следует путать с суммарной пропускной способностью всех портов в дуплексном режиме. Внутренняя пропускная способность может быть меньше, особенно у коммутаторов с большим количеством портов.

Например, у 16-портового коммутатора Fast Ethernet суммарная пропускная способность портов в дуплексном режиме составляет: 16 (количество портов) x 100 Мбит/с x 2 (дуплекс) = 3,2 Гбит/с. Если внутренняя пропускная способность коммутатора меньше 3,2 Гбит/с, то он будет плохо справляться с пиковыми нагрузками и может зависать.

Наличие слотов расширения

Некоторые модели коммутаторов имеют один или несколько слотов расширения для установки модулей с дополнительными интерфейсами. Такие модули приобретаются отдельно. Это могут быть, например, модули Gigabit Ethernet, использующие витую пару или волоконно-оптический кабель.

Поддержка стандарта IEEE 802.1p (приоритезация трафика)

Если коммутатор будет использоваться в сети, где ключевое значение имеет, например, передача потокового видео с камер наблюдения, то наличие функции приоритезации трафика (Priority tags) крайне желательно. Это позволит присвоить пакетам потокового видео самый высокий приоритет, и коммутатор будет обрабатывать и передавать такие пакеты в первую очередь, благодаря чему прямая трансляция видео будет происходить без задержек и разрывов.

Использование оптических коммутаторов осуществляется в полностью оптических системах. Цель использования таких коммутаторов - коммутация канала или пакета. В настоящее же время наиболее распространенными коммутаторами стали приборы на 24 порта.

Общие сведения о коммутаторах

Для того чтобы разобраться в том, какие коммутаторы лучше, и какие использовать, необходимо понимать, каким образом работает система в целом. Стоит начать с того, что любая типичная сеть включает в себя узлы, то есть отдельные компьютеры. Также в состав сети входит среда, при помощи которой осуществляется передача данных. Она может быть проводной или же беспроводной. Кроме этого, узлы чаще всего соединяются таким средством связи, как маршрутизатор, концентратор или же оптический коммутатор. Вся эта система создается с одной целью - передавать данные с одного узла на другой.

Важно понимать, что в настоящее время именно коммутаторы стали важной частью практически любой сети. Принцип их работы - это микросегментация, которая дает возможность пересылать данные по одной сети нескольким пользователям этой же сети одновременно. Естественно, это сильно сокращает затраты времени на получение информации несколькими узлами.

Оптические коммутаторы SFP

Одним из крупных поставщиков этого вида товара является компания ApplyNet, которая успешно распространяет такие модели коммутаторов, как AN-SW802F и AN-SW802M. Важно отметить, что принадлежность этих моделей - группа управляемых WebSmart устройств. Товары из данной линейки предназначаются для использования в корпоративных сетях или сетях провайдеров MetroEthernet. Производство данных моделей осуществляется в пластиковых ABS-корпусах с размерами 200 х 121 х 40 мм. Важно отметить, что эти модели являются оптическими коммутаторами с 8 портами. Пропускная способность данных агрегатов достигает 100 Мбит/с. Также стоит отметить, что устройства снабжаются пассивным охлаждением, что дает возможность применять их как в настольных оптических сетях, так и в телекоммуникационных и различных распределительных шкафах.

Так как коммутаторы SFP дают возможность подключения оптоволоконной связи, то это сильно увеличивает расстояние, которое может разделять устройство и его пользователей. Данное расстояние может достигать 20 км. Кроме этого, использование оптоволоконной связи позволит избежать проблем с грозовыми помехами и перенапряжением, которое часто возникает при использовании обычного медного кабеля.

Основные характеристики коммутаторов

В настоящее время наиболее распространенным считается оптический коммутатор на 24 порта. Однако выбирать модели лишь по этой одной характеристике нельзя. Существует еще несколько важных показателей.

• Одна из важнейших характеристик - это потери, которые вызывает аппарат. Необходимо, чтобы это число было как можно меньше, в таком случае свитч считается лучше.
• Также имеется характеристика, которая называется переходным затуханием. Данный параметр показывает отношение мощности на определенном выходе к мощности оставшихся выходов. Чем выше значение этого параметра, тем лучше.
• Коэффициент ослабления сигнала - это также одна из основных характеристик, которая должна быть как можно больше.

• Последний из параметров, играющих важнейшую роль, - это поляризационные потери коммутатора. Этот показатель должен быть минимальным. Если необходимо еще сильнее уменьшить это значение, то можно использовать специальное волокно, которое снижает поляризацию сигналов.

Коммутаторы Cisco

В настоящее время оптические коммутаторы Cisco очень широко используются компаниями, представляющими средний бизнес. Другими словами, продукция этой компании отлично зарекомендовала себя как надежный и эффективный помощник в организации сети.

Однако данная компания выпускает довольно много моделей самых различных типов, а потому необходимо сначала определиться, что требуется от организации сети в итоге. Так как прямое предназначение сетевой структуры - это обеспечение быстрой и стабильной передачи данных между различными узлами, то выбор коммутатора - один из важнейших пунктов. Небольшим компаниям отлично подойду Cisco Catalyst 2960. Преимуществом этих моделей стало то, что они отличаются сочетанием таких качеств, как надежность, функционал, стоимость.

Особенности оптических коммутаторов D-link

Раньше в сети использовались концентраторы для связи между отдельными узлами, однако с приходом коммутаторов все изменилось в лучшую сторону. Данные устройства характеризуются тем, что они способны разделять одну большую сеть на несколько логических сегментов, а это, в свою очередь, принесло несколько преимуществ.

Одним из важнейших преимуществ использования оптических коммутаторов D-link стало то, что они дали возможность подключать к сети удаленные устройства, которые до этого подключить было нельзя. Это стало возможным за счет того, что коммутатор увеличивает фактический размер уже имеющейся сети.

Модели фирмы D-link

Данная компания выпускает множество самых разнообразных моделей оптических коммутаторов. Одна из линеек - это DES-1010G/1026G. Данное устройство является неуправляемым коммутатором, обеспечивающим канал связи, скорость которого не превышает 10/100 МБит/с. Кроме того, данная модель оснащена двумя портами со скоростью 1000 Мбит/с, а также 26 портами, которые используются для подключения компьютеров. Чаще всего такие модели применяются малыми и средними офисами для создания оптической сети между пользователями отдела.

Еще одна линейка неуправляемых коммутаторов - это DGS-1005D/08D/16TL/24TL. Эти устройства характеризуются тем, что здесь гигабитная пропускная способность каналов. Из-за такого высокого показателя эти приборы стали использоваться для высокоскоростного соединения серверов и разных станций.

Трехуровневая сеть

Трехуровневая модель создания сети - это фактор, который определяет подход к проектированию каждой сети отдельно. Состоит он из трех следующих уровней - уровень доступа, распределения, ядра.

Уровень ядра - это наиважнейшая функция, а потому она стоит на вершине цепочки создания трехуровневой иерархической сети. Данная функция отвечает за быструю и надежную передачу большого количества данных. Также стоит отметить, что трафик, который проходит через ядро, - это общий трафик для большинства пользователей этой сети.

Уровень распределения - это звено связи между уровнем ядра и уровнем доступа. Иногда его еще называют уровнем рабочей группы. Также важно отметить, что в зависимости от способа реализации данный уровень может выполнять несколько различных функций.

Последнее - это уровень доступа. Этот фактор регулирует доступ отдельных пользователей данной группы или объединенных различных групп к сведениям, которые содержатся в оптической системе. Данный уровень также может выполнять несколько различных функций.