An переключатель доступа является необходимой частью структуры сети. Он предназначен для соединения периферийных устройств, т. е. компьютеров, принтеров и устройств IoT, с более широкой сетевой инфраструктурой в качестве моста. Для создания эффективных, гибких и безопасных компьютерных сетей, гарантирующих бесперебойный обмен информацией, ИТ-специалисты и системные администраторы должны знать о роли коммутаторов доступа в сети. Этот текст покажет вам основные концепции, касающиеся коммутаторов доступа, их основных функций и того, как важно управлять сетевым трафиком. В конечном итоге вы узнаете, как коммутаторы доступа создают прочную основу для таких функций, как VLAN, Power over Ethernet (PoE) и сегментация, обеспечивая жизнеспособное подключение в бизнес-средах.
Что такое коммутатор доступа в сети?
A коммутатор данных является значительной частью сети, которая в основном соединяет конечные устройства, такие как беспроводные точки доступа, принтеры и компьютеры, с более широкой сетью. Он функционирует на этапе доступа относительно сетевой структуры, гарантируя, что информация с подключенных устройств эффективно перемещается по всей остальной сети. Вдобавок к этому, эти коммутаторы обычно поставляются с дополнительной поддержкой VLAN, направленной на разделение трафика, Power over Ethernet (PoE) для целей энергоснабжения и более безопасными настройками портов для противодействия любому несанкционированному входу. В частности, в случае более крупных конфигураций портов он будет одним из первых интерфейсов между устройствами или машинами и базовой сетевой инфраструктурой.
Определение и назначение коммутатора уровня доступа
Коммутатор уровня доступа относится к сетевому устройству, которое спроектировано таким образом, что оно соединяет устройства конечных пользователей, такие как компьютеры, телефоны и принтеры, с более обширной инфраструктурой сетей. Его главная цель — обеспечить согласованное и безопасное сетевой доступ с одновременным контролем данных поток между устройствами, подключенными к нему, и более высокими сетевыми уровнями. Такие коммутаторы часто имеют функции сегментации сети, включая основные меры безопасности и питание через Ethernet (PoE) для поддержки устройств, подключенных к уровню доступа. Эти коммутаторы обеспечивают эффективную связь в локальных сетях (LAN).
Как коммутаторы доступа подключают устройства к сети
Эти коммутаторы являются основными точками соединения для конечных устройств, таких как компьютеры, принтеры и IP-телефоны, которые подключаются к сетям. Эти коммутаторы используют порты Ethernet для создания физических соединений и повышения эффективности передачи данных между различными устройствами. Они также управляют трафиком, направляя информационные пакеты туда, где они должны быть в сети. Обычно они поставляются с некоторыми базовыми функциями безопасности для защиты подключенных устройств. Они могут предлагать питание через Ethernet (PoE), что позволяет им одновременно передавать питание и данные по одному кабелю, упрощая развертывание этих устройств без дальнейшей необходимости в каких-либо других источниках питания.
Преимущества использования коммутаторов доступа в сети
Преимущества коммутаторов доступа в сети:
- Упрощенное управление сетью: они упрощают подключение устройств, облегчая управление трафиком данных и снижая сложность эксплуатации.
- Масштабируемость: коммутаторы доступа позволяют добавлять новые устройства, не влияя на нормальную работу существующей сети.
- Повышенная безопасность: некоторые из них имеют базовые функции безопасности, такие как безопасность портов и разделение VLAN, для защиты подключенных к ним устройств.
- Power over Ethernet (PoE): многие коммутаторы доступа предлагают функциональность PoE, которая обеспечивает питание и данные по одному кабелю для всех совместимых устройств. Это снижает потребность в проводах и их стоимость.
- Экономическая эффективность: Объединяя электропитание с сетевым подключением, они снижают потребность в отдельной инфраструктуре, тем самым снижая общие затраты на развертывание сети.
Эти преимущества делают коммутаторы доступа важнейшим элементом современных сетевых сред.
Разница между коммутатором ядра и коммутатором доступа
Основные различия между основным уровнем и уровнем доступа
Уровни ядра и доступа играют разные роли в сеть и участвуют в обеспечении эффективной и надежной современной сетевой архитектуры. Основные различия между ними описаны ниже:
- Функциональность: также известные как магистраль сети, основные уровни в основном касаются быстрой передачи данных и связи между различными уровнями распределения. Он фокусируется на надежности и производительности для управления большими объемами трафика, особенно в отношении количества используемых коммутаторов доступа. С другой стороны, уровень доступа расположен на границе сети и соединяет конечные устройства, такие как компьютеры, телефоны и устройства IoT. Основная роль этого уровня заключается в том, чтобы подключать пользователей к сетям.
- Производительность: основные коммутаторы предназначены для высокоскоростной пересылки пакетов и поставляются со сложным оборудованием, которое может поддерживать высокие рабочие нагрузки и обеспечивать низкие задержки. И наоборот, подключение к конечным устройствам имеет приоритет над коммутаторами доступа, отсюда более низкие требования к производительности, чем у основных коммутаторов, где основное внимание уделяется доступности, а не скорости, особенно когда речь идет о коммутаторах, используемых на уровнях доступа.
- Дизайн и масштабируемость: уровень ядра включает в себя высоконадежные и масштабируемые коммутаторы, которые обычно используются для содействия росту сети. Он может вмещать огромные объемы агрегированного трафика. Однако уровень доступа предназначен для размещения множества устройств без необходимости обработки большого объема трафика.
- Устойчивость и избыточность: Устойчивость достигается на уровне ядра за счет обеспечения отсутствия прерываний в сетевых сервисах. Это может включать дублирование путей или предоставление более быстрых механизмов отказоустойчивости, которые повышают надежность портов. Хотя базовые функции избыточности могут быть включены в коммутаторы доступа, они, как правило, менее отказоустойчивы, чем те, что находятся в ядре.
- Стоимость и развертывание: С другой стороны, коммутаторы ядра, как правило, дороги, поскольку они используют высокопроизводительное оборудование со множеством функций. Это ограничивает их размещение некоторыми критическими разделами в сети. Напротив, коммутаторы доступа дешевле, поскольку они могут одновременно обслуживать множество отдельных пользователей или устройств.
Уровни ядра и доступа работают вместе, создавая надежные и масштабируемые сети, каждый из которых оптимизирован для своей роли в сетевой иерархии.
Роль центрального коммутатора в сетевой инфраструктуре
Структура сети состоит из основных коммутаторов, которые являются основой системы, тем самым обеспечивая быструю передачу данных между несколькими точками агрегации и выступая в качестве главного концентратора, через который распределяется информация. От них зависит бесперебойная связь между различными разделами сети, способность к росту и надежность. Основные коммутаторы поддерживают низкие задержки и повышают производительность по всей сети, эффективно управляя огромными объемами трафика. С точки зрения оптимизации потока данных и непрерывности связей их расположение в иерархии очень важно.
Почему стоит выбрать коммутатор доступа, а не коммутатор ядра?
Коммутаторы доступа обычно предпочтительнее основных коммутаторов для подключения конечных устройств, таких как компьютеры, принтеры и точки доступа, к сети. Это связано с тем, что они предназначены для определенных мест, где необходим доступ пользователей и сбор данных с устройств. По сравнению с основными коммутаторами коммутаторы доступа дешевле в работе и проще в эксплуатации, что делает их подходящими альтернативами в небольших сетях или соединениях на уровне периферии. Они также обладают такими атрибутами, как Power over Ethernet (PoE) для расширения возможностей гаджетов и оптимизированы для более низких объемов трафика, что также соответствует требованиям сети на уровне пользователя.
Как работают коммутаторы доступа в сетях Ethernet?
Понимание коммутаторов уровня 2 и уровня 3
Канальный уровень (уровень 2) управляет коммутаторами, обычно называемыми коммутаторами второго уровня. Эти устройства пересылают трафик на основе адресов управления доступом к среде (MAC). Таблицы MAC-адресов помогают этим коммутаторам создавать топологию без петель с помощью протокола Spanning Tree Protocol (STP). Коммутаторы второго уровня являются жизненно важными компонентами локальных сетей (LAN); они обеспечивают высокоскоростную передача данных в небольших сетях и в то же время эффективно разделять трафик с помощью VLAN (виртуальных локальных сетей).
Однако коммутаторы уровня 3 работают на сетевом уровне (уровень 3) и обладают возможностями как маршрутизаторов, так и коммутаторов уровня 2. Они маршрутизируют трафик по IP-адресам для облегчения связи между различными VLAN и подсетями. Эта функция делает их подходящими для более обширных сетей, где требуются маршрутизация между VLAN, сегментация и улучшенное управление. Для оптимизации путей трафика и обеспечения масштабируемости иногда поддерживается многопутевая маршрутизация с равной стоимостью с расширенными функциями, такими как открытие сначала кратчайшего пути или использование протокола пограничного шлюза (OSPF или BGP).
Согласно отраслевым наблюдениям, в отличие от уровня 3, коммутаторы в бизнес-сетях упрощают традиционные маршрутизаторы, сложную маршрутизацию маршрутизаторов из-за их низкой задержки. Например, коммутаторы уровня 3 могут превышать пропускную способность 100 Гбит/с в настоящее время, что делает их наиболее подходящими для центров обработки данных и распределенных вычислительных сетей с высокими требованиями. С другой стороны, коммутаторы уровня XNUMX являются экономичными альтернативами для простых конфигураций, где требуется интрасеть на высоких скоростях с минимальными функциями маршрутизации.
При проектировании сетевой инфраструктуры необходимо учитывать масштабируемость, модели трафика и индивидуальные организационные требования, которые помогут вам сделать выбор между коммутаторами уровня 2 или уровня 3. Оба имеют определенные роли, и использование этих сильных сторон может обеспечить наилучшую производительность сети с минимальными затратами.
Важность плотности портов в доступе Ethernet
При фокусировке на доступе Ethernet плотность портов является жизненно важным элементом, который определяет количество взаимосвязанных частей в одном сегменте сети. Более высокая плотность портов необходима для улучшения связности и масштабируемости, которые удовлетворяют организационное расширение при одновременном снижении расходов на оборудование. Это устраняет необходимость в дополнительных коммутаторах, тем самым делая сетевую инфраструктуру более эффективной и способствуя правильному использованию физического пространства. Поэтому необходимо выбирать устройства с подходящей плотностью портов для поддержания текущих и будущих требований без ущерба для оптимальных уровней производительности.
Обработка пакетов данных с помощью коммутаторов доступа
Коммутаторы доступа имеют решающее значение для управления потоком пакетов данных на уровне доступа сети. Они направляют пакеты данных между подключенными конечными точками и коммутаторами более высокого уровня в иерархии сети. Современные коммутаторы доступа используют передовые механизмы обработки пакетов, такие как политики QoS (качество обслуживания) и тегирование VLAN для обеспечения правильной приоритезации данных и эффективной маршрутизации.
Коммутаторы доступа могут динамически распределять полосу пропускания, используя функции QoS; это дает приоритет приложениям с низкой задержкой, таким как VoIP или видеоконференции. Это помогает минимизировать джиттер и потерю пакетов, сохраняя при этом плавный пользовательский опыт. Кроме того, поддержка VLAN помогает в сегментации трафика по всей сети, изолируя важные потоки данных и повышая общую безопасность за счет сдерживания широковещательного домена. Недавно проанализированные сети демонстрируют до 30% улучшения эффективности управления трафиком при настройке для VLANS.
Кроме того, несколько современных коммутаторов доступа интегрируют аппаратную пересылку пакетов, например, технологию ASIC (интегральная схема специального назначения) для высокоскоростной пропускной способности. Они также повышают производительность обработки данных и снижают накладные расходы на обработку на подключенных устройствах, максимизируя эффективность общих сетевых операций. Таким образом, они делают коммутаторы доступа неотъемлемой частью современных сетевых архитектур, поскольку они помогают обрабатывать масштабируемые, безопасные данные в различных средах.
Изучение коммутаторов доступа Cisco Catalyst
Характеристики коммутаторов доступа Cisco
Коммутаторы Cisco Entry Switches созданы для обеспечения высокой надежности и превосходной производительности корпоративной сети. Они включают:
- Масштабируемость: поддерживает рост сети благодаря модульности и наращиваемости.
- Безопасность: интегрированы различные аспекты, такие как защищенная сегментация, TrustSec и шифрование MACsec.
- Расширенное управление: обеспечивает централизованное администрирование, упрощается благодаря Cisco DNA Center и обеспечивает автоматизацию.
- Питание через Ethernet (PoE): это снижает сложность инфраструктуры, обеспечивая питанием IP-телефоны и точки доступа, а также другие подключенные устройства.
- Высокоскоростное подключение: обеспечивает гигабитные или мультигигабитные скорости, отвечающие современным требованиям к пропускной способности, особенно для устройств пользовательского доступа.
- Энергоэффективность: оптимизированное энергопотребление за счет эффективного Ethernet (EEE) и интеллектуального управления питанием.
Благодаря этим функциям коммутаторы доступа Cisco являются надежным средством эффективного управления данными в различных организационных условиях.
Как коммутаторы Cisco Catalyst улучшают контроль доступа
Коммутаторы Cisco Catalyst усиливают контроль доступа, внедряя расширенные функции безопасности, которые сохраняют сеть в целости и сохранности именно для некоторых пользователей безопасности. Они поддерживают аутентификацию 802.1X, которая позволяет подключаться только одобренным гаджетам. VLAN и списки контроля доступа (ACL) также позволяют выполнять сегментацию с мелкой детализацией и контролировать сетевой трафик. Более того, Cisco DNA Center упрощает реализацию и отслеживание политик по всей сети, способствуя последовательному и безопасному контролю доступа. Вместе эти утилиты обеспечивают надежную защиту от возможных угроз или несанкционированного проникновения в систему.
Выбор подходящих коммутаторов Cisco Catalyst для вашей сети
При рассмотрении наиболее подходящего коммутатора Cisco Catalyst для сети никогда не следует упускать из виду размер организации, требования к сети и требуемые функции. Cisco предлагает различные коммутаторы Catalyst, настроенные для различных вариантов использования и потребностей в производительности. Серия Cisco Catalyst 9200 идеально подходит для малого и среднего бизнеса, поскольку предлагает функции уровня 2 и уровня 3 по доступной цене, расширенные функции безопасности и автоматизацию через Cisco DNA.
Cisco Catalyst серии 9500 подойдет крупным корпорациям или сетям, которым требуется большая емкость и масштабируемость. Он в основном предназначен для уровней ядра и распределения с такими функциями, как опции 40G и 100G Ethernet и конфигурации портов высокой плотности. Кроме того, Cisco Catalyst серии 9300 оптимизирован для целей уровня доступа и предлагает расширенную безопасность, программируемость и модульные конфигурации, что делает его популярным выбором для современной проводной и беспроводной конвергенции.
Факторы принятия решений включают оценку плотности портов, требования PoE (Power over Ethernet) для подключенных устройств и масштабируемость для будущего роста. Например, организациям с решениями IoT могут потребоваться коммутаторы, которые могут обрабатывать больше трафика с безопасным аппаратным шифрованием или возможностью Multigigabit. Учитывая особенности вашей сети, вы можете выбрать идеальный коммутатор Cisco Catalyst, который обеспечивает наилучшую производительность, высокие возможности безопасности и функции управления.
Интеграция коммутаторов доступа с ядром и уровнем распределения
Роль коммутатора распределения и коммутатора доступа в сетях
Что касается дифференциации коммутаторов распределения и коммутаторов доступа, я думаю об их ролях в иерархической структуре сети. Коммутаторы доступа обычно подключаются к конечным устройствам, таким как компьютеры, телефоны и принтеры, и в основном фокусируются на плотности портов и совокупной пропускной способности. Однако распределение выступает в качестве посредников, которые объединяют информацию из нескольких источников, работающих на уровне доступа, и предоставляют ее ядру для маршрутизации. Они также выполняют другие сложные задачи, такие как маршрутизация уровня 3, протоколы резервирования и балансировка нагрузки трафика, которые помогают поддерживать непрерывность связи между сетями.
Балансировка уровня ядра и доступа для оптимальной производительности сети
Для лучшей производительности сети я концентрируюсь на правильном разделении и расширении сети для достижения сбалансированного уровня ядра и доступа. Это включает в себя обеспечение того, чтобы коммутаторы доступа имели достаточно портов для поддержки количества конечных точек, в то же время позволяя коммутаторам распределения и ядра обрабатывать агрегированный трафик без перегрузки. Более того, избыточность имеет важное значение, особенно при отказоустойчивости уровня ядра для целей балансировки нагрузки, учитывая количество используемых коммутаторов доступа. Правильное согласование возможностей каждого уровня с конкретными требованиями сети, таким образом, обеспечит адекватный поток данных и масштабируемость.
Стратегии развертывания коммутаторов множественного доступа
Первый шаг в развертывании коммутаторов с несколькими доступами — обеспечение надлежащей сегментации сети, масштабируемости и надежности. Для начала выберите коммутаторы с достаточной плотностью портов и пропускной способностью для удовлетворения требований конечной точки. Настройте их таким образом, чтобы обеспечить оптимальное управление кабелями для минимизации задержек при размещении их вблизи подключенных устройств. Кроме того, внедрение VLAN может помочь в эффективной сегментации трафика, тем самым сокращая ненужные широковещательные домены с помощью параметров доступа, что повышает эффективность.
Чтобы повысить его надежность, следует также развернуть протоколы избыточности, такие как Spanning Tree Protocol (STP), которые помогают предотвратить образование петель и обеспечивают пути аварийного переключения. Это можно сделать, используя агрегацию каналов (например, LACP), которая увеличивает пропускную способность и создает устойчивые соединения между системами уровня распределения и коммутаторами доступа. Для лучшей конфигурации и мониторинга этих аспектов на уровне иерархической сети отдайте приоритет коммутаторам с функциями централизованного управления, чтобы обеспечить последовательное применение политики. Во-первых, должен быть реализован эффективный, масштабируемый и высокодоступный уровень доступа для бесперебойной связи в любой сети.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В: Что такое коммутатор Ethernet и как он работает в сети?
A: Коммутатор Ethernet, также известный как сетевой коммутатор, представляет собой устройство, которое соединяет устройства в локальной сети (LAN). Он работает на уровне канала передачи данных и отвечает за пересылку и фильтрацию пакетов данных между устройствами для обеспечения эффективной связи.
В: Чем коммутатор доступа отличается от основного коммутатора в сети?
A: Коммутаторы доступа, также называемые коммутаторами данных, предназначены в первую очередь для подключения устройств конечных пользователей к сети. Однако основные коммутаторы могут служить в качестве магистрали или физического ядра сети, помогая нескольким коммутаторам передавать высокоскоростную информацию между собой.
В: Какова роль коммутаторов PoE в сети доступа?
A: Коммутаторы Power over Ethernet (PoE) обеспечивают подачу питания с данными через кабели Ethernet, что позволяет IP-камерам и беспроводным точкам доступа не требовать отдельных источников питания. Коммутаторы доступа поставляются с возможностями PoE для эффективной поддержки этих устройств.
В: Сколько коммутаторов доступа требуется для типичной сети?
A: Количество требуемых коммутаторов доступа будет зависеть от размера и масштаба сети, а также количества устройств доступа и пользователей. Обширные сети с большим количеством пользователей и устройств обычно нуждаются в нескольких коммутаторах для лучшей балансировки сетевого трафика.
В: Какие функции безопасности предлагают коммутаторы доступа?
A: Коммутаторы доступа в основном содержат функции безопасности портов, которые предотвращают несанкционированный доступ и обеспечивают безопасную передачу данных. Это жизненно важно, поскольку большинство действий пользователя происходит на уровне доступа, поэтому наличие безопасного соединения помогает защитить целостность данной сети.
В: Как коммутаторы доступа балансируют распределение трафика в сети?
A: Например, данные передаются от конечных устройств пользователей через коммутаторы доступа к уровням распределения и ядра. Они обеспечивают сбалансированность трафика, тем самым повышая производительность и надежность сети.
В: Можно ли использовать коммутаторы Gigabit Ethernet на уровне доступа сети?
A: Да, коммутаторы Gigabit Ethernet являются распространенным выбором для уровня доступа большинства сетей, поскольку они обеспечивают высокую скорость передачи данных и эффективную работу.
В: Почему коммутаторы доступа считаются коммутаторами второго уровня?
A: Поскольку коммутаторы доступа используются на уровне канала передачи данных, их часто называют коммутационными устройствами второго уровня, которые обеспечивают обмен пакетами информации между различными узлами в пределах одной локальной сети.
В: Какова цель наличия распределительной и базовой сети?
A: Распределительный и основной уровни контролируют взаимосвязанность крупных предприятий. Они связаны с другими уровнями, такими как периферийные и магистральные сети, чтобы эффективно направлять информацию, не забывая ее.
Справочные источники
1. Коммутатор доступа Ethernet поможет сократить эксплуатационные расходы в Carrier Ethernet (2020)
- Авторы: Мичимата Дзюнъити и др.
- Ключевые результаты:
- В данной статье рассматривается создание и развертывание коммутатора доступа Ethernet для снижения эксплуатационных расходов и повышения качества обслуживания в сетях Ethernet операторов связи.
- В нем объясняется, что эффективное управление сетью и снижение затрат имеют решающее значение, например, при развертывании услуг Ethernet.
- Методология:
- В исследовании используются проектирование и анализ для оценки жизнеспособности предлагаемого коммутатора доступа Ethernet с точки зрения производительности и экономической эффективности.
- Кроме того, это подразумевает сравнение традиционных подходов с их эксплуатационными расходами, тем самым выявляя превосходство данной инновации.