Поскольку наш мир продолжает превращаться в одну глобальную деревню, надежные и эффективные сети становятся критически важной потребностью в бизнесе и в личных сферах. Сетевые коммутаторы лежат в основе вашей инфраструктуры Ethernet, будь то умный дом, малый бизнес или корпоративная сеть. Однако коммутаторы нелегко понять, поскольку большинство людей не понимают, зачем нужен сетевой коммутатор, когда подключены компьютер, принтер и другие устройства. Это руководство было разработано, чтобы дать четкое представление о функциональности сетевых коммутаторов, их типах и их значении в современных сетях. Эта статья даст вам инструменты, необходимые для навигации во многих областях сетей, от понимания того, как они помогают машинам работать вместе, до изучения того, как они повышают производительность и масштабируемость. Но сначала им нужно полностью понять, что такое сетевые коммутаторы и как они работают, что является основополагающим для понимания цифровых систем, которые позволяют нам общаться.
Что такое сетевой коммутатор?
Каким образом работает сетевой коммутатор?
Сетевой коммутатор обеспечивает надлежащую связь устройств в локальной сети (LAN). Он работает на уровне 2 структуры модели OSI, используя MAC-адреса устройств для отправки пакетов данных. Если определенное устройство отправляет данные через пакет данных, коммутатор получает их, определяет пункт назначения с помощью MAC-адресации, а затем отправляет этот пакет только этому устройству. Эта процедура нацелена на конкретные устройства, а не на несколько устройств, что снижает как перегрузку, так и производительность. Некоторые усовершенствованные коммутаторы могут поддерживать уровень 3 OSI и могут маршрутизировать для расширенных сетевых потребностей.
Преимущества внедрения сетевых коммутаторов в локальной сети
Лучшая производительность сети — одно из основных преимуществ использования сетевых коммутаторов в настройке локальной сети. Поскольку коммутаторы работают над отправкой пакетов данных только предполагаемым получателям, они помогают сократить избыточные данные и трафик в сети. Еще один фактор, который мне нравится, — это расширенная безопасность, поскольку трафик через устройства весьма специфичен и ограничен в доступе. Аналогично, я также использую расширенные коммутаторы с функциями уровня 3, которые встраивают маршрутизацию в коммутатор, чтобы повысить эффективность управления сложными сетями и обеспечить высокоскоростное соединение через оптоволоконные коммутаторы. В целом, сетевые коммутаторы также позволяют мне повысить скорость, надежность и расширяемость в моей конструкции локальной сети.
Разница между коммутатором и маршрутизатором
Различие функций заключается в том, что маршрутизаторы и коммутаторы классифицируются как устройства, используемые в сети. Коммутатор работает только в одной локальной сети, охватывающей и взаимодействующей с многочисленными устройствами, такими как персональный компьютер, принтер или сервер, передавая информацию в необходимое место. Однако функция маршрутизатора заключается в том, чтобы связать две или более сетей, чтобы сеть LAN могла быть связана с Интернетом, а роль передачи данных между несколькими сетями определяется адресами, назначенными сетям. Говоря простым языком, весь внутренний трафик, исходящий из одной сети, управляется моим коммутатором, в то время как вся внешняя связь, исходящая или входящая из разных сетей, контролируется маршрутизатором, который затем связывает и передает данные внутри этих сетей соответствующим образом.
Управляемые коммутаторы против неуправляемых коммутаторов
Понимание управляемых коммутаторов: определение и преимущества
Обратитесь к эксперту, когда вам нужен управляемый коммутатор. Управляемый коммутатор рассказывает нам о различных расширенных сетевых компонентах, а также о возможности настройки, конфигурирования и мониторинга трафика в сети. Он необходим для управления интернет-сервисами. В отличие от неуправляемого коммутатора, который в буквальном смысле является устройством plug-and-play, управляемый коммутатор позволяет ИТ-персоналу и сетевым администраторам настраивать различные параметры, такие как приоритизация трафика, безопасность аутентификации и создание VLAN. Все эти функции позволяют организациям улучшать работу сети, лучше распределять ресурсы полосы пропускания и усиливать безопасность.
Одно из применений управляемого коммутатора — представить, что вы виртуально обращаетесь к широкой аудитории. Это очень помогает пользователю, поскольку устройство поддерживает контролируемое изменение и улучшение. Эти устройства оснащены датчиками, которые позволяют направлять голосовой или видеотрафик по IP или трафик конференций данных туда, где это больше всего необходимо, что приводит к плавному переходу. Кроме того, устройства с конфигурациями избыточности, такими как STP, позволяют направлять сетевой трафик по пути, что позволит поддерживать работоспособность сети. Вот суть: если вам нужно сетевое устройство, которое хорошо подходит для крупных корпоративных сетей или установок, где требуется надежность и широкий спектр настроек, то управляемые коммутаторы — это то, что вам нужно.
Понимание неуправляемых коммутаторов и того, когда их использовать
Неуправляемый коммутатор можно считать простым в использовании устройством plug-and-play, которое обеспечивает базовое подключение без каких-либо требований к настройкам или конфигурациям. В отличие от управляемого коммутатора, они обычно не настраиваются. Существует несколько переменных, которые можно настроить, например скорость и дуплексный режим, но о них не нужно беспокоиться, поскольку они идеально подходят для домашних офисов, домашних сетей или случаев, когда требуется лишь небольшая настройка. Поскольку не требуются никакие функции и административный контроль, они экономически эффективны и требуют минимального обслуживания. Это делает неуправляемый коммутатор идеальным вариантом для базовых сетевых функций.
Когда использовать управляемые или неуправляемые коммутаторы?
Выбор между управляемым и неуправляемым коммутатором зависит от конкретных потребностей пользователя или организации в отношении контроля, который требуется над средой и ее возможным будущим ростом. Например, управляемые коммутаторы хорошо подходят для разрастающихся сетей или сетей, которым требуется больше безопасности и гибкости для эффективного управления трафиком. Эти управляемые коммутаторы поставляются с улучшенными функциями, такими как виртуальные локальные сети, конфигурации качества обслуживания и системы мониторинга трафика. Все эти инструменты помогают повысить производительность и повысить надежность сети. Кроме того, управляемые коммутаторы поддерживают протоколы резервирования, такие как протокол Spanning tree, который повышает отказоустойчивость в сложных системах.
Напротив, неуправляемые коммутаторы подходят для небольших сетей и сред, где главными критериями являются низкая стоимость и существенная функциональность plug-and-play. Они подходят для подключения к низкоуровневым устройствам, таким как принтеры и рабочие станции или точки доступа, без настройки параметров или предоставления административного доступа. Однако коммутаторы также не обладают видимостью сети и расширенными возможностями настройки, что делает их несовместимыми с гибкими или изменяющимися средами.
В конечном счете, выбор между управляемыми и неуправляемыми коммутаторами должен зависеть от размера сети, выделенных средств, желаемого уровня доступа или контроля и того, насколько сеть будет расти. Компании, которые планируют расти в будущем или которым требуется лучшая безопасность и управление трафиком, могут посчитать управляемые коммутаторы более привлекательными и долговечными. Неуправляемые коммутаторы обеспечивают хорошие рабочие сети по низкой цене для более простых сетевых инфраструктур, но возможно, что неуправляемые соединения Gigabit Ethernet на них не работают.
Создание домашней сети с помощью коммутатора Ethernet
Подключение устройств через порты Ethernet – Процедура
Первый шаг — собрать все элементы, такие как компьютеры, принтеры, точки доступа и другие устройства, которые вы хотите подключить к коммутатору.
- С помощью кабеля Ethernet подключите каждое устройство к свободному порту коммутатора.
- Следующим шагом будет прокладка кабеля Ethernet от коммутатора к маршрутизатору, что обеспечит доступ в Интернет для всех подключенных в данный момент устройств.
- Включите коммутатор и проверьте, все ли разъемы и кабели находятся в правильных местах и включены. Убедитесь, что устройство 1 подключено правильно.
Проверьте светодиодные индикаторы переключателя, чтобы проверить соединения и убедиться, что все сетевые устройства, такие как принтеры, работают правильно, чтобы протестировать устройства.
Оптимизация производительности сети и потока трафика
Для оптимизации производительности сети и потока трафика требуются передовые технологии, приложения и надлежащая дальновидность. Для начала, внедрение VLAN (виртуальных локальных сетей) является отличным способом управления трафиком ARP, поскольку это снижает перегрузку сети. Это также хороший способ повышения безопасности. Замедление доставки неконфиденциальных данных может быть достигнуто с помощью настроек параметров качества обслуживания. Эти настройки очень полезны для определения критически важных данных и выделения ресурсов в сети для настройки низкочастотных приложений, таких как видеоконференции. Регулярно управляйте производительностью сети, используя инструменты управления, которые дают представление о критически важных данных, таких как графики пропускной способности, осведомленность о задержках и потерях пакетов. Кроме того, регулярное обновление интернет-модема и модернизация его прошивки помогают оборудованию идти в ногу с текущими и общепринятыми системами. Такие меры позволяют соответствующим образом настраивать и улучшать функциональность сети для удовлетворения существующих и будущих требований.
Распространенные проблемы, связанные с сетевым взаимодействием, и их решения
На первом этапе исправления распространенных сетевых проблем необходимо выработать четкое понимание. Начать следует с проверки физических соединений. Кабели следует проверить на предмет ослабления и неправильного подключения к портам сетевых устройств, включая порты Ethernet и шнуры. Затем следует проверить сетевые устройства, которые являются маршрутизаторами и коммутаторами, на предмет включения и правильного функционирования; перезагрузка таких устройств может исправить небольшие неисправности. Но если проблема все еще не устранена, проверьте конфигурационные параметры сети, такие как IP-адреса, DNS-серверы и шлюз по умолчанию. Это гарантирует, что пользовательские настройки пользователя не поставят под угрозу связь с поставщиком услуг.
В домашних условиях и при развертывании беспроводных сетей другие устройства могут мешать соединению, и даже физические препятствия, такие как стены, оказывают значительное влияние. Во время компиляции сети наличие сетевого анализатора под рукой действительно полезно для определения активных каналов, одновременно стремясь к правильной настройке WiFi и оптимизации производительности устройств, подключенных к сети, таких как смарт-телевизоры, игровые консоли и периферийные устройства для Интернета. Однако, если другие устройства испытывают низкую скорость или большую задержку, разумно сначала оценить подключение к Интернету, прежде чем делать предположения с помощью инструмента проверки скорости, сравнивая полученную скорость с предлагаемой подпиской. И последнее, но не менее важное: если особые маски сети заставляют брандмауэр или VPN функционировать ненадлежащим образом, это приведет к тому, что другие устройства будут заблокированы для ресурса связи. Однако после всего этого шаги или процесс могут решать многочисленные проблемы.
Распространенные заблуждения относительно сетевых коммутаторов
Сколько сетевых коммутаторов вам нужно?
Количество сетевых кабелей, которые вам понадобятся, зависит от количества устройств, которые вы будете подключать к коммутатору. Каждое устройство, включая компьютеры, принтеры и игровые консоли, потребует подключения с помощью кабеля Ethernet. Вам также понадобится один кабель для подключения маршрутизатора к сетевому коммутатору. Например, если вы решили подключить максимум пять устройств к коммутатору, вам понадобится всего шесть кабелей: пять для устройств и один для маршрутизатора. Всегда проверяйте, чтобы кабели имели правильную длину и могли легко дотянуться до устройств.
Какую функцию выполняет MAC-адрес и IP-адрес?
Адрес MAC (Media Access Control) — это уникальный адрес, который назначается только определенному элементу оборудования сетевого устройства, например сетевому адаптеру на компьютере. Этот адрес работает на уровне канала передачи данных для идентификации устройств в локальной сети и облегчения их связи с устройствами.
IP-адрес (интернет-протокол)
Подводя итог, можно сказать, что функции MAC-адреса и IP-адреса тесно взаимодействуют друг с другом, при этом первый отвечает за обеспечение доставки данных в пределах локальной сети, а второй — за глобальную маршрутизацию и связь внутри сети, причем оба эти параметра имеют жизненно важное значение.
Почему уровни 2 и 3 важны в контексте модели OSI?
Уровни 2 и 3 модели OSI (взаимодействие открытых систем) имеют решающее значение для бесперебойной связи в сети.
Второй уровень называется уровнем канала передачи данных, и его функция заключается в том, чтобы позволить устройствам в одной сети напрямую общаться друг с другом. Он контролирует MAC-адреса устройств, чтобы сделать возможным их идентификацию и взаимодействие друг с другом в локальном масштабе. Обнаружение ошибок, синхронизация кадров и управление потоком являются основными обязанностями.
Уровень 3, который является сетевым уровнем, облегчает межсетевые коммуникации, используя IP-адрес(а) и «маршрутизацию». Он находит правильное направление, в котором пакеты данных должны быть отправлены через маршрутизацию, логическую адресацию и другие процессы. Он гарантирует, что они достигнут этого пункта назначения независимо от того, сколько сетей задействовано.
Они обеспечивают надежную и единообразную передачу данных в сети или между несколькими сетями, тем самым значительно улучшая сетевые системы.
В сегодняшнем видео мы рассмотрим: какие компоненты сети выполняют маршрутизаторы и коммутаторы?
Проводные сетевые маршрутизаторы и их основные функции
Маршрутизация данных: основная задача маршрутизатора — передавать пакеты данных из одной сети в другую, определяя при этом наиболее подходящий маршрут.
- IP-адресация: Маршрутизаторы также назначают IP-адреса устройствам, подключенным к сети, предоставляя каждому устройству уникальный идентификатор.
- Сетевая интеграция: Маршрутизатор создает различные интеграции, тем самым повышая безопасность сети и сокращая трафик в локальной сети.
- Контроль данных: Маршрутизаторы помогают управлять передачей данных из одной сети в другую, избегая задержек в сети.
- Возможности брандмауэра: Одной из основных функций маршрутизатора является межсетевой экран, который служит дополнительным уровнем безопасности сети для предотвращения несанкционированного доступа и кибератак.
- Проводное подключение: Маршрутизаторы, особенно проводные, располагаются в зонах с высокими скоростями и стабильными соединениями; поэтому они лучше всего подходят для таких интенсивных видов деятельности, как проведение конференций и обработка больших объемов данных.
Когда использовать коммутатор, а когда маршрутизатор
Важно оценить, когда целесообразно использовать коммутатор, а когда маршрутизатор, особенно при проектировании надежной сетевой инфраструктуры. Коммутатор лучше всего подходит для использования в ограниченной географической области, например, в офисном здании, где расположено несколько устройств, которым необходимо взаимодействовать друг с другом, а также ресурсы, такие как принтер или сервер. Он разумно распределяет данные в сети, отправляя информацию только на требуемое устройство для передачи сообщений, что снижает сетевой трафик и повышает его производительность.
И наоборот, маршрутизатор становится жизненно важным при работе с несколькими сетями и устройствами, работающими в локальной сети, которые хотят получить доступ к Интернету. Они выполняют сложные, но рутинные задачи, такие как выдача IP-адресов для каждого устройства в сети, маршрутизация пакетов данных в соответствующие сети и интеграция других функций, таких как стены безопасности. Маршруты, однако, более практичны для использования там, где устройства и сети взаимодействуют отдельно или когда необходимо установить всемирное соединение, например, для совместного использования Интернета на различных устройствах в офисе или доме.
В сценарии, где все очень подробно, может быть достаточно объединения коммутатора с маршрутизатором. Коммутатор будет заботиться о внутренней связи между устройствами в локальной сети, а маршрутизатор будет обеспечивать связь и соединения с большим миром за пределами локальной сети, гарантируя эффективную работу обоих концов сети.
Функция маршрутизатора на сетевом уровне
Маршрутизаторы работают на сетевом уровне в модели OSI и отвечают за установление наилучшего способа подключения пакетов данных к удаленному серверу. Это достигается путем использования IP-адресов, которые идентифицируют и управляют потоком пакетов между различными сетями. Маршрутизаторы не ограничиваются только обслуживанием статических IP-адресов для сетей, они также обеспечивают определенные функции, такие как динамическое распределение IP-адресов, переадресация пакетов, обслуживание таблицы маршрутизации и управление сетевым трафиком среди других важных задач. Кроме того, они помогают в разделении сетей, обеспечивают дополнительную защиту и позволяют использовать протоколы динамической маршрутизации в более крупных сетевых системах, поскольку они предлагают универсальность.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В: Что вы знаете о сетевых коммутаторах?
A: Сетевой коммутатор можно определить как канал, соединяющий различные устройства с локальной сетью. Он получает пакеты данных из сети и передает их на предполагаемое устройство-получатель. Это в конечном итоге повышает эффективность и скорость сети. Коммутаторы работают путем разделения локальной сети и преобразования ее в более мелкие сегменты для уменьшения общего трафика в их микропроцессорных системах.
В: Можете ли вы назвать несколько типов переключателей? Другими словами, определить различные категории, используемые в переключателях.
A: Существует несколько категорий коммутаторов, таких как интеллектуальные коммутаторы, неуправляемые коммутаторы и даже управляемые коммутаторы. Неуправляемые коммутаторы в основном относятся к портативным устройствам, работающим от электричества и могут использоваться в домах или небольших офисах. Управляемые коммутаторы предлагают максимальный контроль и позволяют конечному пользователю настраивать параметры, которые подходят ему лучше всего. Для сравнения, интеллектуальные коммутаторы позволяют включать некоторые дополнительные функции, но в первую очередь не предназначены для сложных устройств и систем.
В: Что является решающим фактором при обсуждении Gigabit Ethernet и Fast Ethernet?
A: Подключения Fast Ethernet могут работать на устройствах со скоростью 100 Мбит/с, тогда как Gigabit Ethernet работает на соединениях около 1,000 Мбит/с или иногда 1 ГБ. При работе с большими объемами передачи файлов или со многими приложениями с требованиями к полосе пропускания использование Gigabit Ethernet позволяет передавать данные быстрее, чем другие доступные инструменты.
В: Дайте определение коммутатору PoE и выделите его преимущества.
A: Коммутатор Power over Ethernet может передавать электроэнергию и данные на устройства, способные принимать их только по кабелям Ethernet. Такие возможности позволяют устройству исключить необходимость в дополнительных кабелях питания. Кроме того, он обеспечивает дополнительную полезность, поскольку устройство может питать беспроводные точки доступа, VoIP-телефоны и IP-камеры. Благодаря этому установка таких устройств значительно упрощается.
В: Сколько портов следует выбрать для сетевого коммутатора?
A: Вам нужно будет определить, сколько устройств вы хотите подключить к коммутатору, чтобы определить, сколько портов требуется. Чтобы помочь вам в этой задаче, рекомендуется начать с имеющихся у вас проводных устройств и добавить несколько портов для возможности дальнейшего расширения. В зависимости от спроса, многогигабитные устройства постепенно становятся все более распространенными, причем распространенным выбором являются коммутаторы с 5, 8, 16, 24 и 48 портами. Для небольших офисов или домов коммутатора с 8 или 16 портами более чем достаточно.
В: Могут ли сетевые коммутаторы увеличить скорость моего интернета?
A: Хотя коммутаторы напрямую не помогают увеличить скорость интернета, они помогают устранить задержку сети, упрощая управление трафиком, которое необходимо между различными устройствами. В свою очередь, эффективность сети повышается, что приводит к улучшению скорости при доступе к нескольким сетевым ресурсам или при одновременном использовании интернета несколькими устройствами.
В: Что подразумевается под виртуальными локальными сетями (VLAN) и как VLAN включаются в коммутаторы?
A: Виртуальная локальная сеть (LAN) или VLAN — это логическое подразделение одной физической локальной сети (LAN) на несколько отдельных сетей. Некоторые интеллектуальные и управляемые IJ коммутаторы имеют опцию VLAN, которая позволяет объединять устройства в группу без учета их географического положения. Результатом является повышение безопасности сети, производительности и управления за счет разделения трафика, связанного с различными отделами или ролями в компании.
В: Чем отличаются сетевые коммутаторы и маршрутизаторы?
A: Хотя оба устройства соединяют устройства в сети, коммутаторы являются локальными устройствами, которые соединяют компьютеры с помощью кабелей Ethernet и отправляют информацию с одного компьютера на другой. С другой стороны, маршрутизаторы используются для соединения нескольких сетей (например, вашей домашней сети и Интернета) и для соединения одной сети с другой для маршрутизации. В некоторых домашних установках маршрутизатор связывает периферийные устройства с Интернетом, в то время как коммутатор делает больше розеток Ethernet доступными для проводной настройки.
В: Могут ли сетевые коммутаторы каким-либо образом нарушить мою конфиденциальность?
A: И в теории, и на практике сетевые коммутаторы представляют незначительный риск для конфиденциальности пользователя, поскольку они работают на канальном уровне OSI и не анализируют данные в отправляемых ими пакетах. Но будьте осторожны с использованием управляемых коммутаторов, поскольку они могут контролировать на более высоких уровнях трафик на устройстве. Такое оборудование может содержать политику конфиденциальности пользователей и требовать принятия адекватных мер для защиты сети от вторжения или компрометации.
В: Позволит ли простое подключение сетевых коммутаторов расширить зону покрытия Wi-Fi?
A: Коммутатор не позволяет использовать беспроводные устройства, но его можно подключить к беспроводной точке доступа, чтобы расширить зону покрытия сигнала Wi-Fi. Включение беспроводных точек доступа в коммутатор приводит к созданию более крупной и мощной беспроводной сети. Это особенно полезно для больших домов или офисов, где радиус действия одного маршрутизатора Wi-Fi может быть недостаточным.
Справочные источники
- Тема:BSM-LP: двунаправленная миграция коммутатора с прогнозированием нагрузки контроллера для программно-определяемого Интернета вещей, упрощающая подключение нескольких сетевых устройств, таких как датчики и исполнительные механизмы.
- Авторы: Куанцзе Лю и др.
- Дата публикации: 2024-07-01
- Резюме: В этой статье предлагается стратегия миграции двунаправленного коммутатора на основе прогнозирования нагрузки (BSM-LP) для сетей с программным обеспечением, определяемым Интернетом вещей (SD-IoT). Авторы используют модель Attention-based Gated Recurrent Unit (ATT-GRU) для прогнозирования нагрузки контроллера на основе исторических данных, что помогает предотвратить ненужные миграции коммутатора. В исследовании представлен алгоритм миграции двунаправленного коммутатора, который повышает эффективность миграции, избегая при этом перегрузки целевого контроллера. Экспериментальные результаты показывают, что BSM-LP снижает показатели дисбаланса нагрузки в среднем на 22.3%, а время отклика на 30.5% по сравнению с существующими методами. Методология включает моделирование и оценку производительности для подтверждения эффективности предлагаемого подхода.Лю и др., 2024, стр. 24196–24209.).
- Тема:ESMLB: Эффективная балансировка нагрузки на основе миграции коммутаторов для многоконтроллерной SDN в IoT
- Авторы: Кшира Сагар Саху и др.
- Дата публикации: 2020-07-01
- Резюме: В этой статье представлена эффективная структура балансировки нагрузки на основе миграции коммутаторов (ESMLB), разработанная для программно-определяемых сетей (SDN) в средах IoT. Целью структуры является эффективное назначение коммутаторов недостаточно используемым контроллерам для улучшения балансировки нагрузки и сокращения задержек в сети. Авторы используют многокритериальный метод принятия решений, в частности, метод упорядочения предпочтений по сходству с идеальным решением (TOPSIS), для выбора целевых контроллеров на основе атрибутов ресурсов. Результаты эмуляции указывают на эффективность структуры ESMLB в повышении производительности сети (Саху и др., 2020, стр. 5852–5860).
Основные выводы и методологии
- Показатели эффективности: Исследования подчеркивают различные показатели производительности, такие как балансировка нагрузки, время отклика и эффективность сети. Например, исследование BSM-LP фокусируется на снижении дисбаланса нагрузки и улучшении времени отклика, в то время как фреймворк ESMLB направлен на улучшение балансировки нагрузки в средах SDN.
- Методологии: В этих исследованиях используются такие методологии, как оценки на основе моделирования, экспериментальные установки для мониторинга сети и многокритериальные подходы к принятию решений. Например, фреймворк ESMLB использует TOPSIS для выбора целевых контроллеров, в то время как исследование сетевого анализа использует инструменты захвата и анализа пакетов, такие как Wireshark.
- Технологические последствия: Результаты показывают, что достижения в области технологий коммутации, особенно в стратегиях SDN и балансировки нагрузки, могут значительно повысить производительность сети и эффективность использования ресурсов в средах Интернета вещей и образования.