Thực đơn
trang chủAndroid

Tại sao bạn cần một switch trong mạng cục bộ? Công tắc là gì và tại sao lại cần những thiết bị như vậy? Kiến trúc switch cao cấp

Để tạo mạng cục bộ hoặc mạng gia đình, bạn cần có các thiết bị đặc biệt. Từ bài viết này bạn sẽ tìm hiểu một chút về họ. Mình sẽ cố gắng giải thích đơn giản nhất có thể để mọi người có thể hiểu được.

Mục đích .

Hub, switch và bộ định tuyến được thiết kế để tạo mạng giữa các máy tính. Tất nhiên, sau khi tạo, mạng này cũng sẽ hoạt động.

Sự khác biệt .

Trung tâm là gì

Hub là một bộ lặp. Mọi thứ được kết nối với nó sẽ được lặp lại. Một cái được trao cho trung tâm và do đó mọi thứ đều được kết nối.
Ví dụ: bạn đã kết nối 5 máy tính thông qua Hub. Để truyền dữ liệu từ máy tính thứ năm sang máy tính thứ nhất, dữ liệu sẽ đi qua tất cả các máy tính trong mạng. Nó giống như một chiếc điện thoại song song - bất kỳ máy tính nào cũng có thể truy cập dữ liệu của bạn và bạn cũng vậy. Do đó, tải và phân phối cũng tăng lên. Theo đó, càng nhiều máy tính được kết nối thì kết nối sẽ càng chậm và tải trên mạng càng lớn. Đây là lý do tại sao ngày nay ngày càng có ít trung tâm được sản xuất và ít được sử dụng hơn. Chẳng bao lâu nữa chúng sẽ biến mất hoàn toàn.

Công tắc là gì?


Công tắc thay thế trung tâm và khắc phục những thiếu sót của thiết bị tiền nhiệm. Mỗi kết nối với switch có địa chỉ IP riêng. Điều này làm giảm tải trên mạng và mỗi máy tính sẽ chỉ nhận được những gì nó cần và những máy tính khác sẽ không biết về nó. Nhưng việc chuyển đổi có một nhược điểm liên quan đến phẩm giá. Thực tế là nếu bạn muốn chia mạng thành nhiều hơn 2 máy tính thì bạn sẽ cần nhiều địa chỉ IP hơn. Điều này thường phụ thuộc vào nhà cung cấp và họ thường chỉ cung cấp một địa chỉ IP.

Bộ định tuyến là gì?


Bộ định tuyến - nó thường được gọi là bộ định tuyến. Tại sao? Có, bởi vì nó là liên kết giữa hai mạng khác nhau và truyền dữ liệu dựa trên một tuyến cụ thể được chỉ định trong bảng định tuyến của nó. Nói một cách rất đơn giản, bộ định tuyến là thiết bị trung gian giữa mạng của bạn và việc truy cập Internet. Bộ định tuyến sửa chữa tất cả các lỗi của người tiền nhiệm và đó là lý do tại sao nó phổ biến nhất hiện nay. Đặc biệt là xem xét thực tế là các bộ định tuyến thường được trang bị ăng-ten Wi-Fi để truyền Internet đến các thiết bị không dây và cũng có khả năng kết nối modem USB.

Bộ định tuyến có thể được sử dụng riêng biệt: PC -> bộ định tuyến -> Internet hoặc cùng với các thiết bị khác: PC -> switch/hub -> bộ định tuyến -> Internet.

Một ưu điểm khác của bộ định tuyến là việc cài đặt dễ dàng. Thông thường, bạn chỉ cần có kiến ​​thức tối thiểu để kết nối, định cấu hình mạng và truy cập Internet.

Vì thế. Hãy để tôi tóm tắt ngắn gọn.

Tất cả các thiết bị này đều cần thiết để tạo ra một mạng. Hub và switch không khác nhau nhiều lắm. Bộ định tuyến là giải pháp cần thiết và thuận tiện nhất để tạo mạng.

Cấu trúc liên kết logic của mạng Ethernet là một bus đa truy cập trong đó tất cả các thiết bị chia sẻ quyền truy cập vào cùng một phương tiện truyền thông. Cấu trúc liên kết logic này xác định cách các nút trên mạng xem và xử lý các khung được gửi và nhận trên mạng đó. Tuy nhiên, hầu như tất cả các mạng Ethernet ngày nay đều sử dụng cấu trúc liên kết vật lý hình sao hoặc hình sao mở rộng. Điều này có nghĩa là trong hầu hết các mạng Ethernet, các thiết bị đầu cuối thường được kết nối với bộ chuyển mạch LAN Lớp 2 theo cách điểm-điểm.

Bộ chuyển mạch LAN lớp 2 thực hiện chuyển đổi và lọc chỉ dựa trên địa chỉ MAC của lớp liên kết OSI. Việc chuyển đổi hoàn toàn trong suốt đối với các giao thức mạng và ứng dụng người dùng. Switch Lớp 2 tạo một bảng địa chỉ MAC, sau đó nó sử dụng bảng này để đưa ra quyết định chuyển tiếp gói. Bộ chuyển mạch lớp 2 dựa vào bộ định tuyến để truyền dữ liệu giữa các mạng con IP độc lập.

Bộ chuyển mạch sử dụng địa chỉ MAC để truyền dữ liệu qua mạng thông qua kết cấu chuyển mạch của chúng tới cổng thích hợp tới máy chủ đích. Cơ cấu chuyển mạch cung cấp các kênh tích hợp và các công cụ lập trình máy bổ sung để kiểm soát đường dẫn dữ liệu qua bộ chuyển mạch. Để một switch biết cổng nào sẽ sử dụng để truyền khung unicast, trước tiên nó cần biết máy chủ nào trên mỗi cổng của nó.

Switch xác định cách xử lý các khung đến bằng bảng địa chỉ MAC của chính nó. Nó tạo bảng địa chỉ MAC của riêng mình bằng cách thêm địa chỉ MAC của máy chủ được kết nối với từng cổng của nó. Sau khi nhập địa chỉ MAC cho một máy chủ cụ thể được kết nối với một cổng cụ thể, bộ chuyển mạch sẽ có thể gửi lưu lượng dành cho máy chủ đó thông qua cổng được liên kết với máy chủ cho các lần truyền tiếp theo.

Nếu switch nhận được một khung dữ liệu không có địa chỉ MAC đích trong bảng, thì nó sẽ chuyển tiếp khung trên tất cả các cổng ngoại trừ cổng đã nhận được khung. Nếu nhận được phản hồi từ máy chủ đích, bộ chuyển mạch sẽ nhập địa chỉ MAC của máy chủ vào bảng địa chỉ bằng cách sử dụng dữ liệu từ trường địa chỉ nguồn của khung. Trong các mạng có nhiều bộ chuyển mạch được kết nối, bảng địa chỉ MAC chứa nhiều địa chỉ MAC của các cổng kết nối các bộ chuyển mạch, phản ánh các phần tử bên ngoài nút. Thông thường, các cổng switch dùng để kết nối hai switch có nhiều địa chỉ MAC được nhập vào bảng tương ứng.

Trước đây, các bộ chuyển mạch sử dụng một trong các phương thức chuyển tiếp sau để chuyển đổi dữ liệu giữa các cổng mạng:

    Chuyển đổi đệm

    Chuyển đổi mà không cần đệm

Trong chuyển mạch đệm, khi switch nhận được một khung, nó sẽ lưu dữ liệu vào bộ đệm cho đến khi nhận được toàn bộ khung. Trong quá trình lưu trữ, switch sẽ phân tích khung để lấy thông tin về đích đến của nó. Bộ chuyển mạch cũng kiểm tra lỗi bằng cách sử dụng phần đuôi của khung Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ Ethernet (CRC).

Khi sử dụng tính năng chuyển mạch không có bộ đệm, bộ chuyển mạch sẽ xử lý dữ liệu ngay khi nó đến, ngay cả khi quá trình truyền dữ liệu chưa hoàn tất. Bộ đệm của switch chỉ đủ khung để đọc địa chỉ MAC đích để có thể xác định cổng nào sẽ chuyển tiếp dữ liệu tới. Địa chỉ MAC đích được chỉ định trong 6 byte của khung sau phần mở đầu. Switch tra cứu địa chỉ MAC đích trong bảng switch, xác định cổng giao diện đi và định tuyến khung đến nút đích thông qua cổng chuyên dụng của switch. Switch không kiểm tra frame xem có lỗi gì không. Bởi vì switch không phải đợi toàn bộ khung hình được đệm và không thực hiện kiểm tra lỗi nên việc chuyển đổi không có đệm sẽ nhanh hơn chuyển mạch có đệm. Tuy nhiên, do switch không kiểm tra lỗi nên nó sẽ chuyển tiếp các khung bị hỏng trên toàn mạng. Trong quá trình chuyển tiếp, các khung bị hỏng sẽ làm giảm thông lượng. Cuối cùng, NIC đích sẽ từ chối các khung bị hỏng.

Công tắc mô-đun cung cấp tính linh hoạt cấu hình cao hơn. Chúng thường đi kèm với các kích thước khung khác nhau để cho phép lắp đặt nhiều card dòng mô-đun. Các cổng thực sự nằm trên thẻ dòng. Card dòng được lắp vào khung switch, tương tự như card mở rộng lắp trong PC. Khung máy càng lớn thì càng hỗ trợ nhiều mô-đun. Như trong hình, có nhiều kích thước khung gầm khác nhau để bạn lựa chọn. Nếu bạn mua một bộ chuyển mạch mô-đun có card dòng 24 cổng, bạn có thể dễ dàng cài đặt một card khác cùng loại, tăng tổng số cổng lên 48.

Switch là một trong những thiết bị quan trọng nhất được sử dụng trong việc xây dựng mạng cục bộ. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về switch là gì và tập trung vào các đặc điểm quan trọng cần được tính đến khi chọn switch mạng cục bộ.

Trước tiên, chúng ta hãy nhìn vào sơ đồ khối chung để hiểu vị trí của switch trong mạng cục bộ của doanh nghiệp.

Hình trên thể hiện sơ đồ khối phổ biến nhất của một mạng cục bộ nhỏ. Theo quy định, các công tắc truy cập được sử dụng trong các mạng cục bộ như vậy.

Bộ chuyển mạch truy cập được kết nối trực tiếp với người dùng cuối, cung cấp cho họ quyền truy cập vào tài nguyên mạng cục bộ.

Tuy nhiên, trong các mạng cục bộ lớn, các switch thực hiện các chức năng sau:


Cấp độ truy cập mạng. Như đã đề cập ở trên, access switch cung cấp điểm kết nối cho thiết bị của người dùng cuối. Trong các mạng cục bộ lớn, các khung chuyển mạch truy cập không liên lạc với nhau mà được truyền qua các chuyển mạch phân phối.

Cấp độ phân phối. Các switch ở lớp này chuyển tiếp lưu lượng truy cập giữa các switch truy cập nhưng không tương tác với người dùng cuối.

Cấp độ nhân hệ thống. Các thiết bị loại này kết hợp các kênh truyền dữ liệu từ các thiết bị chuyển mạch cấp phân phối trong các mạng cục bộ theo lãnh thổ rộng lớn và cung cấp khả năng chuyển đổi luồng dữ liệu tốc độ rất cao.

Công tắc là:

Công tắc không được quản lý. Đây là những thiết bị độc lập thông thường trên mạng cục bộ, quản lý việc truyền dữ liệu một cách độc lập và không có khả năng cấu hình bổ sung. Do dễ lắp đặt và giá thành thấp nên chúng được sử dụng rộng rãi để lắp đặt tại nhà và trong các doanh nghiệp nhỏ.

Công tắc được quản lý. Các thiết bị tiên tiến hơn và đắt tiền hơn. Chúng cho phép quản trị viên mạng định cấu hình chúng một cách độc lập cho các tác vụ được chỉ định.

Các thiết bị chuyển mạch được quản lý có thể được cấu hình theo một trong các cách sau:

Qua cổng console Qua giao diện WEB

Bởi vì Telnet Qua giao thức SNMP

Qua SSH

Chuyển đổi cấp độ


Tất cả các thiết bị chuyển mạch có thể được chia thành các cấp độ mô hình OSI . Mức này càng cao thì khả năng của switch càng lớn, tuy nhiên, giá thành của nó sẽ cao hơn đáng kể.

Công tắc lớp 1. Cấp độ này bao gồm các hub, bộ lặp và các thiết bị khác hoạt động ở cấp độ vật lý. Những thiết bị này đã có mặt vào buổi bình minh của sự phát triển Internet và hiện không được sử dụng trên mạng cục bộ. Sau khi nhận được tín hiệu, thiết bị loại này chỉ cần truyền tín hiệu đó đi xa hơn đến tất cả các cổng ngoại trừ cổng người gửi

Công tắc lớp 22) . Cấp độ này bao gồm các thiết bị chuyển mạch không được quản lý và một số thiết bị chuyển mạch được quản lý ( công tắc ) làm việc ở cấp độ liên kết của mô hình OSI . Switch cấp 2 hoạt động với các frame - frame: một luồng dữ liệu được chia thành nhiều phần. Sau khi nhận được khung, switch lớp 2 đọc địa chỉ người gửi từ khung và nhập vào bảng của nó MAC địa chỉ, khớp địa chỉ này với cổng mà nó nhận được khung này. Nhờ cách tiếp cận này, Lớp 2 chỉ chuyển tiếp dữ liệu đến cổng đích mà không tạo ra lưu lượng dư thừa trên các cổng khác. Công tắc lớp 2 không hiểu IP địa chỉ nằm ở cấp độ mạng thứ ba của mô hình OSI và chỉ hoạt động ở cấp độ liên kết.

Switch lớp 2 hỗ trợ các giao thức phổ biến nhất như:

IEEE 802.1 q hoặc Vlan mạng cục bộ ảo. Giao thức này cho phép bạn tạo các mạng logic riêng biệt trong cùng một mạng vật lý.


Ví dụ: các thiết bị được kết nối với cùng một công tắc nhưng được đặt ở các vị trí khác nhau. Vlan sẽ không nhìn thấy nhau và chỉ có thể truyền dữ liệu trong miền quảng bá của riêng họ (các thiết bị từ cùng một Vlan). Giữa chúng, các máy tính trong hình trên sẽ có thể truyền dữ liệu bằng thiết bị hoạt động ở cấp độ thứ ba với IP địa chỉ: bộ định tuyến.

IEEE 802.1p (Thẻ ưu tiên ). Giao thức này vốn có trong giao thức IEEE 802.1q và là trường 3 bit từ 0 đến 7. Giao thức này cho phép bạn đánh dấu và sắp xếp tất cả lưu lượng truy cập theo mức độ quan trọng bằng cách đặt mức độ ưu tiên (mức ưu tiên tối đa 7). Các khung có mức độ ưu tiên cao hơn sẽ được chuyển tiếp trước.

Giao thức cây kéo dài IEEE 802.1d (STP).Giao thức này xây dựng một mạng cục bộ dưới dạng cấu trúc cây để tránh các vòng lặp mạng và ngăn chặn sự hình thành bão mạng.


Giả sử mạng cục bộ được cài đặt dưới dạng vòng để tăng khả năng chịu lỗi của hệ thống. Switch có mức ưu tiên cao nhất trong mạng được chọn làm root switch.Trong ví dụ trên, SW3 là gốc. Không cần đi sâu vào các thuật toán thực thi giao thức, các switch sẽ tính toán đường dẫn có chi phí tối đa và chặn nó. Ví dụ: trong trường hợp của chúng tôi, đường đi ngắn nhất từ ​​SW3 đến SW1 và SW2 sẽ thông qua các giao diện chuyên dụng (DP) Fa 0/1 và Fa 0/2 của chính nó. Trong trường hợp này, giá đường dẫn mặc định cho giao diện 100 Mbit/s sẽ là 19. Giao diện Fa 0/1 của bộ chuyển mạch mạng cục bộ SW1 bị chặn vì tổng giá đường dẫn sẽ là tổng của hai lần chuyển đổi giữa các giao diện 100 Mbit/s 19+19=38.

Nếu tuyến làm việc bị hỏng, các switch sẽ tính toán lại đường dẫn và bỏ chặn cổng này

Giao thức cây bao trùm nhanh (RSTP) của IEEE 802.1w.Chuẩn 802.1 nâng cao d , có độ ổn định cao hơn và thời gian phục hồi đường truyền ngắn hơn.

Giao thức nhiều cây bao trùm của IEEE 802.1s.Phiên bản mới nhất, có tính đến tất cả những thiếu sót của giao thức STP và RSTP.

Tập hợp liên kết IEEE 802.3ad cho liên kết song song.Giao thức này cho phép bạn kết hợp các cổng thành các nhóm. Tổng tốc độ của một cổng tổng hợp nhất định sẽ là tổng tốc độ của từng cổng trong đó.Tốc độ tối đa được xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.3ad và là 8 Gbit/s.


Công tắc lớp 33) . Các thiết bị này còn được gọi là multiswitch vì chúng kết hợp khả năng của các switch hoạt động ở cấp độ thứ hai và các bộ định tuyến hoạt động với IP gói ở cấp độ thứ ba.Switch lớp 3 hỗ trợ đầy đủ tất cả các tính năng và tiêu chuẩn của switch lớp 2. Các thiết bị mạng có thể được truy cập bằng địa chỉ IP. Switch lớp 3 hỗ trợ thiết lập các kết nối khác nhau: l 2 tp, pptp, pppoe, vpn, v.v.

Công tắc lớp 4 4) . Các thiết bị cấp L4 hoạt động ở mô hình lớp vận chuyển OSI . Chịu trách nhiệm đảm bảo độ tin cậy của việc truyền dữ liệu. Các thiết bị chuyển mạch này có thể, dựa trên thông tin từ các tiêu đề gói, hiểu rằng lưu lượng truy cập thuộc về các ứng dụng khác nhau và đưa ra quyết định về việc chuyển hướng lưu lượng truy cập đó dựa trên thông tin này. Tên của các thiết bị như vậy vẫn chưa được xác định, đôi khi chúng được gọi là công tắc thông minh hoặc công tắc L4.

Đặc điểm chính của thiết bị chuyển mạch

Số lượng cổng. Hiện nay, có các switch có số lượng cổng từ 5 đến 48. Số lượng thiết bị mạng có thể kết nối với một switch nhất định phụ thuộc vào thông số này.

Ví dụ: khi xây dựng một mạng cục bộ nhỏ gồm 15 máy tính, chúng ta sẽ cần một bộ chuyển mạch có 16 cổng: 15 để kết nối các thiết bị đầu cuối và một để cài đặt và kết nối bộ định tuyến để truy cập Internet.

Tốc độ truyền dữ liệu. Đây là tốc độ hoạt động của mỗi cổng switch. Thông thường tốc độ được chỉ định như sau: 10/100/1000 Mbit/s. Tốc độ của cổng được xác định trong quá trình đàm phán tự động với thiết bị cuối. Trên các thiết bị chuyển mạch được quản lý, tham số này có thể được cấu hình theo cách thủ công.

Ví dụ : Một thiết bị PC client có card mạng 1 Gbps được kết nối với cổng switch với tốc độ hoạt động 10/100 Mbps c . Do tự động đàm phán, các thiết bị đồng ý sử dụng tốc độ tối đa có thể là 100 Mbps.

Đàm phán cổng tự động giữa Full – song công và bán song công. Toàn phần – song công: Việc truyền dữ liệu được thực hiện đồng thời theo hai hướng. Bán song công Việc truyền dữ liệu được thực hiện đầu tiên theo một hướng, sau đó theo hướng khác một cách tuần tự.

Băng thông vải nội bộ. Tham số này hiển thị tốc độ tổng thể mà switch có thể xử lý dữ liệu từ tất cả các cổng.

Ví dụ: trên mạng cục bộ có một switch có 5 cổng hoạt động với tốc độ 10/100 Mbit/s. Trong thông số kỹ thuật, tham số ma trận chuyển mạch là 1 Gbit/ c . Điều này có nghĩa là mỗi cổng nằm trong Song công hoàn toàn có thể hoạt động ở tốc độ 200 Mbit/ c (Thu 100 Mbit/s và truyền 100 Mbit/s). Giả sử rằng tham số của ma trận chuyển mạch này nhỏ hơn tham số được chỉ định. Điều này có nghĩa là trong thời gian tải cao điểm, các cổng sẽ không thể hoạt động ở tốc độ đã công bố là 100 Mbit/s.

Tự động đàm phán loại cáp MDI/MDI-X. Chức năng này cho phép bạn xác định phương pháp nào trong hai phương pháp mà cặp xoắn EIA/TIA-568A hoặc EIA/TIA-568B đã được uốn. Khi cài đặt mạng cục bộ, sơ đồ EIA/TIA-568B được sử dụng rộng rãi nhất.


Xếp chồng là sự kết hợp của một số công tắc thành một thiết bị logic duy nhất. Các nhà sản xuất thiết bị chuyển mạch khác nhau sử dụng công nghệ xếp chồng của riêng họ, ví dụ: c isco sử dụng công nghệ xếp chồng Stack Wise với bus 32 Gbps giữa các thiết bị chuyển mạch và Stack Wise Plus với bus 64 Gbps giữa các thiết bị chuyển mạch.

Ví dụ, công nghệ này phù hợp trong các mạng cục bộ lớn, nơi cần kết nối hơn 48 cổng trên cơ sở một thiết bị.


Gắn cho giá đỡ 19". Trong môi trường gia đình và mạng cục bộ nhỏ, bộ chuyển mạch thường được lắp đặt trên bề mặt phẳng hoặc gắn trên tường, nhưng sự hiện diện của cái gọi là “tai” là cần thiết trong các mạng cục bộ lớn hơn, nơi thiết bị hoạt động được đặt trong tủ máy chủ.

Kích thước bảng MACđịa chỉ Công tắc là thiết bị hoạt động ở cấp độ 2 của mô hình OSI . Không giống như hub, chỉ chuyển hướng khung đã nhận đến tất cả các cổng ngoại trừ cổng người gửi, switch sẽ học: ghi nhớ MAC địa chỉ thiết bị của người gửi, nhập thiết bị, số cổng và thời gian tồn tại của mục nhập vào bảng. Sử dụng bảng này, switch không chuyển tiếp frame tới tất cả các cổng mà chỉ chuyển tiếp tới cổng người nhận. Nếu số lượng thiết bị mạng trong mạng cục bộ nhiều và kích thước bảng đầy, bộ chuyển mạch sẽ bắt đầu ghi đè các mục cũ hơn trong bảng và ghi các mục mới, điều này làm giảm đáng kể tốc độ của bộ chuyển mạch.

khung khổng lồ . Tính năng này cho phép bộ chuyển mạch xử lý các kích thước gói lớn hơn kích thước gói được xác định bởi tiêu chuẩn Ethernet. Sau khi nhận được mỗi gói, sẽ mất một khoảng thời gian để xử lý nó. Khi sử dụng kích thước gói tăng lên bằng công nghệ Jumbo Frame, bạn có thể tiết kiệm thời gian xử lý gói trong các mạng sử dụng tốc độ truyền dữ liệu từ 1 Gb/giây trở lên. Ở tốc độ thấp hơn không có lợi ích gì lớn

Chuyển đổi chế độ.Để hiểu nguyên lý hoạt động của các chế độ chuyển mạch, trước tiên hãy xem xét cấu trúc của khung được truyền ở cấp độ liên kết dữ liệu giữa thiết bị mạng và switch trên mạng cục bộ:


Như có thể thấy từ hình ảnh:

  • Đầu tiên là lời mở đầu báo hiệu sự bắt đầu truyền khung,
  • Sau đó MAC địa chỉ đích ( DA) và MAC địa chỉ của người gửi ( SA)
  • ID cấp ba: IPv4 hoặc IPv6 được sử dụng
    • khối hàng)
  • Và cuối cùng là tổng kiểm tra FCS: Giá trị CRC 4 byte được sử dụng để phát hiện lỗi truyền. Được tính toán bởi bên gửi và đặt vào trường FCS. Bên nhận tính toán giá trị này một cách độc lập và so sánh nó với giá trị nhận được.

Bây giờ hãy xem các chế độ chuyển đổi:

Lưu trữ - và - chuyển tiếp. Chế độ chuyển đổi này lưu toàn bộ khung vào bộ đệm và kiểm tra trường FCS , nằm ở cuối khung và nếu tổng kiểm tra của trường này không khớp, sẽ loại bỏ toàn bộ khung. Kết quả là, khả năng tắc nghẽn mạng giảm đi do có thể loại bỏ các khung có lỗi và làm chậm thời gian truyền của gói. Công nghệ này hiện diện trong các thiết bị chuyển mạch đắt tiền hơn.

Cắt qua. Công nghệ đơn giản hơn. Trong trường hợp này, các khung có thể được xử lý nhanh hơn vì chúng không được lưu hoàn toàn vào bộ đệm. Để phân tích, dữ liệu từ đầu khung đến địa chỉ MAC đích (DA), bao gồm, được lưu trữ trong bộ đệm. Switch đọc địa chỉ MAC này và chuyển tiếp nó đến đích. Nhược điểm của công nghệ này là bộ chuyển mạch trong trường hợp này chuyển tiếp cả các gói nhỏ có khoảng thời gian nhỏ hơn 512 bit và các gói bị hỏng, làm tăng tải trên mạng cục bộ.

Hỗ trợ công nghệ PoE

Công nghệ nghèo qua ethernet cho phép bạn cấp nguồn cho thiết bị mạng qua cùng một cáp. Giải pháp này cho phép bạn giảm chi phí lắp đặt thêm đường dây cung cấp.

Các tiêu chuẩn PoE sau đây tồn tại:

PoE 802.3af hỗ trợ thiết bị lên tới 15,4 W

PoE 802.3at hỗ trợ thiết bị lên tới 30W

PoE thụ động

PoE 802.3 af/at có các mạch điều khiển thông minh để cung cấp điện áp cho thiết bị: trước khi cấp nguồn cho thiết bị PoE, nguồn af/at tiêu chuẩn sẽ đàm phán với nó để tránh làm hỏng thiết bị. Passiv PoE rẻ hơn nhiều so với hai tiêu chuẩn đầu tiên; nguồn điện được cung cấp trực tiếp cho thiết bị thông qua các cặp cáp mạng miễn phí mà không cần bất kỳ sự phối hợp nào.

Đặc điểm của tiêu chuẩn


Tiêu chuẩn PoE 802.3af được hỗ trợ bởi hầu hết các camera IP, điện thoại IP và điểm truy cập giá rẻ.

Tiêu chuẩn PoE 802.3at hiện diện trong các mẫu camera giám sát video IP đắt tiền hơn, nơi không thể đáp ứng 15,4 W. Trong trường hợp này, cả camera video IP và nguồn PoE (bộ chuyển mạch) đều phải hỗ trợ tiêu chuẩn này.

Khe cắm mở rộng. Switch có thể có thêm khe cắm mở rộng. Phổ biến nhất là các mô-đun SFP (Có thể cắm hệ số dạng nhỏ). Bộ thu phát nhỏ gọn, mô-đun được sử dụng để truyền dữ liệu trong môi trường viễn thông.


Các mô-đun SFP được chèn vào cổng SFP miễn phí của bộ định tuyến, bộ chuyển mạch, bộ ghép kênh hoặc bộ chuyển đổi phương tiện. Mặc dù các mô-đun Ethernet SFP tồn tại, nhưng mô-đun phổ biến nhấtCác mô-đun cáp quang được sử dụng để kết nối kênh chính khi truyền dữ liệu trên khoảng cách xa ngoài tầm với của tiêu chuẩn Ethernet. Các mô-đun SFP được chọn tùy thuộc vào khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu. Phổ biến nhất là các mô-đun SFP sợi kép, sử dụng một sợi để nhận và sợi kia để truyền dữ liệu. Tuy nhiên, công nghệ WDM cho phép truyền dữ liệu ở các bước sóng khác nhau qua một cáp quang.

Các mô-đun SFP là:

  • SX - 850 nm được sử dụng với cáp quang đa mode trên khoảng cách lên tới 550m
  • LX - 1310 nm được sử dụng với cả hai loại cáp quang (SM và MM) ở khoảng cách lên tới 10 km
  • BX - 1310/1550 nm được sử dụng với cả hai loại cáp quang (SM và MM) ở khoảng cách lên tới 10 km
  • XD - 1550 nm được sử dụng với cáp chế độ đơn lên tới 40 km, ZX lên tới 80 km, EZ hoặc EZX lên tới 120 km và DWDM

Bản thân tiêu chuẩn SFP cung cấp khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ 1 Gbit/s hoặc tốc độ 100 Mbit/s. Để truyền dữ liệu nhanh hơn, các mô-đun SFP+ đã được phát triển:

  • Truyền dữ liệu SFP + ở tốc độ 10 Gbps
  • Truyền dữ liệu XFP ở tốc độ 10 Gbps
  • Truyền dữ liệu QSFP + ở tốc độ 40 Gbps
  • Truyền dữ liệu CFP ở tốc độ 100 Gbps

Tuy nhiên, ở tốc độ cao hơn, tín hiệu được xử lý ở tần số cao. Điều này đòi hỏi tản nhiệt lớn hơn và theo đó, kích thước lớn hơn. Do đó, trên thực tế, hệ số dạng SFP vẫn chỉ được bảo toàn trong các mô-đun SFP+.

Phần kết luận

Nhiều độc giả có lẽ đã từng gặp các thiết bị chuyển mạch không được quản lý và các thiết bị chuyển mạch lớp 2 được quản lý với chi phí thấp trong các mạng cục bộ nhỏ. Tuy nhiên, việc lựa chọn thiết bị chuyển mạch để xây dựng mạng cục bộ lớn hơn và phức tạp về mặt kỹ thuật tốt nhất nên để cho các chuyên gia.

Safe Kuban sử dụng switch của các hãng sau khi cài đặt mạng cục bộ:

Giải pháp chuyên nghiệp:

Cisco

Qtech

Giải pháp ngân sách

Liên kết D

Tp-Link

Tenda

Safe Kuban thực hiện lắp đặt, vận hành và bảo trì mạng cục bộ ở Krasnodar và miền Nam nước Nga.

Việc lựa chọn bộ định tuyến để sử dụng được xác định bởi các giao diện Ethernet phù hợp với công nghệ chuyển mạch ở trung tâm mạng LAN. Điều quan trọng cần lưu ý là bộ định tuyến cung cấp nhiều dịch vụ và tính năng mạng LAN.

Mỗi mạng LAN có một bộ định tuyến, được sử dụng làm cổng để kết nối mạng LAN với các mạng khác. Mạng LAN có một hoặc nhiều hub hoặc switch để kết nối các thiết bị đầu cuối với mạng LAN.

Bộ định tuyến là thiết bị chính được sử dụng để kết nối mạng. Mỗi cổng trên bộ định tuyến kết nối với một mạng khác nhau và định tuyến các gói giữa các mạng. Bộ định tuyến có thể chia nhỏ các miền quảng bá và xung đột.

Bộ định tuyến cũng được sử dụng để kết nối các mạng sử dụng các công nghệ khác nhau. Chúng có thể có cả giao diện LAN và WAN.

Giao diện LAN của bộ định tuyến cho phép chúng kết nối với phương tiện LAN. Thông thường đây là các kết nối cáp UTP, nhưng các mô-đun có thể được thêm vào để cho phép sợi quang. Tùy thuộc vào dòng hoặc kiểu bộ định tuyến, chúng có thể có một số loại giao diện cho kết nối cáp WAN và LAN.

Thiết bị mạng nội bộ

Để tạo mạng LAN, chúng ta phải chọn các thiết bị thích hợp để kết nối các nút cuối với mạng. Hai thiết bị được sử dụng phổ biến nhất là hub và switch.

trung tâm

Hub nhận tín hiệu, tái tạo và gửi đến tất cả các cổng. Việc sử dụng các hub tạo ra một bus logic. Điều này có nghĩa là mạng LAN sử dụng phương tiện ở chế độ đa truy cập. Các cổng sử dụng phương pháp chia sẻ băng thông, điều này thường dẫn đến giảm hiệu suất trên mạng LAN do xung đột và phục hồi. Mặc dù nhiều hub có thể được kết nối nhưng vẫn sẽ có một miền xung đột duy nhất.

Hub rẻ hơn switch. Hub thường được chọn làm thiết bị trung gian cho mạng LAN rất nhỏ có yêu cầu băng thông thấp hoặc khi tài chính hạn chế.

Công tắc

Switch nhận khung và tái tạo từng bit của khung cho cổng đích tương ứng. Thiết bị này được sử dụng để phân chia mạng thành nhiều miền xung đột. Không giống như hub, switch làm giảm số lượng xung đột trên mạng LAN. Mỗi cổng trên switch tạo ra một miền xung đột riêng biệt. Điều này tạo ra cấu trúc liên kết điểm-điểm hợp lý cho thiết bị trên mỗi cổng. Ngoài ra, bộ chuyển mạch còn cung cấp băng thông chuyên dụng trên mỗi cổng, có thể cải thiện hiệu suất mạng LAN. Bộ chuyển mạch LAN cũng có thể được sử dụng để kết nối các phân đoạn mạng ở các tốc độ khác nhau.

Nói chung, các switch được chọn để kết nối các thiết bị với mạng LAN. Mặc dù switch đắt hơn hub nhưng hiệu suất và độ tin cậy được cải thiện khiến nó tiết kiệm chi phí.

Có sẵn nhiều loại thiết bị chuyển mạch với nhiều tính năng khác nhau cho phép bạn kết nối nhiều máy tính trong thiết lập mạng LAN doanh nghiệp điển hình.

Làm thế nào để chọn một công tắc dựa trên sự đa dạng hiện có? Chức năng của các mô hình hiện đại rất khác nhau. Bạn có thể mua một bộ chuyển mạch không được quản lý đơn giản hoặc một bộ chuyển mạch được quản lý đa chức năng, không khác nhiều so với một bộ định tuyến chính thức. Một ví dụ về cái sau là Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN từ dòng Cloud Router Switch mới. Theo đó, giá của những mẫu xe như vậy sẽ cao hơn rất nhiều.

Do đó, khi chọn một công tắc, trước hết, bạn cần quyết định xem bạn cần những chức năng và thông số nào của công tắc hiện đại và những chức năng và thông số nào bạn không nên trả quá nhiều tiền. Nhưng trước tiên, một chút lý thuyết.

Các loại công tắc

Tuy nhiên, nếu các thiết bị chuyển mạch được quản lý trước đây khác với các thiết bị chuyển mạch không được quản lý, bao gồm nhiều chức năng hơn thì giờ đây, sự khác biệt chỉ có thể nằm ở khả năng hoặc không thể quản lý thiết bị từ xa. Đối với phần còn lại, các nhà sản xuất bổ sung thêm chức năng cho ngay cả những mẫu đơn giản nhất, thường làm tăng giá thành của chúng.

Vì vậy, hiện tại, việc phân loại switch theo cấp độ đã có nhiều thông tin hơn.

Chuyển đổi cấp độ

Để chọn được một switch phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng, chúng ta cần biết mức độ của nó. Cài đặt này được xác định dựa trên mô hình mạng OSI (truyền dữ liệu) mà thiết bị sử dụng.

  • Thiết bị cấp độ đầu tiên, sử dụng thuộc vật chất truyền dữ liệu gần như đã biến mất khỏi thị trường. Nếu còn ai còn nhớ hub thì đây chỉ là một ví dụ về mức độ vật lý khi thông tin được truyền theo một luồng liên tục.
  • Cấp độ 2. Hầu như tất cả các thiết bị chuyển mạch không được quản lý đều thuộc loại này. Cái gọi là kênh mô hình mạng. Các thiết bị chia thông tin đến thành các gói (khung) riêng biệt, kiểm tra và gửi đến một thiết bị nhận cụ thể. Cơ sở để phân phối thông tin trong các switch cấp hai là địa chỉ MAC. Từ đó, switch biên dịch một bảng địa chỉ, ghi nhớ địa chỉ MAC nào tương ứng với cổng nào. Họ không hiểu địa chỉ IP.

  • Cấp 3. Bằng cách chọn công tắc như vậy, bạn sẽ có được một thiết bị đã hoạt động với địa chỉ IP. Nó cũng hỗ trợ nhiều khả năng khác để làm việc với dữ liệu: chuyển đổi địa chỉ logic thành địa chỉ vật lý, giao thức mạng IPv4, IPv6, IPX, v.v., kết nối pptp, pppoe, vpn và các kết nối khác. Vào ngày thứ ba, mạng mức độ truyền dữ liệu, hầu hết tất cả các bộ định tuyến và phần “cao cấp” nhất của bộ chuyển mạch đều hoạt động.

  • Cấp 4. Mô hình mạng OSI được sử dụng ở đây được gọi là chuyên chở. Thậm chí không phải tất cả các bộ định tuyến đều được phát hành với sự hỗ trợ cho mô hình này. Phân phối lưu lượng truy cập xảy ra ở mức độ thông minh - thiết bị có thể hoạt động với các ứng dụng và dựa trên tiêu đề của gói dữ liệu, hướng chúng đến địa chỉ mong muốn. Ngoài ra, các giao thức lớp vận chuyển, ví dụ như TCP, đảm bảo độ tin cậy của việc phân phối gói, duy trì một trình tự truyền tải nhất định và có thể tối ưu hóa lưu lượng.

Chọn một công tắc - đọc các đặc điểm

Làm thế nào để chọn một công tắc dựa trên các thông số và chức năng? Chúng ta hãy xem ý nghĩa của một số ký hiệu thường được sử dụng trong thông số kỹ thuật. Các thông số cơ bản bao gồm:

Số lượng cổng. Số lượng của chúng thay đổi từ 5 đến 48. Khi chọn một công tắc, tốt hơn là bạn nên cung cấp một khoản dự trữ để mở rộng mạng hơn nữa.

Tốc độ dữ liệu cơ bản. Thông thường chúng ta thấy ký hiệu 10/100/1000 Mbit/s - tốc độ mà mỗi cổng của thiết bị hỗ trợ. Nghĩa là, công tắc được chọn có thể hoạt động ở tốc độ 10 Mbit/s, 100 Mbit/s hoặc 1000 Mbit/s. Có khá nhiều model được trang bị cả cổng gigabit và 10/100 Mb/s. Hầu hết các switch hiện đại đều hoạt động theo chuẩn IEEE 802.3 Nway, tự động phát hiện tốc độ cổng.

Băng thông và băng thông nội bộ. Giá trị đầu tiên, còn được gọi là ma trận chuyển mạch, là lượng lưu lượng tối đa có thể truyền qua switch trong một đơn vị thời gian. Nó được tính toán rất đơn giản: số cổng x tốc độ cổng x 2 (duplex). Ví dụ: bộ chuyển đổi gigabit 8 cổng có thông lượng 16 Gbps.
Thông lượng bên trong thường được nhà sản xuất chỉ định và chỉ cần để so sánh với giá trị trước đó. Nếu băng thông bên trong được khai báo nhỏ hơn mức tối đa, thiết bị sẽ không đáp ứng tốt khi tải nặng, chạy chậm và đơ.

Tự động phát hiện MDI/MDI-X. Đây là tính năng tự động phát hiện và hỗ trợ cho cả hai tiêu chuẩn mà cặp xoắn được uốn mà không cần điều khiển kết nối theo cách thủ công.

Khe cắm mở rộng. Khả năng kết nối các giao diện bổ sung, ví dụ như quang học.

Kích thước bảng địa chỉ MAC. Để chọn một công tắc, điều quan trọng là phải tính toán trước kích thước của bảng bạn cần, tốt nhất là tính đến việc mở rộng mạng trong tương lai. Nếu không có đủ mục trong bảng, switch sẽ ghi mục mới lên trên mục cũ và điều này sẽ làm chậm quá trình truyền dữ liệu.

Yếu tố hình thức. Công tắc có hai loại vỏ: để bàn/treo tường và gắn trên giá. Trong trường hợp sau, kích thước tiêu chuẩn của thiết bị là 19 inch. Tai đặc biệt để gắn trên giá có thể tháo rời được.

Chúng tôi chọn một công tắc có các chức năng cần thiết để xử lý giao thông

Kiểm soát lưu lượng ( Kiểm soát lưu lượng, giao thức IEEE 802.3x). Cung cấp sự phối hợp gửi và nhận dữ liệu giữa thiết bị gửi và bộ chuyển mạch dưới tải cao để tránh mất gói. Chức năng này được hỗ trợ bởi hầu hết mọi switch.

Khung Jumbo- tăng gói.Được sử dụng cho tốc độ từ 1 Gbit/giây trở lên, nó cho phép bạn tăng tốc độ truyền dữ liệu bằng cách giảm số lượng gói và thời gian xử lý chúng. Chức năng này được tìm thấy ở hầu hết mọi switch.

Chế độ Full-duplex và Half-duplex. Hầu như tất cả các thiết bị chuyển mạch hiện đại đều hỗ trợ tự động đàm phán giữa bán song công và song công hoàn toàn (chỉ truyền dữ liệu theo một hướng, truyền dữ liệu theo cả hai hướng cùng lúc) để tránh các sự cố trong mạng.

Ưu tiên lưu lượng truy cập (tiêu chuẩn IEEE 802.1p)- thiết bị có thể xác định các gói quan trọng hơn (ví dụ: VoIP) và gửi chúng trước. Khi chọn một công tắc cho mạng nơi phần lớn lưu lượng truy cập sẽ là âm thanh hoặc video, bạn nên chú ý đến chức năng này

Ủng hộ Vlan(tiêu chuẩn IEEE 802.1q). VLAN là một phương tiện thuận tiện để phân định các phần riêng biệt: mạng nội bộ của doanh nghiệp và mạng công cộng dành cho khách hàng, các phòng ban khác nhau, v.v.

Để đảm bảo an ninh trong mạng, kiểm soát hoặc kiểm tra hiệu suất của thiết bị mạng, có thể sử dụng tính năng phản chiếu (sao chép lưu lượng). Ví dụ: tất cả thông tin đến sẽ được gửi đến một cổng để kiểm tra hoặc ghi lại bằng phần mềm nhất định.

Cổng chuyển tiếp. Bạn có thể cần chức năng này để triển khai một máy chủ có truy cập Internet hoặc cho các trò chơi trực tuyến.

Bảo vệ vòng lặp - Chức năng STP và LBD. Đặc biệt quan trọng khi chọn các thiết bị chuyển mạch không được quản lý. Hầu như không thể phát hiện ra vòng lặp hình thành trong chúng - một phần bị lặp của mạng, nguyên nhân gây ra nhiều trục trặc và treo máy. Phát hiện LoopBack tự động chặn cổng nơi xảy ra vòng lặp. Giao thức STP (IEEE 802.1d) và các giao thức tiên tiến hơn của nó - IEEE 802.1w, IEEE 802.1s - hoạt động hơi khác một chút, tối ưu hóa mạng cho cấu trúc cây. Ban đầu, cấu trúc cung cấp các nhánh dự phòng, có vòng lặp. Chúng bị tắt theo mặc định và công tắc chỉ khởi động chúng khi có sự mất mát trên một số đường dây chính.

Tập hợp liên kết (IEEE 802.3ad). Tăng thông lượng kênh bằng cách kết hợp nhiều cổng vật lý thành một cổng logic. Thông lượng tối đa theo tiêu chuẩn là 8 Gbit/giây.

Xếp chồng. Mỗi nhà sản xuất đều có thiết kế xếp chồng riêng, nhưng nhìn chung tính năng này đề cập đến sự kết hợp ảo của nhiều switch thành một đơn vị logic. Mục đích của việc xếp chồng là để có được số lượng cổng lớn hơn khả năng có thể có của một bộ chuyển mạch vật lý.

Chuyển đổi chức năng để theo dõi và khắc phục sự cố

Nhiều công tắc phát hiện kết nối cáp bị lỗi, thường là khi thiết bị được bật, cũng như loại lỗi - đứt dây, đoản mạch, v.v. Ví dụ: D-Link cung cấp các chỉ số đặc biệt về trường hợp:

Bảo vệ chống lại lưu lượng virus (Công cụ bảo vệ). Kỹ thuật này cho phép bạn tăng cường độ ổn định khi vận hành và bảo vệ bộ xử lý trung tâm khỏi tình trạng quá tải với lưu lượng "rác" của các chương trình vi rút.

Tính năng nguồn

Tiết kiệm năng lượng.Làm thế nào để chọn một công tắc sẽ giúp bạn tiết kiệm năng lượng? Chú ýe cho sự hiện diện của chức năng tiết kiệm năng lượng. Một số nhà sản xuất, chẳng hạn như D-Link, sản xuất các thiết bị chuyển mạch có khả năng điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng. Ví dụ: một công tắc thông minh sẽ giám sát các thiết bị được kết nối với nó và nếu bất kỳ thiết bị nào trong số chúng hiện không hoạt động, thì cổng tương ứng sẽ được chuyển sang “chế độ ngủ”.

Cấp nguồn qua Ethernet (tiêu chuẩn PoE, IEEE 802.af). Công tắc sử dụng công nghệ này có thể cấp nguồn cho các thiết bị được kết nối với nó qua cáp xoắn đôi.

Tích hợp chống sét. Một chức năng rất cần thiết, nhưng chúng ta phải nhớ rằng các công tắc như vậy phải được nối đất, nếu không khả năng bảo vệ sẽ không hoạt động.


trang mạng