Раскройте потенциал своей сети: полное руководство по сетевым коммутаторам Ethernet

В современном мире Интернета плавная передача данных и связь имеют первостепенное значение. Сетевые коммутаторы Ethernet вступают в игру в уголках мира. Помогают устройствам модема или маршрутизатора; это оборудование формирует ядро ​​современных и современных сетей, обеспечивая прочную основу для предприятий, домохозяйств и предприятий, достигая более высоких скоростей с максимальной эффективностью и подключением. Стремясь создать небольшой офис, например, модернизировать домашнюю сеть или контролировать сложную ИТ-структуру, одной из самых сильных функций для понимания являются коммутаторы Ethernet. Это руководство поможет лучше понять их функцию, среди других функций, таким образом, позволяя вам максимизировать возможности вашей сети. Пришло время вывести вашу связь, связь и достижения на новый уровень, когда инновации в настольном Ethernet взяли верх.

Что такое коммутатор Ethernet и как он работает?

Коммутатор Ethernet — это важнейшее сетевое оборудование, которое обеспечивает подключение и связь с несколькими устройствами в локальной сети, также известной как LAN. Эти устройства обычно работают, отправляя кабели данных через коммутируемый Ethernet, который только пересылает данные на целевое устройство, что еще больше повышает эффективность сети, сводя к минимуму объем данных, предназначенных для устройства. 

Коммутаторы Ethernet работают на втором уровне модели OSI, который известен как уровень канала передачи данных, подключенные устройства в сети распознаются по MAC-адресам. Это гарантирует безопасность и точность отправляемых данных путем изучения и хранения адресов в так называемой таблице пересылки, коммутаторы Ethernet способны делать гораздо больше, чем просто коммутация уровня 2, так как некоторые из них также способны коммутировать уровень 3. В целом коммутаторы Ethernet повышают надежность и масштабируемость сетей.

Понимание основ коммутаторов Ethernet

Коммутаторы Ethernet можно разделить на две основные группы по принципу их работы и уровню контроля, которому они подчиняются:

1. Неуправляемые коммутаторы: этот тип включает в себя простые коммутаторы plug-and-play, которые работают без предварительной настройки. Все коммутируемые устройства могут взаимодействовать друг с другом, поскольку эти устройства обеспечивают автоматическую переадресацию связи. Домашние пользователи и небольшие сети, которым не требуется значительная настройка устройств, устанавливают эти коммутаторы в свои сети. 
2. Управляемые коммутаторы: они включают коммутаторы, которые способны обрабатывать большее количество конфигураций в отношении функциональности сети. Такие управляемые коммутаторы могут выполнять несколько функций, таких как настройка VLAN, управление трафиком и другие изменения сроков, и это лишь некоторые из них. Эти коммутаторы подключаются к корпоративным сетям или другим сложным системам, где требуется высокая степень настройки и адаптации производительности.

Оба коммутатора выполняют совершенно разные функции, поэтому при выборе типа коммутатора необходимо учитывать требования конкретной сетевой настройки.

Чем коммутаторы Ethernet отличаются от маршрутизаторов

Коммутаторы и маршрутизаторы Ethernet являются очень важными устройствами для любой сети, которая их использует, но они выполняют разные функции в этой сети. Коммутатор Ethernet может соединять устройства, работающие в локальной сети (LAN). Это устройство уровня 2 (уровень канала передачи данных) в модели OSI, которое использует MAC-адреса для переключения кадров данных между устройствами на своем сайте. Коммутаторы являются основополагающим элементом для связи в одной сети и эффективно используют полосу пропускания, гарантируя отправку информации нужному получателю.

Однако маршрутизаторы работают на уровне 3 модели OSI и используются для соединения двух или нескольких сетей вместе. Маршрутизаторы, в отличие от коммутаторов, которые концентрируются на локальных или межсетевых коммуникация, использование IP-адресов для отправки пакетов через различные локальные области и вплоть до Интернета. Маршрутизаторы также выполняют функции трансляции сетевых адресов (NAT) и протокола динамической конфигурации хоста (DHCP), которые позволяют компьютерам из частных сетей общаться с другими внешними сетями.

Общность возникает из их вспомогательных функций, поскольку маршрутизаторы являются специалистами по изоляции соответствующего пакета, в то время как коммутаторы оптимизируют производительность сети, ограничивая трафик в сети. TACIT разрешает только трафик данных, в то время как коммутаторы определяют шаблоны трафика данных. OSPF и BGP помогают в определении пакетов с помощью таблиц маршрутизации.

Различия в емкости и скорости в указанных устройствах можно наблюдать с помощью данных о производительности. Версии Enterprise Ethernet с более чем 48 портами рассчитаны на скорости 100 Гбит/с и выше, что делает их подходящими для эффективные центры обработки данных. Маршрутизаторы, с другой стороны, в основном используются для управления интернет-трафиком и содействия интеграции с WAN, поскольку они имеют ограниченное количество портов, но расширенную маршрутизацию трафика.

Распределение ресурсов и максимизация производительности эффективно обеспечиваются благодаря планированию, выполненному с учетом роли нескольких устройств в структуре сети. Маршрутизаторы сопряжены с коммутаторами для обеспечения безопасных и бесперебойных сетей связи независимо от сетевой среды.

Роль MAC-адресов в работе коммутатора

Системы адресов MAC (Media Access Control) позволяют устройствам отправлять пакеты по локальной сети (LAN) без перекрытия с любой другой системой, что делает работу сетевых коммутаторов бесшовной. Проще говоря, MAC-адрес можно определить как 48-битный шестнадцатеричный код, назначенный сетевой интерфейсной карте (NIC) устройства. Эти адреса необходимы для коммутаторов, безопасности и интеллекта для формирования и настройки таблицы MAC-адресов сетей, которая связывает устройства, подключенные к коммутатору, с его различными портами.

Когда коммутатор получает кадр данных, он оценивает исходный MAC-адрес кадра и записывает его в таблицу MAC-адресов с соответствующим портом. Одновременно коммутатор извлекает MAC-адрес назначения и сопоставляет его с таблицей MAC-адресов, чтобы найти порт для отправки кадра. Если MAC-адрес назначения отсутствует в таблице, коммутатор прибегает к лавинной рассылке, при которой кадр отправляется по всем портам, кроме порта, на который он был изначально получен.

Для повышения производительности коммутаторы изменяют таблицу MAC-адресов с определенной частотой и удаляют ее содержимое после того, как они простаивают в течение определенного периода времени. Это помогает сохранить пространство и упрощает вычисления, гарантируя, что таблицы не устареют. Более продвинутые коммутаторы включают такие функции, как VLAN (виртуальные локальные сети) и поддержку протоколов динамической маршрутизации в дополнение к использованию MAC-адресов в качестве меры безопасности в многопользовательских средах, что еще больше улучшает использование MAC-адресов.

В контексте современных достижений в области сетевых технологий и коммутаторов теперь стало возможным увеличивать таблицы MAC-адресов, подключая к сетям высокой плотности еще больше устройств. Например, многие вендорные коммутаторы корпоративного класса имеют номер записи MAC-адреса около 128,000 XNUMX, что, по сути, позволяет OC достигать больших высот в средах с большим объемом данных, таких как кампусы и центры обработки данных. MAC-адреса являются неотъемлемой частью рабочих характеристик коммутатора, которые обеспечивают стабильность и масштабируемость в локальных сетях.

Типы коммутаторов Ethernet: какой из них подойдет для вашей сети?

Управляемые и неуправляемые коммутаторы: плюсы и минусы

Управляемые и неуправляемые коммутаторы Ethernet различаются в нескольких аспектах, которые могут иметь решающее значение при рассмотрении их влияния на производительность, масштабируемость или управление сети. Понимание этих различий также важно при выборе между двумя классами коммутаторов.

Неуправляемый коммутатор

Неуправляемые коммутаторы названы так, потому что они не требуют никакого управления и служат для проживания в состоянии «plug and go». Они очень простые, так как расширенная функциональность отброшена, а их стоимость снижена. Однако снижение цены означает предложение ограниченных функций, то есть их нельзя использовать в средних и больших сетях, вместо этого их можно использовать в домашних офисах или малых офисах. Некоторые функции, такие как VLAN и QoS, слабы или отсутствуют, и в результате мониторинг или даже устранение неполадок становятся бесполезными. Их минимальная конфигурация делает их негибкими, однако тот факт, что они plug and go, в некоторой степени облегчает развертывание.

Плюсы:

• Экономичный и удобный
• Никаких предварительных знаний в области локальных сетей не требуется.
• Подходит для небольших и средних сетей с меньшей потребностью в полосе пропускания.

Минусы:

• Расширенный анализ трафика и управление производительностью недостаточно развиты
• Такие функции, как контроль доступа и шифрование, отсутствуют.
• Его трудно масштабировать, и он может не подойти для приложений бизнес-уровня. 

Управляемые коммутаторы

В отличие от других коммутаторов, управляемые коммутаторы предлагают большую настройку, мониторинг и управление трафиком для более сложных сетевых топологий. Они позволяют сетевым администраторам устанавливать конфигурации на отдельных портах и ​​объединять их для включения дополнительных функций безопасности и других процессов, таких как приоритезация трафика. Управляемые коммутаторы популярны в компаниях и центрах обработки данных, где время безотказной работы и производительность имеют первостепенное значение. Маршрутизация уровня 3, мониторинг SNMP, протоколы резервирования и другие инструменты сетевой диагностики — это расширенные функции, которые повышают надежность сети. Эта повышенная универсальность требует расширенной ответственности, а также больших финансовых вложений. Однако управляемые коммутаторы также увеличивают доход и значительно улучшают денежный поток и прибыльность.

Плюсы:

• Производительность повышается за счет поддержки VLAN и QoS. 
• Расширение возможностей контроля доступа приводит к повышению уровня безопасности внутри сети.

Минусы: 

• Дороже, чем неуправляемые коммутаторы
• Требуется гораздо более квалифицированное управление сетью
• Масштабирование сопряжено со сложностью конфигурации 

При выборе лучшего коммутатора для сети учитывайте вариант использования, ресурсы, потребности в росте и требуемый уровень контроля и безопасности. Неуправляемый коммутатор подойдет для небольших предприятий, или это не критическое приложение. В противном случае рекомендуется использовать управляемые коммутаторы для более крупных и постоянно меняющихся экосистем, поскольку они обеспечивают достаточную глубину и емкость.

Коммутаторы PoE: питание устройств через Ethernet.

Коммутаторы Power over Ethernet позволяют подключать устройства для передачи данных и электроэнергии с помощью одного кабеля Ethernet. Такая функция устраняет необходимость в дополнительном источнике питания или установке дополнительных кабелей, что, по сути, экономит время и деньги. Обычно коммутаторы PoE подают питание на такие устройства, как IP-камеры, VoIP-телефоны, беспроводные точки доступа и другие подобные устройства. Отраслевые стандарты, включая стандарты IEEE 802.3af, 802.3at и 802.3bt, регламентируют работу и питание коммутационных устройств PoE. В этом отношении коммутаторы PoE позволяют компаниям поддерживать согласованность физической структуры сети, одновременно улучшая местоположение устройств.

Коммутаторы Gigabit Ethernet для высокоскоростного подключения.

Коммутатор Gigabit Ethernet способен обеспечить требуемое подключение на высоких скоростях со скоростью передачи данных 1 Гбит/с на порт. Такие коммутаторы имеют решающее значение в приложениях, требующих большой пропускной способности, таких как видеоконференции, передача больших объемов данных или услуги, размещенные в облаке. Они облегчают взаимодействие устройств, не создавая узких мест в сети. Коммутатор Gigabit широко используется как в корпоративных, так и в малых бизнес-средах, и его можно развернуть с использованием предыдущих существующих стандартов Ethernet, что упрощает его внедрение в сетевых системах или даже в новейших. Их превосходная производительность гарантирует высокую масштабируемость, что делает их идеальными для расширяющейся сети, требующей быстрого и эффективного подключения.

Как выбрать лучший коммутатор Ethernet для дома или офиса

Определение необходимого количества портов

При определении общего количества портов, необходимых в коммутаторе, учитывайте количество компьютеров, принтеров, смарт-телевизоров, игровых консолей или любых других устройств Ethernet, которые могут потребоваться для сети. Кроме того, разумно предусмотреть несколько дополнительных портов для любого будущего расширения, поскольку ожидается, что количество устройств, которые будут подключены в настоящее время, увеличится. Например, если это домашний сетевой концентратор и к нему необходимо подключить пять устройств, то выбор восьмипортового коммутатора будет вполне подходящим, поскольку он допускает расширение. Всегда проверяйте, подходит ли выбранный коммутатор, по крайней мере, для вашего текущего состояния сети, а также для ваших ожидаемых требований.

Учет требований к скорости и пропускной способности

При сравнении коммутаторов Ethernet также важно учитывать характеристики скорости и пропускной способности, чтобы избежать плохой производительности сети. Коммутатор Ethernet имеет рейтинг скорости. Например, Fast Ethernet имеет 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet имеет 1 Гбит/с, и, наконец, 10 10-гигабитный Ethernet имеет 10 Гбит/с. В настоящее время подавляющему большинству домохозяйств и небольших компаний требуется только коммутатор Gigabit Ethernet, поскольку он обеспечивает высокоскоростные интернет-соединения и приложения, такие как облачные сервисы и потоковая передача 4K.

Общая пропускная способность сети существенно зависит от пропускной способности. Гигабитный коммутатор Ethernet обычно оценивается как имеющий пропускную способность 1 Гбит/с на порт, хотя пропускная способность объединительной платы определяет ограничение. Это указывает на то, что гигабитный восьмипортовый коммутатор в идеале должен иметь коммутационную способность 16 Гбит/с, что соответствует 1 Гбит/с Full duplex на порт.

Также следует учитывать тип устройств и приложений, которые у вас есть, и то, какую полосу пропускания требует каждое из них. В то время как для видеоигр или видеозвонков и передачи больших файлов требуется стабильная высокая полоса пропускания, TCP/IP или другая полоса пропускания не предъявляет таких требований, а просмотр веб-страниц или отправка электронных писем не требуют такой высокой полосы пропускания. Осознание этих требований позволяет вам выбрать коммутатор Ethernet, который гарантирует бесперебойную работу вашей сети в часы наибольшей нагрузки.

Оценка дополнительных функций, таких как VLAN и QoS

В своем анализе дополнительных опций, которые могут быть интегрированы в алгоритм, таких как VLAN и QoS, я подчеркиваю, как эти возможности могут улучшить производительность сети и ее управление. VLAN позволяют мне эффективно разделять трафик, тем самым повышая безопасность и сокращая узкие места трафика. В то же время QoS позволяет мне приоритизировать критически важный трафик, такой как видеоконференции или VoIP, чтобы обеспечить надежную производительность даже в часы пик. Обе функции прекрасно дополняют оптимизацию сети под конкретные требования.

Настройка и конфигурирование вашего Ethernet-коммутатора

Пошаговое руководство по подключению устройств

ВЫБЕРИТЕ ЖЕЛАЕМУЮ ПОЗИЦИЮ

Я начинаю с размещения коммутатора Ethernet в хорошо проветриваемом и безопасном шкафу, который находится недалеко от обоих мест расположения устройств, которые я собираюсь подключить. Это значительно сокращает длину кабелей и обеспечивает сохранение хорошей производительности.

SВКЛЮЧИТЕ УСТРОЙСТВО

Теперь я подключаю коммутатор к соответствующему источнику питания через предоставленный адаптер питания. Я убеждаюсь, что коммутатор успешно включается, глядя на индикаторные лампы.

ИСПОЛЬЗУЯ КАБЕЛИ ETHERNET, ПОДКЛЮЧИТЕ УСТРОЙСТВА

Я подключаю каждое устройство к коммутатору с помощью кабелей Ethernet, один конец которых подключен к сети устройства, а другой — к свободному порту коммутатора.

ПРОВЕРЬТЕ, ПОДКЛЮЧЕНО ЛИ УСТРОЙСТВО

После того, как соединение установлено, я ищу индикаторные лампы на коммутаторе, связанном с каждым из портов. Эти лампы используются в качестве индикаторов, показывающих, было ли соединение успешно достигнуто, поскольку эти лампы показывают, когда соединение включено или мигает.

ТЕСТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ СЕТИ

Наконец, я проверяю, могут ли все устройства, которые теперь соединены между собой, общаться друг с другом по сети. Обычно я делаю это, пытаясь получить доступ к любому из общих ресурсов или к Интернету, в зависимости от того, как организована сеть.

Настройка VLAN для сегментации сети

Локальные сети Ethernet функционируют, позволяя сетевым менеджерам понимать, что одна локальная сеть Ethernet может быть разбита на несколько логических локальных сетей в целях безопасности или географического распределения. Таким образом, сети Ethernet VLAN улучшают управление трафиком, повышая безопасность и производительность сети. 

Сколько шагов мне нужно выполнить для настройки локальных сетей Ethernet? 
Вот несколько рекомендаций для тех, кто пытается понять, как работают Ethernet VLAN. 

Получите доступ к интерфейсу коммутатора 
Очевидно, этого можно добиться, получив доступ к интерфейсу командной строки или веб-консоли управления по сети. 

Создание виртуальных локальных сетей
Из соответствующих устройств уровня 3 можно создавать VLAN, назначая идентификаторы каждой VLAN. Такой идентификатор можно просто понимать как число от 1 до 4094 в соответствии с IEEE802.1Q. Например, идентификатор VLAN 10 может быть назначен устройствам сотрудников, идентификатор VLAN 20 — для гостевого доступа, а идентификатор VLAN 30 — для устройств VoIP. 

Назначение портов VLAN 
Ethernet LAN может переносить проводной трафик, и можно определить порты коммутатора для каждой из VLAN, чтобы облегчить связь через различный набор портов. Каждый порт может быть настроен для работы в режиме доступа или магистрали, то есть одному VLAN назначается данный порт или назначаются несколько VLAN в сочетании с тегированием. Примером могут служить порты коммутации 1-10 для VLAN ID 10 и порты 11-15 для VLAN ID 20.

Конфигурация транкинга VLAN

При настройке VLAN Trunking обязательно включите эту функцию на соединениях между коммутаторами или между коммутаторами и маршрутизатором. Существуют протоколы тегирования, такие как IEEE 802.1Q, которые используют VLAN на одном соединении, что позволяет выполнять транкинг.

Проверка конфигурации VLAN

Для подтверждения настройки VLAN используйте команды или инструменты мониторинга. Убедитесь, что соответствующие устройства в настроенной VLAN могут легко взаимодействовать, в то время как трафик между VLAN, отправляемый через маршрутизаторы или коммутаторы уровня 3, полностью отсутствует, за исключением случаев, когда используется маршрутизация или коммутация.

Преимущества VLAN

• Улучшение производительности: благодаря созданию VLAN размер широковещательного домена уменьшается, а это означает, что нежелательный трафик также будет генерироваться меньше, а полоса пропускания будет использоваться более эффективно.
• Повышенная безопасность: устройства могут быть сгруппированы в соответствующие VLAN, что предотвратит несанкционированный доступ других групп. Например, конфиденциальные финансовые системы могут работать в ограниченной VLAN.
• Более простое управление сетью: добавление устройств и их перемещение становятся более простыми, поскольку не требуется физическая переподключение кабелей, если возникнет необходимость внесения таких изменений в сеть.

Статистическая поддержка

Анализ последних тенденций показывает, что компании, которые интегрируют VLAN, обычно выигрывают до 30% в использовании полосы пропускания по сравнению с утилизацией. Более того, настройки VLAN сокращают масштаб внутренних кибератак на 70%. Благодаря вторжениям, сформулированным или атакованным в более широком диапазоне VLAN, перемещение по сети ограничивается только определенными сегментами.

Применение VLAN становится более эффективным, когда полностью понимаешь структуру сети и поведение трафика. Правильный тип сегментации вместе с мониторингом и модификацией VLAN помогает поддерживать постоянно растущие современные сетевые требования.

Оптимизация производительности коммутатора для вашей сети

В соревновании по улучшению производительности коммутатора в конкретной сетевой настройке необходимо разработать надежные конфигурации и методы, которые могут выдержать рост трафика без ухудшения задержек и надежности скоростей. Текущее поколение коммутаторов поставляется со встроенными необходимыми инструментами, например, контролем скорости качества обслуживания (QoS), энергоэффективными портами Ethernet и агрегацией портов, в то время как эти функции способны значительно повысить производительность сети.

1. Включить качество обслуживания (QoS): Внедряя QoS, сетевые администраторы получают возможность управлять и типизировать в соответствии с требованиями пользователя тип критического трафика, который представлен в сети, например, улучшенную производительность голосовой связи по требованию VoIP или видеоконференций. Согласно предыдущим исследованиям, где QoS был эффективно реализован, наблюдалось снижение потери пакетов данных до 60%, что поддерживало большинство приложений реального времени.

2. Используйте объединение портов (агрегацию каналов): пропускную способность можно увеличить, а потенциальных сбоев можно избежать, объединив несколько физических каналов в один логический канал. Ярким примером является использование агрегации каналов IEEE 802.3ad во время загруженных сетевых операций, что может увеличить распределение полосы пропускания до 70%.

3. Оптимизируйте протокол Spanning Tree Protocol (STP): Существуют различные факторы, которые снижают эффективность соединений в предоставлении услуг без задержек, одним из которых является плохая конфигурация STP, что может привести к образованию петель или циклов в виртуальной сети. Внедряя другие опции, такие как Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), пользователи могут увеличить скорость времени конвергенции от Normal к Rapid spanning в четыре раза.

4. Используйте коммутаторы уровня 3: Для сетей, обрабатывающих большие объемы данных, коммутаторы уровня 3 дополняют производительность, распределяя обязанности маршрутизации от маршрутизаторов. Эти коммутаторы сокращают количество переходов и увеличивают внутренний сетевой поток, что идеально подходит для сред корпоративного уровня.

5. Будьте внимательны к потреблению электроэнергии: такие энергоэффективные технологии коммутации, как IEEE 802.3az, регулируют потребление электроэнергии в зависимости от потребностей трафика. Энергосберегающие коммутаторы могут сократить потребление электроэнергии на 50%, способствуя повышению устойчивости цели и одновременному снижению эксплуатационных расходов.

6. Планируйте регулярные обновления прошивки и безопасности: устаревшая прошивка коммутаторов может вызвать проблемы с совместимостью и управлением уязвимостями. Сетевым менеджерам разумно разрабатывать планы обновлений, чтобы убедиться, что они содержат последние функции и исправления безопасности.

Объединяя эти стратегии и инструменты, коммутаторы можно оптимизировать для пиковой производительности, если они дополнены современными организационными потребностями в масштабируемости и устойчивости. Правильная реализация означает сохранение сетей в активном, эффективном и безопасном состоянии от неизмеримых проблем.

Устранение распространенных неполадок коммутатора Ethernet

Решение проблем с подключением

Всякий раз, когда у вас возникают проблемы с подключением к вашим коммутаторам Ethernet, рекомендуется строго следовать определенному процессу устранения неполадок, чтобы устранить проблему наиболее эффективным способом. Некоторые из распространенных причин таких проблем с подключением включают поврежденные кабели, ошибочные настройки коммутатора и неисправность любого аппаратного устройства.

1. Тестирование кабелей: Начните с проверки кабелей Ethernet на наличие физических повреждений, таких как порезы или скрученные разъемы. По статистике, 70 процентов сетевых проблем вызваны поврежденными или некачественными кабелями. После проверки используйте тестер кабелей, чтобы убедиться, что все соединения работают нормально и стандарты, требуемые для передачи данных, соблюдаются.
2. Конфигурация и настройки портов: Неправильная конфигурация настроек коммутатора является причиной плохого или отсутствующего соединения на коммутаторах Ethernet. Важно проверить, что все настройки портов, включая настройки скорости и дуплекса на устройствах, идентичны друг другу. Например, настройки дуплекса, которые различаются между коммутатором и подключенным к нему устройством, могут привести к плохой производительности из-за высокой частоты коллизий.
3. Power over Ethernet (PoE): Если на вашем коммутаторе включен PoE, проверьте, потребляют ли подключенные устройства достаточно энергии, а также проверьте, находится ли коммутатор в бюджете PoE. В противном случае вы можете столкнуться с потерей подключения к определенным устройствам из-за превышения бюджета мощности.
4. Рассмотрим пробки в сетях: их причиной часто являются сетевые петли. Такие штормы могут затуманить коммутатор, прерывая соединения. Использование его опций, например, протокола связующего дерева (STP), избавляет от проблем и центрирует сеть. Из-за необычного увеличения сетевого трафика в сочетании с другими формами активности, обратите внимание на широковещательные штормы и действуйте соответствующим образом. 
5. Всегда устанавливайте последнюю версию прошивки или программного обеспечения для сетевых устройств, чтобы защитить сеть и обеспечить правильную работу устройств в локальной сети Ethernet.: Если прошивка или программное обеспечение устарели, то это устройство, скорее всего, столкнется с проблемами подключения. Предположим, что устройство сталкивается с ошибками или проблемами совместимости. В этом случае существуют перспективные решения и исправления, и одна из самых важных вещей, которая выполняется на регулярной основе, — это обновление программного обеспечения до новых исправлений. Исследования, проведенные Cisco, упоминают, что около 15 процентов проблем с подключением решаются путем установки последней версии прошивки для маршрутизатора.  
6. Тестирование и замена оборудования: Если вышеупомянутые процедуры неэффективны, может быть полезным проанализировать оборудование коммутатора. Также может быть полезным использовать встроенные средства устранения неполадок поставщика. Неэффективные коммутаторы можно заменить протестированными коммутаторами. 

Следуя этим шагам, части стратегии могут помочь решить проблемы с подключением. Кроме того, части сети должны документировать все конфигурации и проблемы в деталях, чтобы ускорить решение проблем в будущем.

Решение проблем, связанных с PoE

Распространенные проблемы с Power over Ethernet (PoE) возникают из-за неправильного распределения мощности, неисправных кабелей или несовместимости устройств. Чтобы преодолеть эти проблемы: 

• Подтвердите требования к питанию – Убедитесь, что подключенное устройство не превышает инжектор PoE или коммутатор. Также убедитесь, что соответствующие бюджеты питания выделены при настройке нескольких устройств.
• Проверьте кабели – убедитесь, что кабели не повреждены и не имеют дефектов. Кроме того, не используйте кабели Ethernet ниже стандарта Cat5e, поскольку они не соответствуют требованиям PoE.
• Оцените совместимость устройств. Убедитесь, что оборудование с источником питания и питаемое устройство соответствуют одному и тому же стандарту коммутации, например IEEE 802.3af или 802.3at.
• Измените прошивку и настройки. Внесите изменения в прошивку инжекторов PoE или коммутаторов и подтвердите настройки PoE.

В большинстве случаев эти шаги решат любые проблемы, возникающие с Ethernet-разветвителем, и обеспечат бесперебойную работу.

Устранение замедлений и узких мест в сети

Стремясь устранить или сократить узкие места и замедления работы сети, выполните следующие ключевые действия:

1. Проверьте объем потребления полосы пропускания пользователем — определите, способна ли предлагаемая полоса пропускания удовлетворить существующее потребление; если использование постоянно приближается к предлагаемой полосе пропускания, увеличьте подключение.
2. Измените параметры качества обслуживания (QoS) — поместите критически важные устройства или приложения в начало очереди, чтобы они обслуживались в первую очередь в часы пик.
3. Модели трафика – Используйте инструменты и приложения производительности сети для обнаружения ненормальных устройств или моделей, которые, по-видимому, сильно потребляют полосу пропускания. Ограничьте или запретите устройствам доступ к требованиям, где это применимо.
4. Аппаратные компоненты – Маршрутизаторы и другие сетевые компоненты, такие как коммутаторы, должны работать исправно и иметь последние обновления или исправления. Оборудование, которое предположительно неисправно или устарело, должно быть заменено.
5. Разграничьте сети с высоким трафиком — настройте разные виртуальные локальные сети, также известные как VLAN и подсети, чтобы устройства не использовали только одну сеть.

При тщательном выполнении вышеуказанных шагов будет обеспечено выявление и устранение компонентов, ответственных за низкую скорость реагирования сети, а также повышение надежности.

Расширение сети: масштабирование с помощью коммутаторов Ethernet

Последовательное подключение коммутаторов для более крупных сетей

При рассмотрении последовательного соединения коммутаторов в больших сетях я стремлюсь соответствовать требованиям хорошо скоординированной топологии, чтобы смягчить ограничения производительности, такие как узкие места и чрезмерная задержка. Я последовательно соединяю с помощью портов восходящей линии связи и иду в логическом порядке, чтобы задержка была уменьшена до определенной степени. Я также настраиваю STP, чтобы избежать петель в сетях, что помогает поддерживать эффективную связь и стабильность в сети. Эта стратегия позволяет мне увеличить пропускную способность сети, обеспечивая при этом надежность.

Интеграция беспроводных точек доступа с вашим коммутатором

При настройке беспроводных точек доступа рядом с моим коммутатором я обязательно настраиваю порты коммутатора так, чтобы они работали с протоколом связующего дерева и были установлены как порты доступа с правильными VLAN, необходимыми для беспроводного подключения моих пользователей. Кроме того, я проверяю, совместимы ли WAP с протоколами и стандартами, которые определены для моего коммутатора, например, PoE, если они будут получать питание через коммутатор. Кроме того, реализуя такие функции, как QoS, я оптимизирую трафик, передаваемый на беспроводные интерфейсы вместе с устройствами, подключенными к сети. Это упрощает связь между проводными и беспроводными компонентами сети.

Обеспечьте соответствие вашей сети требованиям завтрашнего дня с помощью масштабируемых коммутационных решений

Когда сложность вашей сети в будущем станет более требовательной, возникнет острая необходимость в изменениях в ее конструкции и структуре. Это требует правильного выбора коммутаторов, которые смогут обеспечить оптимальную поддержку для увеличения требований к пропускной способности или для включения большего количества устройств по мере расширения сети. Лучше выбирать коммутаторы с модульной конструкцией, чтобы расширение их емкости было простым, даже если это требуется сделать без полной замены устройства. Убедитесь, что коммутатор поддерживает новейшие стандарты, такие как 10GbE или выше, и включает такие функции, как VLAN и достаточную емкость PoE для удовлетворения меняющихся технологических потребностей. Основываясь на масштабируемости и современных возможностях инфраструктуры, становится еще проще развернуть сеть в соответствии с потенциальными будущими требованиями без ущерба для производительности.

Безопасность коммутатора Ethernet: защита вашей сети

Реализация мер безопасности порта

Для защиты вашей сети от несанкционированного доступа полезны меры безопасности портов. Сначала установите для каждого порта коммутатора определенное количество разрешенных MAC-адресов. Включите функцию запоминания MAC-адресов, чтобы автоматически связывать обнаруженные устройства с назначенными портами. Настройте пользователей портов с аутентификацией 802.1X, чтобы разрешить подключение через порты только аутентифицированных устройств. Обязательно проверяйте наличие нарушений в использовании портов и отключайте неиспользуемые порты, тем самым устраняя избыточный риск. Принятие таких мер не только повысит безопасность сетевой инфраструктуры без ущерба для производительности, но и станет еще более актуальным в контексте IoT.

Использование VLAN для повышения безопасности сети

VLAN невероятно важны для сегментации сети и повышения безопасности. Например, логическое разделение сети на несколько VLAN позволяет администраторам защищать конфиденциальные данные и части системы от общего сетевого трафика, гарантируя, что несанкционированного доступа будет меньше. Примером их применения является то, что HR-финансы и IT находятся в разных VLAN, что означает, что эти сегменты не используют общие устройства, но имеют разный доступ к VLAN.

Текущие передовые практики советуют пользователям применять протоколы маркировки VLAN, такие как IEEE 802.1Q, для улучшения маршрутизации трафика в рассматриваемые VLAN и из них. Для дальнейшего повышения безопасности можно использовать размещение списков контроля доступа между VLAN, чтобы сократить поток несанкционированных данных и предотвратить боковые перемещения во время попыток компрометации. Результаты исследований показывают, что даже простая, но эффективная мера, такая как сегрегация VLAN, может снизить повышенную уязвимость ресурсов более чем на 70 процентов. Более того, сопряжение VLAN с инструментами сетевой аналитики способствует глубокому мониторингу трафика, улучшая обнаружение аномалий и эффективность реагирования.

В случае развертывания VLAN крайне важно поддерживать аудит конфигураций в актуальном состоянии и при этом защищать магистральные каналы между коммутаторами, чтобы избежать атак с перескоком VLAN. Интеграция изоляции VLAN со строгим контролем безопасности и бдительностью позволяет фирмам создавать надежную и обслуживаемую сетевую инфраструктуру. Такой подход повышает безопасность, одновременно улучшая производительность сетей и облегчая соблюдение различных отраслевых норм.

Лучшие практики управления коммутаторами и контроля доступа

1. Внедрение управления доступом на основе ролей (RBAC): RBAC помогает назначать административные роли на коммутаторах только выбранной группе. Это реализовано для предотвращения несанкционированного изменения конфигураций коммутаторов, что может нанести ущерб организации. Организации, которые внедряют RBAC в качестве политики, могут снизить количество ошибок конфигурации как минимум на 60%, что позволит улучшить функциональность и надежность сетей.
2. Используйте защищенные протоколы для доступа к управлению: коммутаторы должны быть настроены на использование только тех протоколов управления, которые считаются безопасными, например SSH через Telnet. Сети управления также должны иметь точки доступа только из определенных защищенных сетей. Исследования показывают, что вероятность перехвата проводной сети внутри здания и компрометации сети снижается примерно до 25% при использовании зашифрованных протоколов управления.
3. Регулярно обновляйте прошивку и программное обеспечение: для защиты от любых уязвимостей управление коммутатором должно быть обновлено – это касается и программного обеспечения. Поставщики оборудования постоянно выпускают исправления и патчи для лазеек безопасности, и при своевременном внедрении этих обновлений вероятность взлома снижается. Примерно 40% всех случаев нарушений, связанных с коммутаторами, были вызваны отсутствием контекстных обновлений для устройств.
4. Включить функции безопасности портов: Избегайте использования неавторизованных устройств, внедряя функции безопасности портов на интерфейсах коммутаторов. К ним относятся политики отключения, такие как фильтрация MAC-адресов или включение 802.1X, что ограничивает доступ к их единственным авторизованным устройствам. Безопасность портов продолжает делать сети более безопасными, поскольку внутренние угрозы и внедрение несанкционированных устройств уменьшаются в этих областях. 
5. Настройка ведения журнала и мониторинга: для улучшения видимости в вашей локальной сети Ethernet важно включить ведение журнала на коммутаторах и объединить его с механизмами ведения журнала и мониторинга. С помощью ведения журнала в реальном времени администраторы смогут отслеживать подозрительное поведение как можно раньше. Прошлые исследования показывают, что постоянный мониторинг и оповещение могут значительно сократить продолжительность реагирования на инциденты более чем на 50%. 
6. Отключите неиспользуемые порты и функции: чтобы уменьшить поверхность атаки, необходимо уменьшить сложность сети, отключив любой неиспользуемый порт коммутатора и функции, такие как автосогласование или LLDP (протокол обнаружения на уровне канала). В результате это уменьшает количество возможных точек доступа, к которым может получить доступ злоумышленник. 
7. Укрепите магистральные порты: включите надежную обрезку VLAN, чтобы через магистральные порты пропускались только строго необходимые VLAN. Реализуйте функции обрезки VLAN и Private VLAN Edge. Противодействие атакам с перескоком VLAN может помочь в ужесточении сегментации вашей сети путем переключения магистральных портов. Исследователи продемонстрировали, что эффективное развертывание усиления VLAN снижает успешность таких атак более чем на 80%.
8. Регулярно делайте резервные копии конфигураций коммутаторов: храните конфигурации коммутаторов в безопасном месте. Это гарантирует эффективное восстановление в случае отказа оборудования или вредоносного редактирования настроек, что необходимо для поддержания безопасной точки доступа Ethernet. Больше резервных копий оборудования автоматизировано для легкого восстановления и сокращения времени простоя.

Изменение этих лучших практик улучшит безопасность и надежное и эффективное управление коммутаторами и системами контроля доступа организаций. Результатом является гибкая сеть, которая соответствует текущим требованиям и хорошо защищена от будущих рисков.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Как работают коммутаторы Ethernet?

A: Коммутаторы Ethernet работают интеллектуально, соединяя устройства по проводной сети и обмениваясь пакетами информации. Каждый коммутатор имеет несколько портов, и как только пакет получен, коммутатор опрашивает содержимое пакета, чтобы определить подходящий для него порт. Выключая компьютер миссис Смит, чтобы устранить ненужный трафик, коммутаторы допускают несколько подключений одновременно. В зависимости от модели коммутатора коммутаторы Ethernet могут обрабатывать различные скорости передачи данных, начиная с 10 Мбит/с и до 10 Гбит/с на уровне 2 модели связи OSI.

В: Чем сетевой коммутатор отличается от разветвителя Ethernet?

A: Сетевой коммутатор работает и устроен иначе, чем разветвитель Ethernet, поскольку последний выполняет совершенно другую функцию. Массив устройств подключен к Ethernet, и трафик всегда передается от одного устройства к другому, коммутатор Ethernet подключен и управляется, производительность оптимизируется за счет одновременной связи. Разветвитель Ethernet, или пассивный концентратор, просто берет одно соединение Ethernet и предоставляет несколько портов, которые не управляются трафиком, просто повторяя один вход порта. Большинство проводных сетей предпочитают коммутаторы, поскольку они намного лучше пассивных концентраторов и предоставляют отдельным устройствам возможность работать в собственных доменах коллизий.

В: Можете ли вы подробнее рассказать об основных принципах VLAN и ее роли в сочетании с коммутатором Ethernet? 

A: Термин «виртуальные локальные сети» или VLAN относится к логическому подразделению сети таким образом, что устройства могут быть сгруппированы вместе независимо от их физического расположения. Такие коммутаторы Ethernet, разработанные для поддержки VLAN, обеспечивают доступ к нескольким сетям, которые виртуально разделены, но работают под одним физическим сетевым модулем. Эта функция не только повышает безопасность, но и повышает производительность сети и снижает административные издержки сети. VLAN функционируют, указывая идентификатор, называемый VLAN ID, в кадре Ethernet, что позволяет коммутатору отправлять трафик на все порты, которые принадлежат только указанной VLAN, представляя собой отдельные широковещательные домены.

В: Обсудите различия между управляемыми и неуправляемыми коммутаторами Ethernet. 

A: Управляемые и неуправляемые коммутаторы Ethernet различаются по возможностям настройки и эксплуатационным характеристикам. Неуправляемые коммутаторы, такие как 8-портовый коммутатор Netgear Gigabit Ethernet Unmanaged plug-and-play, являются устройствами без настройки, поскольку они могут начать работать после подключения к сети. Эти устройства подходят для домашних и небольших офисных сетевых потребностей. Напротив, управляемые коммутаторы функционируют более сложно, чем базовое сетевое оборудование; они имеют такие функции, как поддержка VLAN, QoS (качество обслуживания), возможности зеркалирования портов, а также удаленный доступ и управление. Большие сети и те сети, которые требуют расширенных функций безопасности управления, идеально подходят для таких типов управляемых коммутаторов. Хотя такие управляемые устройства стоят дороже, чем неуправляемые коммутаторы, они обладают большей степенью гибкости и позволяют масштабировать растущие сети.

В: Что такое технология PoE и что представляют собой ее полупроводниковые телекоммуникационные коммутаторы?

A: Power over Ethernet (PoE) работает, то есть он связывает данные с устройством связи через кабели Ethernet; Ethernet позволяет устройствам получать как данные, так и электричество. Это затем делает VoIP-телефоны, IP-камеры и беспроводные точки доступа, среди прочего, пригодными для использования с коммутаторами Power over Ethernet, поскольку их трубки не нужно подключать к дополнительным кабелям питания. Стандарты IEEE 802.3af или IEEE 802.3at обычно применимы к этим коммутаторам. Например, коммутаторы PoE с 4 портами имеют более 1 порта Ethernet, что позволяет пользователю переключаться с устройств с поддержкой PoE на стандартный режим Ethernet, чтобы внести большую универсальность в ландшафт подключений. Это устраняет избыточность, снижает расходы на установку и прокладывает путь для более эффективного размещения устройств в сетях.

В: Какие ключевые данные мне необходимы для принятия решения о подключении сетевого коммутатора Ethernet к моему дому или офису?

A: Вот некоторые из ключевых деталей, которые следует учитывать при выборе коммутатора Ethernet для вашего дома или офиса: 1. Количество портов: выберите коммутатор, который предлагает несколько портов, которые покрывают ваши потребности и будущие потребности (например, 5 портов, 8 портов или больше). 2. Скорость: сколько портов вам требуется на коммутаторе Gigabit (1000 Мбит/с) или будет достаточно коммутатора Fast Ethernet (100 Мбит/с)? 3. Форм-фактор: настольный или настенный коммутатор в зависимости от имеющегося в вашем распоряжении пространства. 4. Управляемый или неуправляемый: вам нужны расширенные функции, такие как VLAN, или будет достаточно решения plug-and-play. 5. Поддержка PoE: если ваши устройства могут использовать Power over Ethernet, ищите коммутаторы с возможностями PoE. 6. Репутация бренда: ищите надежные бренды, такие как Netgear, для дополнительной надежности и поддержки. 7. Масштабируемость: убедитесь, что коммутатор может поддерживать потенциальный рост сети.

В: Какие преимущества я получу от использования сетевого коммутатора Ethernet в своей домашней или офисной сети Ethernet?

A: Сетевой коммутатор Ethernet может значительно улучшить ваш домашний или офисный Ethernet различными способами: 1. Возможность подключения: он обеспечивает больше портов Ethernet, что означает, что к сети можно подключить больше проводных устройств. 2. Лучшая производительность: коммутаторы позволяют создавать несколько доменов коллизий в сети, тем самым снижая перегрузку на каждом порту, что еще больше увеличивает время отклика. 3. Большая надежность: для стационарных устройств в настройке локальной сети Ethernet соединения через коммутатор, как правило, надежнее беспроводных. 4. Поддержка быстро развивающихся приложений: например, гигабитные коммутаторы могут передавать данные гораздо более плавно, что необходимо для обмена большими файлами и потоковой передачи видео. 5. Простота расширения: ваша сеть будет расширяться при появлении новых требований. 6. Функциональность PoE: большинство коммутаторов могут питать такие устройства, как IP-камеры или VoIP-телефоны. 7. VLAN: управляющие коммутаторы оснащены уникальными функциями, такими как VLAN, что означает, что трафик может быть отделен друг от друга с помощью функций повышения безопасности.

Справочные источники

1. Переход на SDN БЕЗВРЕДЕН: гибридная архитектура для миграции устаревших коммутаторов Ethernet на SDN

• Авторы: Цикор, Левенте и др. 
• Опубликовано в: Труды IEEE/ACM по сетям, 2020 г.
• Резюме: В этом исследовании утверждается, что предлагается новый дизайн коммутатора SDN, называемый HARMLESS, который позволяет старым коммутаторам Ethernet без проблем включать функции SDN с помощью простого подхода. Это делается путем обратного проектирования программного обеспечения для коммутатора OpenFlow в другом программном модуле, что позволяет создать дешевую и эффективную комбинацию SDN в существующей инфраструктуре без потери конкурентного преимущества.
• Основные выводы: HARMLESS способен снизить затраты на развертывание SDN для новых малых предприятий и соответствовать или даже превосходить существующие показатели производительности плоскости данных, как это обычно делают конкурирующие решения, особенно для небольших компаний.
• Методология: Авторы провели тесты производительности HARMLESS по сравнению с традиционными решениями SDN с помощью Csikor, Levente et. Al 2020, начиная от пропускной способности и заканчивая задержкой (Чикор и др., 2020, стр. 275–288.).

2. Детерминированная техника подавления TCP Incast, используемая в сетевых системах Ethernet-серверов с коммутаторами COTS путем изменения параметров размера IP-пакетов 

• Авторы: Цзявэй Хуан и др.
• Опубликовано в: IEEE Cloud Computing Journal, 2020.
• Резюме: Авторы обсуждают проблему TCP Incast в сетях центров обработки данных, которая в противном случае может привести к коллапсу пропускной способности из-за потери пакетов, происходящей на коммутаторах Ethernet с мелкой буферизацией. Авторы предлагают решение этой проблемы, называемое Packet Slicing, которое просто изменяет размер IP-пакетов.
• Основные выводы: Было показано, что при внедрении метода производительность различных протоколов TCP центра обработки данных в среднем увеличивается почти в 26 раз, при этом влияние на производительность ввода-вывода коммутаторов и конечных хостов минимально.
• Методология: Было установлено, что пакетная нарезка является эффективным инструментом посредством теоретического анализа, а также использования эмпирического тестирования на физическом испытательном стенде (Хуанг и др., 2020, стр. 749-763)..

3. Перепроектирование обработки буфера в Lossless Ethernet

• Авторы: Ханлинь Хуан и другие авторы
• Опубликовано в: Труды IEEE/ACM по сетям, 2024 г.
• Резюме: Избирательный PFC — это метод управления буфером, который направлен на разрешение трудностей интерпретативного управления потоком, распространенных в сетях Ethernet без потерь, которые возникают из-за применения сквозного управления перегрузкой и управления потоком по каждому переходу. Подход сосредоточен на продвижении назначения буферного пространства, динамически настраиваемого в соответствии с условиями трафика в сети.
• Основные выводы: Внедрение селективного PFC приводит к сокращению количества процентных кадров примерно на 69%, а также связано с уменьшением предпочтений по среднему времени завершения потока для чрезвычайно больших потоков жертв.
• Методология: Эта статья заполнила пробел, поскольку подобные исследования не анализировали интеграцию таких процессов с управлением буфером Sonosuk (Хуанг и др., 2024 г., стр. 4749–4764.) комплексный подход.

Сетевой коммутатор

Ethernet