Что такое коммутатор Для чего и где он используется, какие виды бывают

Если простыми словами, коммутатор представляет собой «почтового работника», который доставляет письма (то есть данные) от отправителя к получателю. Он знает, кто кому нужен, и куда отправить каждое письмо.То есть применяется для того, чтобы соединять различные электронные устройства. Собственно, коммутатор и занимается передачей данных, позволяя приборам общаться друг с другом. Кроме того, коммутатор помогает управлять трафиком данных, разделяя его между устройствами, чтобы все буквально летало. Но давайте обо всем по порядку.

Что такое коммутатор

Коммутатор (или сетевой переключатель) — это «трафиковый диспетчер», основная задача которого — соединять различные приспособления, как говорится, в единую и неделимую сеть. Коммутатор регулирует передачу данных между устройствами.

В современном мире, где сетевое взаимодействие занимает важное место в деятельности различных учреждений, в том числе социальных, образовательных и так далее, коммутатор становится неотъемлемой частью инфраструктуры. Он обеспечивает:

- оперативную передачу информации,

- стабильную работу сети,

- защиту от несанкционированного доступа к информации.

Для чего нужен коммутатор

В первую очередь коммутатор управляет трафиком данных. Когда устройство отправляет данные по сети, коммутатор принимает этот пакет данных, анализирует его и определяет, куда именно его необходимо направить. После этого он передает пакет именно туда, где и располагается получатель данной информации, минуя остальные порты.

Также коммутатор разделяет сеть на различные сегменты (VLAN), что дает возможность оптимизации всех процессов в сети с разделением трафика между различными группами приспособлений. А еще он управляет качеством обслуживания (QoS), которая расставляет приоритеты в трафике для обеспечения более стабильной работы сети и минимизации задержек.

Из чего состоит коммутатор

Для понимания работы коммутатора и его функций необходимо рассмотреть, из каких основных компонентов он состоит.

1. Порты Ethernet

Порты могут быть различных типов: 10/100 Мбит/сек, 1 Гбит/сек, 10 Гбит/сек и т.д. Порты обеспечивают физическое соединение с другими устройствами для передачи данных.

2. Чипсет

Отвечает за обработку и пересылку данных с одного порта на другой. Чипсеты бывают различных производителей и имеют разную производительность и функциональность.

3. CPU и память

Коммутатор также оборудован процессором (ЦПУ) и памятью для обработки данных, управления портами и различными функциями коммутации. Эти компоненты позволяют коммутатору мгновенно принимать решения о пересылке данных и управлять трафиком.

4. Управляющий интерфейс

Позволяет администратору настраивать и управлять работой устройства. С помощью интерфейса можно настраивать VLAN, QoS, безопасность, мониторинг и другие параметры работы коммутатора.

5. Блок питания

Обеспечивает коммутатор электроэнергией для его работы. Блок питания может быть встроенным или внешним, в зависимости от конструкции устройства.

6. ПО (программное обеспечение)

Это набор программных компонентов, которые управляют работой коммутатора. Оно включает в себя операционную систему, драйверы, протоколы связи и т.д. ПО позволяет коммутатору выполнять свои функции и обеспечивает его управление и контроль.

Характеристики коммутатора

Характеристики коммутатора определяют его функциональность и  производительность.

1. Количество портов

Это показатель определяет, сколько различных девайсов будет подключено к коммутатору напрямую без использования дополнительного оборудования.

2. Скорость портов

Порты имеют различные скорости: 10/100 Мбит/сек, 1 Гбит/сек, 10 Гбит/сек и даже более высокие. Выбор скорости портов зависит от требований конкретной сети и объема трафика, который необходимо обрабатывать.

3. Тип портов

Бывают Ethernet, Gigabit Ethernet, PoE (Power over Ethernet) и другие.

4. QoS (Quality of Service)

Функция QoS) позволяет коммутатору управлять приоритетом трафика в сети, то есть определять, какие данные имеют более высокий приоритет и обеспечивать им первостепенную обработку в сети.

5. VLAN (Virtual LAN)

Возможность создания виртуальных локальных сетей (VLAN) позволяет разделить сеть на логические сегменты для повышения безопасности, увеличения производительности и оптимизации управления трафиком.

6. Управление и мониторинг

Некоторые коммутаторы обладают возможностью удаленного управления и мониторинга через Web-интерфейс, SNMP или другие протоколы. Это облегчает настройку и контроль работы устройства.

Что делает коммутатор и в чем состоит принцип его работы

Итак, коммутатор в первую очередь управляет передачей данных и функционирует на канальном уровне модели OSI (Open Systems Interconnection), используя при этом MAC-адреса (Media Access Control) для определения пункта назначения данных. Каждое устройство в сети имеет уникальный MAC-адрес, и коммутатор использует эту информацию для пересылки данных только устройству, для которого они предназначены. Принцип работы коммутатора заключается в следующем:

1. Обучение MAC-адресов

Когда устройство подключается к коммутатору, он обучается MAC-адресу этого устройства и сохраняет информацию о том, через какой порт подключено устройство.

2. Пересылка данных

Когда коммутатор получает кадр данных от одного устройства, он просматривает MAC-адрес назначения и пересылает пакет данных только к нужному порту, где находится устройство с этим MAC-адресом. Это позволяет уменьшить загруженность сети и повысить производительность передачи данных.

3. Фильтрация и управление трафиком

Коммутатор также выполняет функции фильтрации трафика, отбрасывая данные, которые не адресованы устройствам в сети. Это позволяет повысить безопасность сети и избежать перегрузок каналов связи.

Виды коммутаторов

Существует несколько видов коммутаторов, каждый из которых имеет свои особенности работы и области применения.

1. Управляемые коммутаторы

Предоставляют администратору сети больше возможностей для настройки и контроля работы сети. Они обладают широким набором функций, позволяющих настраивать порты, управлять виртуальными локальными сетями (VLAN), настраивать качество обслуживания (QoS), менять настройки безопасности и многое другое. Управляемые коммутаторы дают возможность гибко настраивать сеть под конкретные потребности бизнеса или организации.

Основные области применения управляемых коммутаторов:

- В больших корпоративных сетях, где требуется высокий уровень настраиваемости и контроля трафика.

- В центрах обработки данных (Data Centers), где критически важна производительность и отказоустойчивость.

- В областях, где требуются дополнительные механизмы безопасности.

2. Неуправляемые коммутаторы

Это более простые устройства, которые не предоставляют возможность администратору сети настраивать их параметры. Они предназначены для небольших и средних офисных сетей, где нет необходимости в сложных настройках и функциях. Неуправляемые коммутаторы обычно гораздо дешевле управляемых и легче в установке и поддержке.

Основные области применения неуправляемых коммутаторов:

- В малых офисах и домашних сетях, где требуется простое подключение нескольких устройств.

- В небольших компаниях, где бюджет на сетевое оборудование ограничен.

3. Виртуальные коммутаторы

Это программные устройства, которые эмулируют функционал физического коммутатора. Они широко применяются в виртуализированных сетях и облаках, где требуется гибкая настройка и управление сетевыми ресурсами. Виртуальные коммутаторы работают на уровне виртуальных машин и позволяют администратору создавать сложные сетевые конфигурации.

Основные области применения виртуальных коммутаторов:

- В виртуализированных средах, где сеть создается и управляется программно.

- В облачных сервисах, где требуется гибкий и масштабируемый механизм управления сетью.

Чем коммутатор отличается от маршрутизатора

Когда речь заходит о сетевых устройствах, которые помогают передавать данные между компьютерами, часто возникает путаница между коммутаторами и маршрутизаторами. Давайте разберемся в их основных отличиях простыми словами.

Как мы обозначили выше, коммутатор — это устройство, которое помогает компьютерам внутри одной сети (например, в офисе или доме) общаться друг с другом. Он работает на таком уровне, где данные передаются по MAC-адресам устройств, что помогает быстро и эффективно коммутировать информацию внутри этой сети.

Маршрутизатор — это устройство, которое работает на уровне IP-адресов и позволяет компьютерам из разных сетей (например, из разных офисов или стран) обмениваться данными. Маршрутизатор находит оптимальный путь для передачи информации между разными сетями, используя специальные алгоритмы маршрутизации.

Таким образом, коммутаторы помогают устройствам внутри одной сети взаимодействовать, а маршрутизаторы помогают соединять разные сети для обмена информацией. Короче говоря, коммутатор – это для внутреннего общения в сети, а маршрутизатор – для общения между разными сетями.

Чем коммутатор отличается от концентратора

Оба устройства используются для подключения нескольких компьютеров к сети, но есть между ними существенные отличия.

Концентратор – это устройство, которое просто повторяет сигналы с одного порта на все остальные порты. Когда компьютер отправляет данные в сеть через концентратор, он просто рассылает это сообщение всем устройствам в сети, даже если оно предназначено только для одного компьютера. Это может вызвать сетевой трафик и снизить производительность.

Основное отличие между коммутатором и концентратором заключается в том, что коммутатор работает более интеллектуально, направляя данные только на нужные устройства, в то время как концентратор просто повторяет сигнал на все порты.

Читайте также, что такое локальная сеть и для чего она нужна: