Un comutator de retea (numit si hub de comutare sau hub de legatura) este un hardware de retea care conecteaza dispozitivele dintr-o retea de computere folosind comutarea de pachete pentru a primi si redirectiona date catre dispozitivul de destinatie.
Un comutator de retea este o punte de retea multiport care utilizeaza adrese MAC pentru a transmite date la nivelul de legatura de date (nivelul 2) al modelului OSI. Unele switch-uri pot transmite si date la nivelul retelei (nivelul 3), prin incorporarea suplimentara a functionalitatii de rutare. Astfel de comutatoare sunt cunoscute in mod obisnuit ca si comutatoare de nivel 3 sau comutatoare multistrat.
Comutatoarele pentru Ethernet sunt cea mai comuna forma de comutator de retea. Primul comutator Ethernet a fost introdus de Kalpana in 1990. Switch-uri exista si pentru alte tipuri de retele, inclusiv Fibre Channel, Modul de transfer asincron si InfiniBand.
Spre deosebire de hub-urile repetitoare, care difuzeaza aceleasi date din fiecare port si lasa dispozitivele sa aleaga datele care le sunt adresate, un comutator de retea invata identitatile dispozitivelor conectate si apoi transmite date numai catre portul conectat la dispozitivul la care este adresat.
Prezentare generala
Un comutator este un dispozitiv dintr-o retea de calculatoare care conecteaza alte dispozitive impreuna. Mai multe cabluri de date sunt conectate la un comutator pentru a permite comunicarea intre diferite dispozitive din retea. Switch-urile gestioneaza fluxul de date intr-o retea prin transmiterea unui pachet de retea primit numai catre unul sau mai multe dispozitive pentru care este destinat pachetul. Fiecare dispozitiv din retea conectat la un comutator poate fi identificat prin adresa sa de retea, permitand comutatorului sa directioneze fluxul de trafic, maximizand securitatea si eficienta retelei.
Un comutator este mai inteligent decat un hub Ethernet, care pur si simplu retransmite pachete din fiecare port al hub-ului, cu exceptia portului pe care a fost primit pachetul, incapabil sa distinga destinatarii diferiti si obtinand o eficienta generala mai scazuta a retelei.
Un comutator Ethernet opereaza la nivelul de legatura de date (nivelul 2) al modelului OSI pentru a crea un domeniu de coliziune separat pentru fiecare port de comutare. Fiecare dispozitiv conectat la un port de comutare poate transfera date catre oricare dintre celelalte porturi in orice moment, iar transmisiile nu vor interfera.
Deoarece transmisiile sunt redirectionate catre toate dispozitivele conectate de catre comutator, segmentul de retea nou format, continua sa fie sa fie un domeniu de difuzare. Switch-urile pot functiona, de asemenea, la nivelurile superioare ale modelului OSI, inclusiv la nivelul retelei si mai sus. Un dispozitiv care functioneaza si la aceste straturi superioare este cunoscut sub numele de comutator multistrat.
Segmentarea implica utilizarea unui comutator pentru a imparti un domeniu de coliziune mai mare in altele mai mici, pentru a reduce probabilitatea de coliziune si pentru a imbunatati debitul general al retelei. In cazul extrem (adica micro-segmentarea), fiecare dispozitiv este amplasat pe un port de comutare dedicat.
Spre deosebire de un hub Ethernet, exista un domeniu de coliziune separat pe fiecare dintre porturile de comutare. Acest lucru permite computerelor sa aiba latime de banda dedicata pentru conexiunile punct la punct in retea si, de asemenea, sa ruleze in modul full-duplex. Modul full-duplex are un singur transmitator si un receptor pe domeniu de coliziune, ceea ce face posibile coliziunile.
Comutatorul de retea joaca un rol esential in majoritatea retelelor locale (LAN) Ethernet moderne. Retelele LAN de dimensiuni medii pana la mari contin un numar de comutatoare gestionate conectate. Aplicatiile de birou/birou de acasa mici (SOHO) utilizeaza de obicei un singur comutator sau un dispozitiv universal, cum ar fi un gateway rezidential, pentru a accesa servicii de banda larga de mici dimensiuni, cum ar fi DSL sau Internet prin cablu.
In cele mai multe dintre aceste cazuri, dispozitivul utilizatorului final contine un router si componente ca interfata cu tehnologia fizica in banda larga. Dispozitivele utilizatorului pot include, de asemenea, o interfata telefonica pentru Voice over IP (VoIP).
Rol intr-o retea
Comutatoarele sunt cel mai frecvent utilizate ca punct de conectare la retea pentru gazdele de la marginea unei retele. In modelul ierarhic de interconectare si in arhitecturile de retea similare, comutatoarele sunt, de asemenea, utilizate mai adanc in retea, pentru a oferi conexiuni intre comutatoarele de la margine.
In switch-urile destinate utilizarii comerciale, interfetele incorporate sau modulare fac posibila conectarea diferitelor tipuri de retele, inclusiv Ethernet, Fibre Channel, RapidIO, ATM, ITU-T G.hn si 802.11. Aceasta conectivitate poate fi la oricare dintre straturile mentionate. In timp ce functionalitatea de nivel 2 este adecvata pentru schimbarea latimii de banda intr-o singura tehnologie, tehnologiile de interconectare precum Ethernet si Token Ring se realizeaza mai usor la nivelul 3 sau prin rutare. Dispozitivele care se interconecteaza la nivelul 3 sunt denumite in mod traditional routere.
Acolo unde este nevoie de o mare analiza a performantei si securitatii retelei, comutatoarele pot fi conectate intre routerele WAN ca locuri pentru modulele analitice. Unii producatori ofera firewall, detectarea intruziunilor in retea si module de analiza a performantei care se pot conecta la porturile de comutare. Unele dintre aceste functii pot fi pe module combinate.
Prin oglindirea porturilor, un comutator poate crea o imagine in oglinda a datelor care poate ajunge la un dispozitiv extern, cum ar fi la sistemele de detectare a intruziunilor si sniffer-urile de pachete.
Un comutator modern poate implementa putere prin Ethernet (PoE), ceea ce evita necesitatea ca dispozitivele atasate, cum ar fi un telefon VoIP sau un punct de acces fara fir, sa aiba o sursa de alimentare separata. Deoarece comutatoarele pot avea circuite de alimentare redundante conectate la surse de alimentare neintreruptibila, dispozitivul conectat poate continua sa functioneze chiar si atunci cand se intrerupe alimentarea obisnuita.
Bridging – crearea de punte
- Switch-urile comerciale moderne folosesc in principal interfete Ethernet. Functia de baza a unui comutator Ethernet este de a oferi un pod multiport layer-2. Functionalitatea Layer-1 este necesara in toate comutatoarele in sprijinul straturilor superioare. Multe comutatoare efectueaza si operatiuni la alte straturi. Un dispozitiv capabil sa faca mai mult decat sa creeze o punte este cunoscut sub numele de comutator multistrat.
- Un dispozitiv de retea de nivel 2 este un dispozitiv multiport care utilizeaza adrese hardware, adresa MAC, pentru a procesa si a redirectiona date la nivelul de legatura de date (nivelul 2).
- Un comutator care functioneaza ca punte de retea poate interconecta retele de nivel 2, altfel separate. Puntea invata adresa MAC a fiecarui dispozitiv conectat. De asemenea, podurile tamponeaza un pachet de intrare si adapteaza viteza de transmisie la cea a portului de iesire. Desi exista aplicatii specializate, cum ar fi retelele de stocare, unde interfetele de intrare si de iesire au aceeasi latime de banda, acest lucru nu este intotdeauna cazul in aplicatiile LAN generale. In retelele LAN, un comutator utilizat pentru accesul utilizatorului final concentreaza de obicei latimea de banda mai mica si legaturile in sus intr-o latime de banda mai mare.
- Interconectarea intre comutatoare poate fi reglementata folosind protocolul spanning tree (STP) care dezactiveaza legaturile, astfel incat reteaua locala rezultata sa fie un arbore fara bucle. Spre deosebire de routere, podurile spanning tree trebuie sa aiba topologii cu o singura cale activa intre doua puncte. Cea mai scurta cale de legatura este o alternativa de nivel 2 la STP care permite tuturor cailor sa fie active cu mai multe cai cu costuri egale.
Tipuri
Factori de forma
Comutatoarele sunt disponibile in mai multi factori de forma, inclusiv unitati de birou de sine statatoare, care sunt de obicei destinate sa fie utilizate intr-un mediu de acasa sau de birou in afara unui dulap de cabluri; Comutatoare montate pe rack pentru utilizare intr-un rack de echipamente sau intr-o carcasa; Montat pe sina DIN pentru utilizare in medii industriale; si intrerupatoare mici de instalare, montate intr-o conducta de cabluri, cutie de podea sau turn de comunicatii, asa cum se gaseste, de exemplu, in fibra pana la infrastructurile de birou.
Comutatoarele montate pe rack pot fi unitati de sine statatoare, comutatoare stivuibile sau unitati cu sasiu mari cu placi de linie interschimbabile.
Optiuni de configurare
- Comutatoarele neadministrate nu au interfata sau optiuni de configurare. Sunt plug and play. Acestea sunt de obicei cele mai putin costisitoare comutatoare si, prin urmare, sunt adesea folosite intr-un mediu de birou mic/birou acasa. Comutatoarele neadministrate pot fi montate pe desktop sau pe rack.
- Comutatoarele gestionate au una sau mai multe metode pentru a modifica functionarea comutatorului. Metodele obisnuite de gestionare includ: o interfata de linie de comanda (CLI) accesata prin consola seriala, telnet sau Secure Shell, un agent SNMP (Simple Network Management Protocol) incorporat care permite gestionarea de la o consola la distanta sau o statie de management sau o interfata web pentru administrare de la un browser web. Exemple de modificari de configurare pe care le puteti face dintr-un comutator gestionat includ: activarea functiilor precum protocolul Spanning Tree sau oglindirea porturilor, setarea latimii de banda a portului, crearea sau modificarea retelelor LAN virtuale (VLAN-uri) etc. Doua subclase de comutatoare gestionate sunt inteligente si comutatoare gestionate de intreprindere.
- Comutatoarele inteligente (denumite si intrerupatoarele inteligente) sunt comutatoare gestionate cu un set limitat de functii de gestionare. De asemenea, comutatoarele „administrate pe web” sunt comutatoare care se incadreaza intr-o nisa de piata intre neadministrate si gestionate. Pentru un pret mult mai mic decat un comutator complet gestionat, acestea ofera o interfata web (de obicei fara acces CLI) si permit configurarea setarilor de baza, cum ar fi VLAN-uri, latimea de banda a porturilor si duplex.
- Switch-urile gestionate de intreprindere (aka switch-uri gestionate) au un set complet de caracteristici de gestionare, inclusiv CLI, agent SNMP si interfata web. Acestea pot avea caracteristici suplimentare pentru a manipula configuratiile, cum ar fi capacitatea de a afisa, modifica, face backup si restaura configuratiile. In comparatie cu comutatoarele inteligente, comutatoarele pentru intreprinderi au mai multe functii care pot fi personalizate sau optimizate si sunt in general mai scumpe decat comutatoarele inteligente. Switch-urile de intreprindere se gasesc de obicei in retelele cu un numar mai mare de switch-uri si conexiuni, unde managementul centralizat reprezinta o economie semnificativa de timp si efort administrativ. Un comutator stivuitor este un tip de comutator gestionat de intreprindere.
Caracteristici tipice de management
- Activare si dezactivare porturi
- Latimea de banda a legaturii si setarile duplex
- Configurarea si monitorizarea calitatii serviciilor
- Filtrarea MAC si alte caracteristici ale listei de control al accesului
- Configurarea caracteristicilor Spanning Tree Protocol (STP) si Shortest Path Bridging (SPB).
- Monitorizarea SNMP (Simple Network Management Protocol) a sanatatii dispozitivului si a conexiunii
- Oglindire porturi pentru monitorizarea traficului si depanare
- Configuratia de agregare a conexiunii pentru a configura mai multe porturi pentru aceeasi conexiune pentru a obtine rate de transfer de date mai mari si fiabilitate
- Configurarea VLAN si atribuirea portului, inclusiv etichetarea IEEE 802.1Q
- Functii de control al accesului la retea, cum ar fi IEEE 802.1X
- Snooping IGMP pentru controlul traficului multicast
