У цьому сегменті ринку найбільшого поширення набули пристрої, що реалізують одну з трьох основних технологій.
Маршрутизуючі комутатори. Маршрутизуючий комутатор ЛОМ здійснює пошук маршруту передачі пактів за стандартними алгоритмами маршрутизації рівня 3 з урахуванням протоколів та топології мереж. Після ухвалення рішення про маршрут у справу вступають апаратні інтерфейси рівня 2 для передачі-приймання пакетів.
Комутатори потоків. Для таких пристроїв характерне виявлення тривалих потоків даних між двома вузлами у різних сегментах. Прикладами таких потоків можуть бути медіа-файли, що відтворюються, WEB-сторінки з великими обсягами графіки, обмін файлами з файл-серверами. Після ідентифікації потоку програмним забезпеченням 3 рівня між вузлами встановлюється постійне з'єднання апаратними засобами 2 рівня.
Комутують маршрутизатори. Піонером у цій галузі виступила компанія CISCO, яка запропонувала включати до пакета адресну інформацію у вигляді ідентифікатора фіксованої довжини – тега. Маршрутизатори, що входять до складу ЛОМ працюють в режимі або tag-router, відправляючи інформацію за межі сегмента мережі, або в режимі tag-switch, приймаючи на підставі тегу рішення про передачу інформації всередині сегмента. Таким чином, в залежності від тега адреси, маршрутизатор може виступати і як комутатор ЛОМ.
Комутатор ЛОМ використовується, щоб забезпечувати зв'язок безпосередньо всередині певної локальної мережі конкретної організації. Іноді замість комутаторів використовують концентратори за умови, що ЛОМ невеликі з невисокою пропускною здатністю або у разі обмеженого бюджету.
Порівняно з концентратором комутатор ЛОМ дорожчий, проте, більш ефективний, а отже, і вигідний. Здійснюючи вибір комутатора, необхідно врахувати певні чинники, наприклад:
- Наявність можливості подальшого розширення. Так, модульні пристрої іноді мають слотами розширення, які надають можливість додати нові модулі.
- Тип, швидкість та кількість портів, а також інтерфейсів.
- Система управління. Залежно від обраного комутатора може передбачатися система управління, або бути відсутнім. Перевагою керованого комутатора є те, що адміністратор може включати або вимикати порти, а також дозволяти або забороняти підключення комп'ютера або іншого пристрою.
- Вартість. Даний фактор виділяє пряму залежність між ціновою політикою та характеристиками пристрою: той комутатор ЛВС коштує дорожче, продуктивність якого краща, а також має цілий набір функцій.
ГЕННАДІЙ КАРПІВ
Це має знати кожен,
або Чотири базові принципи
вибору комутатора ЛОМ
Якщо ви плануєте змонтувати у себе нову локальну обчислювальну мережу (ЛВС) або модернізувати стару, вам необхідно визначитися з мережевою технологією, вибрати тип магістралі майбутньої мережі, представити принцип побудови серверної підсистеми і вибрати виробника мережного обладнання.
Вибір типу мережевої технології
Ще 5-6 років тому це питання стояло дуже гостро і могло стати доленосним для людини, яка приймає рішення з цього питання. Існували конкуруючі рішення: Ethernet, 100VG-AnyLAN, Token Ring, FDDI, АТМ. У періодичних виданнях прихильники різних технологій «ламали списи», доводячи переваги тих чи інших рішень. Сьогодні життя все розставило по своїх місцях: як основна мережева технологія в рамках LAN залишився тільки Ethernet. 100VG-AnyLAN припинив своє існування, Token Ring повсюдно знімається з експлуатації. FDDI та ATM в рамках ЛОМ використовуються як спеціальні засоби і не є типовими мережевими технологіями. Зараз при виборі мережевої технології питання стоїть інакше: який варіант реалізації Ethernet-обладнання вибрати: на базі концентраторів або комутаторів, або навіть ще тонше: використовувати традиційні комутатори або комутатори, орієнтовані на з'єднання. Однак, незважаючи на звуження вибору в мережевих технологіях, можливості 100VG-AnyLAN і Token Ring далі будуть також проаналізовані. Потрібно знати свою історію, адже вона завжди повторюється.
Для вирішення проблеми великих затримок у комп'ютерної мережізазвичай достатньо замість концентраторів встановити комутатори, підключивши до кожного порту останнього по одному комп'ютеру. При цьому на робочих станціях не доводиться вносити жодних змін, а зміни в мережній інфраструктурі мінімальні. Треба тільки мати на увазі, що сьогодні продуктивності навіть комутованого з'єднання Ethernet 10Base-T або Token Ring (16 Мбіт/с) недостатньо для багатьох додатків і багато разів поступається можливостям 100 Мегабітних каналів, доступних у мережах FDDI, 100BaseT, 100VG-AnyLAN, АТМ.
Перехід на більш швидкісні технології вимагатиме внесення до мережі більшого числазмін, ніж установка комутатора. У цьому випадку вам знадобиться не тільки замінити концентратор, але й встановити нові адаптери та драйвери для них на кожен комп'ютер, можлива заміна роз'ємів, кабелю, топологічні обмеження, а це призведе до необхідності перекласти кабель, поставити проміжні перетворювачі (конвертери) та цілу серію подібних. проблем.
Можна підійти до модернізації ЛОМ поступово, розтягнувши у часі процедуру модернізації робочих станцій. Для цього необхідно використовувати технологію Ethernet 10/100Base-TX. У цьому випадку до швидкісних магістралей передачі основного трафіку насамперед підключають комутатори робочих груп і сервера, тобто. пристрої, яким потрібна висока швидкість, малі затримки або передача великих обсягів інформації. Переведення ж робочих станцій на швидкісні канали здійснюється за необхідності.
Дуже зручне застосування двошвидкісних адаптерів, т.к. режим автоматичного визначення швидкості дозволяє використовувати такі адаптери як у старих, так і нових фрагментах мережі, забезпечує ефективність вкладення коштів, а також спрощує налаштування та підтримку мережі. Різниця в ціні між високошвидкісними (100Base-TX) та універсальними адаптерами (10/100) незначна (зазвичай її просто немає), а у комутаторів вона рідко коли перевищує 10%, що з урахуванням витрат на налаштування та підтримку мережі забезпечує суттєву економію.
Висновок №1
В даний час недоцільно створювати ЛОМ із застосуванням низькошвидкісних технологій і з подальшим переведенням їх на високошвидкісні. Загалом такий проект виявляється чи не вдвічі дорожчим. Набагато доцільніше застосування обладнання, що припускає використання каналів з різною пропускною здатністю в межах одного шасі.
Вибір мережної магістралі
Потреби у збільшенні пропускної спроможності магістральних каналів пов'язані в основному з двома тенденціями, що явно проглядаються в архітектурі локальних. обчислювальних мереж: швидким зростанням продуктивності робочих станцій і централізацією даних до створення спеціалізованих приміщень – серверних кімнат чи центрів.
Зростання продуктивності засобів обчислювальної техніки (насамперед дискових підсистем, а чи не тактової частоти ЦП персонального комп'ютера) на робочих місцях призводить до того, що канал надходження інформації у комп'ютер чи сервер починає ставати вузьким місцем мережного комплексу. Це просто результат неминучості технічного прогресу та боротися з цією тенденцією марно.
Вилучення ж локальних серверів зі складу робочих груп і централізація даних – технологічний аспект проблеми, що впливає вибір типу мережевої магістралі. При централізації даних істотно знижуються витрати на управління та підтримку, підвищується надійність мережі загалом, але водночас це призводить до збільшення трафіку між робочими групами.
Найбільш розвиненими технологіями побудови магістральних каналів є FDDI та АТМ. Вони розроблялися спеціально для цього сектора мережевого ринку. Fast Ethernet і Gigabit Ethernet застосовуються для цих цілей історично, а 100VG-AnyLAN взагалі для цього не пристосований. До появи недорогих маршрутизаторів з портами 10/100Base-TX Ethernet слабо підходив для побудови територіально розподілених магістралей, а сьогодні це рішення, що широко застосовується на практиці. Якщо виходити з міркувань продуктивності, то найбільш доцільним є застосування Gigabit Ethernet або АТМ, а якщо з міркувань надійності – FDDI. Однак усі ці технології недешеві, особливо їх реалізація на single mode оптичному кабелі, а крім того, при проектуванні ЛОМ масштабів будівлі дуже часто можна організувати магістраль на платі центрального модульного комутатора, що об'єднує, - побудувати колапсову магістраль. У цьому випадку продуктивність магістралі буде вищою та надійнішою, ніж варіанти, засновані як на технологіях Gigabit Ethernet або АТМ, так і FDDI.
Розуміння основних переваг тієї чи іншої мережевої технології, її призначення в промисловості обчислювальних мереж забезпечує можливість правильного вибору рішення. Для зручності сприйняття, резюме з основних мережевим технологіямнаведено у таблиці 1.
Висновок №2
Доцільно, якщо це дозволяють умови, використовувати колапсову магістраль як найшвидший і найнадійніший варіант побудови магістральних з'єднань.
Таблиця 1. Порівняння високошвидкісних технологій
|
Технологія |
Переваги |
Недоліки |
|
100Base-T Gigabit Ethernet |
Ефективний для підключення серверів. Ефективна для підключення робочих станцій. Відомі протоколи. Широка підтримка виробниками. |
Зниження продуктивності при велику кількість пристроїв, при постійних «перекачуваннях» великих обсягів інформації з серверів на робочі станції і назад, у разі великих навантажень на мережу вимагає вдумливого підходу вибору виробника устаткування. |
|
100VG-AnyLAN |
Добре пристосована для критичних до затримок додатків. Використовує кабель категорії 3 (4 пари). |
Небагатий вибір пристроїв. Обмежена діагностика. Невелика кількість виробників. |
|
FDDI |
Добре відома та широко поширена. Доступність обладнання. Ефективна організація магістралей. Унікальна відмовостійкість. Ефективне підключення серверних груп. Широка підтримка виробниками. |
Висока ціна. Технологія практично не розвивається, що змушує задуматися про її перспективи. |
|
Масштабованість. Підтримка різних типів трафіку (голос, дані тощо). |
Високі ціни. Необхідність навчання спеціалістів з експлуатації. Складність налаштування. |
Як створити продуктивну серверну підсистему
Для серверів потрібно зазвичай більш продуктивний мережевий інтерфейс у порівнянні з робочими станціями, оскільки вони призначені для одночасного обслуговування великої кількості користувачів мережі. Якщо продуктивності сервера недостатньо, мережа не зможе нормально функціонувати. Якщо продуктивність сервера перевищує можливості мережі, сервер буде час простоювати. І тут на нього можна покласти додаткові функції.
Останнім часом явно проглядається випереджаюче зростання кількості мережевих серверів як специфічних мережевих програмних продуктів порівняно з набором апаратних платформ для реалізації. Це і традиційний файловий сервіс, і друк, і робота з базами даних, і електронна пошта, і програмні комплекси забезпечення безпеки і т. д. і т. п. В результаті зростання потреб у продуктивності каналів зв'язку, що обслуговують сервери, нерідко випереджає комунікаційні можливості мережі.
Висновок №3
Доцільно збільшувати кількість серверів у мережі. Недоцільно встановлювати специфічні програмні продукти однією сервер. Сервера до концентратора повинні підключатися із застосуванням найшвидших технологій. Дискові підсистеми серверів повинні бути найпродуктивнішими в мережі. на обсязі оперативної пам'ятідля серверів заощаджувати не можна.
Комутатори з автовизначенням швидкості
Одним з основних питань при модернізації ЛОМ є простота і надійність об'єднання високошвидкісних комутаторів, що привносяться з раніше застосовуваними низькошвидкісними. При цьому необхідно розуміти, що замовник очікує на суттєве підвищення продуктивності своєї мережі при переході на високошвидкісні технологіївідразу після заміни кореневого комутатора.
Однак, як правило, при виборі комутатора керуються переважно фінансовими міркуваннями і чомусь не беруть до уваги особливостей двошвидкісних мереж: наявність у каналах зв'язку пакетів з різними швидкостями вимагає їх буферизації в комутаторах. В результаті пам'ять комутатора починає грати критично важливу роль у забезпеченні працездатності мережі. І це навіть у ненавантажених мережах. Для ефективної і надійної комутації, що не блокується, розмір буферів повинен бути досить великим.
Комутатори стандарту 10Base-T, забезпечені 100 мегабітними Up-link, не забезпечують необхідної при зв'язку різношвидкісних портів буферизації. Вони лише дозволяють поєднати між собою сегменти ЛОМ, побудовані на різних швидкостях. Побудувати збалансовану за продуктивністю систему з урахуванням подібних комутаторів дуже складно. Про цю особливості комутаторів пам'ятаймо навіть під час проектування високошвидкісної мережі «з нуля», т.к. навіть у цьому випадку дуже часто доводиться застосовувати низькошвидкісні пристрої класу 10Base-T-print server.
Про те, наскільки серйозно обсяг буферної пам'яті впливає на продуктивність застосовуваного комутатора, а отже, і на продуктивність ЛОМ, можна почерпнути з наведеної нижче таблиці 2, що демонструє найпопулярніші на кінець 1990-х - початок 2000-го комутатори (причому порівняно наведено комутаторів одного класу).
Таблиця 2. Порівняльна оцінкапродуктивності комутаторів середнього класу (класу робочої групи)
|
Cabletron |
3Com |
Bay Networks |
Cisco |
Intel |
|
|
10/100 Base-TX Ports |
|||||
|
Average Buffering/Port |
512Kb |
128Kb |
128Kb |
170Kb |
171Kb |
|
Switch Bandwidth |
4.2Gbps |
Unknown |
1.2Gbps |
3.2Gbps |
6.3Gbps |
|
Forwarding Rate |
3.6Mpps |
1.47Mpps |
1.6Mpps |
3.0Mpps |
Unknown |
Висновок №4
Якщо мова йдене про просту офісну мережу, необхідно застосування комутаторів, у конструкції яких закладена можливість роботи з різними швидкостями, а також мають великі обсяги оперативної пам'яті для організації внутрішніх буферів.
І нарешті, те, про що майже всі завжди забувають
Коли все вже продумано, замовлено та впроваджено в експлуатацію, часто виявляється, що замовник незадоволений продуктивністю мережі. Зазвичай це буває у двох типах мереж:
- Мережа з кількох машин зібрана на одному комутаторі.
- Велика розгалужена мережа із централізованою серверною підсистемою, зібраною на одному комутаторі.
У першому випадку мережа у своєму складі має зазвичай один сервер. У цій ситуації, дійсно, заміна концентратора на комутатор практично не дає виграшу у продуктивності мережі з тієї причини, що всі клієнти все одно замикаються на один зв'язок – один порт мережевої картки на сервері, який у даному випадку виступає у ролі. пляшкового шийка». У подібній топології поділу потоків інформації немає. Якщо в таких мережах немає трафіку між комп'ютерами, як у звичайній одноранговій мережі, застосування комутатора з технічної точки зору не виправдане.
У другий випадок замовник нерідко спостерігає зовсім іншу ситуацію: центральний комутатор явно справляється з потоками інформації, т.к. до модернізації (зазвичай у цьому випадку локальні серверибули розосереджені за робочими групами) додатки на клієнтських машинах працювали швидше. Причина подібного до схемотехнічного рішення комутатора. Зазвичай комутатор робочої групи має один центральний процесор. В цьому випадку він в змозі закомутувати між собою в кожен момент часу тільки 2 порти, якщо кількість процесорів дорівнює 2-му, то 2 або 4 порти і т. д. Ну і в межі (для 24-х портового комутатора), якщо кількість процесорів дорівнює 24-му, то комутатор може одночасно підтримувати з'єднання за схемою «12 на 12». На жаль, інформацію про кількість центральних процесорів у конкретних реалізаціях комутаторів знайти дуже важко. Обчислити їх кількість, використовуючи такі характеристики як Switch Bandwidth або Bus Capacity точно не можна, але оцінити в принципі можна. З іншого боку, це завдання практично не пов'язане з конкретними моделямиконкретних виробників. Кожен виробник позиціонує своє обладнання конкретного сегмента ринку ЛВС. Кількість процесорів і обсяг буфера – це характеристики, які й визначають тактико-технічні дані виробленого їм устаткування, сегмент потенційного ринку, який він (виробник) може претендувати.
Головний висновок
Довірте модернізацію вашої мережі професіоналам або не шкодуйте коштів на навчання власних фахівців, хай вони краще експериментують на лабораторні роботиу навчальному центрі, а не з вашими грошима.
Тема цього огляду - пристрої, призначені для побудови ЛОМ великих організацій. Йтиметься насамперед про новинки цього ринку. Спочатку комутатори використовувалися в ЛОМ для підвищення продуктивності останніх, оскільки забезпечували кращі характеристики порівняно з концентраторами і «коаксіалом», добре знайомим фахівцям (10Base2). Девіз сучасних ЛОМ – застосовуйте комутацію скрізь, де тільки можливо; маршрутизацію - виключно за потребою. Час серверів з безліччю мережевих картдля маршрутизації між сегментами мережі безповоротно йде в минуле. Класичні комутатори працюють на другому (канальному) рівні моделі OSI. Вони вирішують такі основні завдання: буферизація вхідного трафіку, побудова таблиці фізичних (MAC-) адрес станцій, підключених до їх портів, видача кадрів на порти відповідно до таблиці MAC-адрес
Такі комутатори мають високу швидкодію, оскільки не обробляють IP-пакети, а лише направляють кадри Ethernet з одного порту на інший. Вони можуть передавати дані зі швидкістю роботи фізичного інтерфейсу (wire speed). Якщо такий режим підтримується одночасно на всіх портах, пристрій називають неблокованим, оскільки він не скидає кадри при максимальному навантаженні. На цю властивість слід звертати особливу увагу, тому що далеко не кожен пристрій, навіть серед моделей широко відомих марок, має такі можливості, а трафік в мережі має тенденцію неухильно зростати.
Однак неблоковані комутатори не здатні позбавити мережу "вузьких місць", обумовлених наявністю в ЛВС маршрутизаторів (виняток становлять пристрої доступу до WAN-мереж). Звичайні програмні маршрутизатори аналізують кожен IP-пакет даних, що надходить, перш ніж визначити пункт призначення пакета і направити його по певному шляху. Проблема полягає в тому, що такі маршрутизатори здатні обробляти лише кілька сотень тисяч пакетів на секунду, а сучасні ЛОМ на базі Fast/Gigabit Ethernet вимагають значно більшої продуктивності.
Комутатори рівня 3, або комутатори, що маршрутизують (іноді їх називають комутуючими маршрутизаторами і навіть IP-комутаторами) виконують одночасно функції і комутації, і маршрутизації. Вони працюють на третьому, мережному рівні моделі OSI, на якому, зокрема, визначаються IP-адреси та пакети. Такі комутатори створюються з урахуванням спеціалізованих інтегральних мікросхем і " комутаційних матриць " . Крім того, у них використовуються швидкодіючі RISC-процесори та інші елементи, що дозволяють досягти високої швидкості маршрутизації.
Комутатори рівня 3 можуть успішно замінити маршрутизатори, що поєднують сегменти ЛВС. Так, за твердженням компанії Avaya, її комутатор Cajun P550 у порівнянні з традиційними маршрутизаторами підвищує швидкість обміну даними між сегментами ЛОМ у 10-100 разів.
Таким чином, комутатори рівня 3 зазвичай забезпечують високу (порівняно з традиційними маршрутизаторами) швидкість маршрутизації для протоколів IP/IPX, малу затримку, а також дозволяють організовувати віртуальні локальні мережі (VLAN). При цьому підтримуються такі протоколи маршрутизації: RIP, RIPv2, OSPF (деякі виробники передбачають навіть підтримку BGP – Border Gateway Protocol), а також протоколи багатоадресного мовлення – IGMP (Internet Group Management Protocol), PIM (Protocol Independent Multicast) та DVMRP (Distance Vector) Multicast Routing Protocol).
Ще одна перевага комутаторів 3-го рівня – можливість забезпечення гарантованої якості обслуговування (QoS) для різних типівтрафіку (при комутації на рівні 2 ця функція нереалізована).
Найбільш досконалі комутатори 3 рівня дозволяють здійснювати одночасну фільтрацію трафіку для рівнів 2, 3, 4 і навіть вище, а значить, і гарантовану доставку критично важливих даних. 
Використання функцій рівня 4 дозволяє керувати трафіком. Доцільність суміщення функцій, що реалізуються на четвертому рівні, з функціями комутації та маршрутизації (рівні 2 і 3) обумовлена тим, що з точки зору запобігання перевантаженням в мережі може виявитися корисною здатність системи аналізувати інформацію транспортного та вищих рівнів. Подібний аналіз дозволяє розрізняти трафік протоколів найвищих рівнів: HTTP, FTP, SMTP. Класифікація трафіку за програмами та/або користувачами вимагає переходу на ще більш високі рівні. Такі комутатори можуть, наприклад, блокувати трафік потокового аудіо або відео (mp3/MPEG4) для забезпечення своєчасної доставки пакетів критично важливих програм.
Особливе місце серед комутаторів верхніх рівнів займають пристрої з підтримкою портів Gigabit Ethernet, створення яких стало можливим лише завдяки технологічному прориву у сфері розробки спеціалізованих мікропроцесорів.
Провідні виробники комутаторів, такі як 3Com, Сisco Sys-tems, Riverstone Networks (утворилася після поділу Cabletron Systems), Hewlett-Packard, IBM і Nortel Networks, пішли еволюційним шляхом, додавши порти Gigabit Ethernet і модулі комутації 3 і 4-го рівнів. у комутатори рівня 2. Одночасно на ринку з'явилися нові компанії, які одразу почали випускати Gigabit-Ethernet-комутатори 3-4-го рівнів, однак у нас вони поки що мало відомі.
Комутатори Gigabit Ethernet рівня 3 призначені для використання як комутатори магістральної мережі підприємства, а також для підключення серверних ферм (груп серверів, розташованих в одному приміщенні і з'єднаних між собою для виконання загальних додатків).
Далі ми розглянемо 48-портові комутатори Fast Ethernet, які підтримують ряд функцій 3 та 4 рівня (табл. 1). Цікаво, що у пристроях цього класу функції 3-го рівня мало передбачені (з міркувань економії). Справді, в сегменті 100 Мбіт/с, що складається з 48 вузлів, маршрутизації, як правило, немає необхідності, проте функції 4-го рівня дозволяють забезпечити необхідну якість обслуговування трафіку критично важливих додатків.
 |
Продукція цієї компанії, яка ще недавно переживала не найкращий період своєї історії, зараз займає міцне, на наш погляд, становище в секторі українського ринку, що обговорюється, завдяки відносно невисокій вартості пристроїв. 
Наприкінці минулого року 3Сom представила низку нових комутаторів SuperStack 3 серій 4300/4400, які прийшли на зміну серії 3300. Основна перевага нової лінійки – продуктивність. Комутатори серій 4300/4400 є повністю неблокованими, чого не скажеш про 3300 - їхня продуктивність ніколи широко не афішувалась виробником.
Дуже цікаве рішення з нової лінійки - комутатори 4400, що стекуються з можливостями комутації на 2 і 4-му рівні. 24-портова версія здатна обробляти до 6,6 млн. кадрів в секунду, а 48-портова - до 10 млн. Усі модифікації мають компактний корпус заввишки 1U і забезпечені двома слотами для встановлення модулів розширення 1000Base-T/SX/LX та 100Base- FX і стійкий до відмови модуля для об'єднання в стек. В одному стеку може розміщуватись до 192 портів Fast Ethernet.
У кожному з цих комутаторів передбачена можливість поєднання портів для створення єдиного високошвидкісного каналу зв'язку з іншим комутатором або сервером. Підтримуються віртуальні локальні мережі на базі стандарту IEEE 802.1Q та резервування з'єднань на основі "швидкого" протоколу Spanning Tree (IEEE 802.1w), а також можливість встановлення додаткових резервних блоків живлення.
Розглянемо можливості пристрою комутації на 4-му рівні. Своєчасна доставка критично важливого трафіку забезпечується завдяки підтримці технології Advanced Class of Service, наявності чотирьох черг на кожен порт, підтримці пріорітизації на канальному рівні (802.1р) та можливості багаторівневої класифікації пакетів.
3Com Network Supervisor дозволяє конфігурувати комутатори SuperStack 3 Switch 4400 для автоматичного виявлення критичних видів трафіку, наприклад електронної пошти або даних SAP, і призначити їм пріоритети всередині корпоративної ЛОМ. З іншого боку, можна заблокувати небажаний трафік, наприклад, потокове аудіо.
Є система контролю та управління на основі SNMPабо Web-інтерфейсу, вбудовані засоби RMON, а також фірмове програмне забезпечення 3Com Transcend Network Supervisor. 
Вдало вписується в категорію пристроїв, що розглядається, лінійка маршрутизуючих комутаторів Rapier компанії Allied Telesyn.
Найцікавіша, на наш погляд, модель Rapier 48i. Цей комутатор має 48 портів Fast Ethernet з автовизначенням швидкості, а також два слоти для гігабітних модулів розширення. З комутатором поставляється повний набір гігабітних інтерфейсів: 1000Base-SX для багатомодового оптоволокна, 1000Base-LX для одномодового та "мідний" модуль 1000Base-T.
Комутатор має вбудований RISC-процесор 200 МГц та 2 Мб буферної пам'яті. Всі функції комутації 2 і 3-го рівня виконуються на базі ASIC, що дозволило досягти високих показників продуктивності на цих рівнях - 10 млн кадрів в секунду при пропускній здатності шини комутатора 19,2 Гбіт/с.
Нескладні розрахунки показують, що комутатор є повністю неблокованим: максимальна продуктивність портів 100 Мбіт/с становить 148 800 кадрів/сек, а гігабітних - 1 488 000 кадрів/сек. Пристрій підтримує 8192 MAC-адреси та 2048 IP-адрес.
У комутаторі передбачено широкий набір засобів для забезпечення необхідної якості обслуговування та оптимізації пропускної спроможності: пріоритизація трафіку 802.1p (чотири черги на кожен порт), керування потоком 802.3x, фільтрація багатоадресного трафіку (протоколи IGMP та PIM-DM/SM). Підтримується до 255 віртуальних ЛОМ (що важливо для великих мереж) на основі стандарту 802.1Q, а також резервування з'єднань на основі протоколу остовного дерева (802.1D).
Серед інших можливостей – забезпечення QoS на найвищих рівнях: обробка полів IP TOS, підтримка протоколу RSVP (Resource Reservation Protocol), аналіз заголовків ТСР тощо. Підтримуються протоколи маршрутизації RIP, OSPFv2, BGP4 (опціонально), VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) і DVMRP, що оптимізує доставку мультимедійного трафіку. В якості додаткових можливостейдоступні функції маршрутизації протоколів IPX та Apple-Talk, а також міжмережевого екрану (!).
Відмінна рисаданого комутатора - широкі можливості керування: підтримка RMON, керування через консоль, Telnet, SNMP, а також через Web-інтерфейс. Для безпечного віддаленого керуванняпередбачено сервер SSH v. 2.0 (SSH - Secure Shall) та автентифікація на базі RADIUS. Пропускна здатність вхідних портів варіюється від 64 Кбіт/с до фізичної швидкості порту, гігабітних вихідних портів – від 1 Мбіт/с.
Відзначимо також можливість об'єднання портів (802.3ad) для створення високошвидкісних каналів зв'язку з серверами або магістраллю та функцію дзеркалування портів: трафік одного порту можна перенаправити на інший, що дуже зручно щодо моніторингу трафіку та підключення різних мережевих аналізаторів.
Як завжди, на висоті фірмова світлодіодна індикація стану портів. Варто згадати і про можливість встановлення зовнішнього резервного блоку живлення, а також внутрішнього на -48 ст. 
Нещодавно представлене сімейство інтелектуальних комутаторів Ethernet Cisco Catalyst 2950 включає моноблочні пристрої, що допускають встановлення у відмовостійкий стек. Кожен з них має 24-48 портів Fast Ethernet і два слоти для модулів Gigabit Ethernet. Максимальна продуктивність цих пристроїв становить 10 млн кадрів на секунду.
Комутатори здатні виконувати інтелектуальні функції, такі як розширена підтримка якості обслуговування, класифікація трафіку (за такими ознаками: MAC/IP/TCP/UDP-адреса або порт, поле IP-TOS, мітки 802.1p), обмеження смуги (rate-limiting), фільтрація та керування багатоадресним трафіком (IGMP).
Для виконання високоефективної маршрутизації IP-трафіку в мережах середнього розміру компанія Cisco рекомендує використовувати Cata-lyst 2950 у поєднанні з комутаторами серії Catalyst 3550. портами Fast Ethernet та двома слотами для модулів Gigabit Ethernet, або лише 10 портами Gigabit Ethernet та двома слотами для модулів.
Catalyst 3550 із 48 портами Fast Ethernet обробляє до 10,1 млн. кадрів/с; версія з 12 портами Gi-gabit Ethernet – 17 млн. кадрів/с. Ці комутатори, аналогічно Cata-lyst 2950, забезпечують розширену підтримку якості обслуговування, можливість обмеження швидкості портів (rate-limiting), підтримують рішення Cisco для контролю доступу до мережі на базі протоколу RADIUS та стандарту 802.1x, керування багатоадресним трафіком (IGMP) та високопродуктивну маршрутизацію IP-трафіку (протоколи RIPv1, RIPv2, OSPF, IGRP, EIGRP, PIM-SM/DM, DVMRP).
Програмне забезпечення Cisco Catalyst 3550, Enhanced Multilayer Image (EMI), дозволяє організувати в корпоративній мережі апаратну односпрямовану (unicast) та широкомовну (multicast) IP-маршрутизацію, маршрутизацію між ВЛВС, трасовані списки контролю доступу (RACLs), маршрутизацію з гарячою заміною (HS) - Hot Standby Router Protocol). Cisco Catalyst з портами Gigabit Ethernet постачається з встановленим EMI. Конфігурації без Gigabit Ethernet можуть поставлятися як із встановленим EMI, так і без нього (можлива наступна інсталяція цього ПЗ). 
Розширене програмне забезпечення Cisco Cluster Management Suite (CMS), вбудована в Cisco Catalyst серій 2950 і 3550, включає низку "майстрів" конфігурування, що спрощують реалізацію об'єднаних програм та мережевих сервісів.
Компанія Enterasys представлена в цьому огляді нещодавно випущеним пристроєм серії Vertical Horizon VH-2402-L3. Це 24-портовий комутатор 10/100 Мбіт/с із двома модулями розширення; індекс L3 свідчить про можливості комутації третього рівня.
Комутатор побудований на базі процесора Toshiba TX3927, має буфер об'ємом 16 Мб та таблицю MAC-адрес на 8 тис. записів. Продуктивність внутрішньої шини становить 9 Гбіт/с, що зумовлює сумарну продуктивність 6,6 млн. 64-байтних кадрів/с. Таким чином, це повністю неблокований комутатор.
Пристрій має 24 порти 10/100 Мбіт/с з автоматичним визначенням швидкості (100Base-TX або 10Base-T), а також режиму дуплексу. На всіх портах підтримується керування потоком IEEE 802.3x та пріоритизація трафіку 802.1p, для чого організується чотирирівнева черга.
Порти Gigabit Ethernet постачаються як додаткові модулі, які можуть бути встановлені у вільний слот на передній панелі комутатора. Є оптичні порти 1000Base-LX/SX/Т. До чотирьох портів 100 Мбіт/с або два гігабітні можуть бути об'єднані у високопродуктивний дуплексний "транк" для з'єднань комутатор-комутатор або сервер-комутатор. Комутатор підтримує ВЛВС стандарту IEEE 802.1Q.
Підтримується маршрутизація IP-трафіку протоколами RIP-1/RIP-2, а також фільтрація багатоадресного трафіку IGMP. 
Лінійка ProCurve компанії Hewlett-Packard нещодавно поповнилася новою серією модульних комутаторів – 4100gl. Розглянемо найцікавіший пристрій цієї серії – 48-портовий модульний комутатор 4148gl 10/100 Мбіт/с.
Комутатор має два вільні слоти для встановлення додаткових 24-портових модулів 10/100 Мбіт/с, модулів 1000Base-LX/SX/T або модуля стекування, а також модулів 100Base-FX. Пропускна спроможність шини становить 18 Гбіт/с, що забезпечує обробку до 35 млн. 64-байтних кадрів за секунду. "Серцем" комутатора є процесор Motorola PowerPC з тактовою частотою 200 МГц. Об'єм буферної пам'яті становить 16 Мб для гігабітних модулів та 512 Кб для модулів 10/100, розмір таблиці MAC-адрес - 8 000 записів.
Щоб обмежити передачу групового широкомовного трафіку (наприклад відео), використовується протокол групового мовлення - IGMPv2.
У комутаторі реалізовано підтримку різних видівВЛВС - на базі портів, MAC-адрес, а також 802.1Q; крім того, підтримується автентифікація користувачів, підключених до портів комутатора за протоколом RADIUS (стандарт IEEE 802.1x). Об'єднання портів за стандартом 802.3ad та Cisco Fast EtherChannel дозволяє підвищити пропускну спроможність магістральних ліній зв'язку. Для резервування мережевих з'єднань використовується нещодавно стандартизований алгоритм остовного дерева зі швидкою збіжністю - IEEE 802.1w. Приоритизація трафіку підтримується на канальному рівні – на базі стандарту 802.1p. Можливе керування потоками кадрів у дуплексному режимі згідно зі стандартом 802.3х.
Передбачені різні способикерування комутатором: через SNMP, Web-інтерфейс, консоль. Крім того, підтримується моніторинг: чотири групи RMON, SMON (Switch Monitoring) та протокол CDP (Cisco Discovery Protocol). Під час віддаленого управління підтримується захищене з'єднання через протокол SSH.
Високий коефіцієнт готовності комутатора забезпечується за рахунок резервування блоків живлення та можливості гарячої заміни модулів. Особливо слід відзначити заявлену підтримку нового протоколу iSCSI для мереж SAN, а також обіцяні виробником можливості IP-маршрутизації між VLAN, які мають з'явитися у найближчому оновленні комутатора.
У квітні цього року Nortel Net-works представила нову серіюмодульних стекуваних комутаторів BayStack 470, що прийшли на зміну колись дуже популярним, але вже застарілим морально BayStack 450. 
Модульний комутатор BayStack 470-48T має 48 портів 10/100 Мбіт/с з автовизначенням швидкості пристроїв, що підключаються, два слоти для установки гігабітних інтерфейсних модулів (GBIC), а також, на відміну від 450-ї серії, вбудований модуль для стекування. У стек можна поєднати до 8 пристроїв і отримати таким чином до 384 портів Fast Ethernet.
Пристрій може обробляти до 3,2 млн 64-байтних Ethernet-кадрів в секунду; це практично єдина у нашому огляді модель, що підтримує до 16 тис. MAC-адрес.
Чудовою особливістю комутаторів BayStack 470 є спосіб стекування. Кожен модуль має два інтерфейси, один з яких підключається до наступного пристрою в стеку, а інший до попереднього. У верхнього та нижнього комутатора в стеку вільні порти також з'єднані, так що утворюється своєрідне кільце (рис. 1). Таке рішення дозволяє забезпечити працездатність стека навіть при повному виході з ладу одного з комутаторів.
Комутатор надає широкі можливості конфігурування віртуальних ЛОМ. Може бути створено до 256 ВЛВС на базі портів або MAC-адрес, підтримується також стандарт 802.1Q. Завдяки підтримці функцій якості обслуговування (QoS) та фільтрації багатоадресного трафіку (IGMP) можлива інтеграція голосу, відео та даних в одній мережі.
Зупинимося докладніше на механізмах якості обслуговування, реалізованих в BayStack 470. Комутатор може маркувати Erthernet-кадри відповідно до різних класів обслуговування в залежності від наступних параметрів: значення поля TOS IP-пакета; IP-адреса джерела/призначення або підмережі; тип протоколу (TCP/UDP/IGMP); значення TCP/UDP-адреси; тип Ether-net-кадра (IP/IPX); номер ВЛВС. Зіставлення значення поля ToS IP-пакета та мітки Ethernet-кадра 802.1p виконується апаратно на базі мікропроцесорів замовлень (ASIC).
Правила QoS задаються через зручний графічний інтерфейс, що дозволяє спростити цей процес у порівнянні з використанням режиму командного рядка. Можна обмежити інтенсивність вхідного трафіку відповідно до типу QoS; на магістральних портах підтримується функція управління смугою пропускання – traffic shaping.
Особливу увагу розробники даної моделі приділили надійності та безпеці, взявши з цією метою низку конструктивних заходів. Кожен пристрій у стеку зберігає всю інформацію про загальну конфігурацію стека, завдяки чому стек зберігає працездатність навіть у разі виходу з ладу будь-якого з компонентів. 
Технологія MultiLink Trunking дозволяє підключати комутатори один до одного або сервер до стека, використовуючи кілька фізичних ліній, які з точки зору логічної структури мережі є одним з'єднанням. Для протоколу кістяка це також одне логічне з'єднання, тому у разі обриву фізичної лінії всередині з'єднання реконфігурації мережі не відбувається. Таким чином, Multi-Link Trunking дозволяє організовувати високонадійні з'єднання між комутаторами та серверами з малим часом відновлення (менше секунди). Для організації одного з'єднання MultiLink Trunking можуть використовуватися порти різних комутаторів, встановлених в один стек. Тому навіть при виході з ладу одного з комутаторів стеку робота критично важливих мережевих додатківне порушиться.
Для резервування з'єднань та розподілу навантаження в ЛОМ підтримується кілька копій протоколу остовного дерева (до 8). Крім того, можна встановити в комутатор резервний блок живлення з автоматичним перемиканням.
Комутатор підтримує аутентифікацію користувачів за протоколом RADIUS (стандарт 802.1x), а також нову, третю версію протоколу SNMP, що забезпечує високий рівень безпеки.
Управління комутаторами Bay-Stack 470 здійснюється за допомогою платформи Optivity, розробленої Nortel Networks. Для керування використовується протокол SNMP, а моніторинг та аналіз мережевого трафіку забезпечуються за рахунок підтримки протоколу RMON (4 групи на кожному порту: Alarms, Events, History та Statistics). У пристрої реалізовано Web-управління, що дозволяє мережному адміністратору отримувати інформацію з комутатора за допомогою Інтернет-браузера.
До безперечних переваг пристрою можна віднести наявність оптичних модулів 1000Base-XD/ZX, що забезпечують дальність зв'язку до 40 та 80 км відповідно. А ось відсутність модулів 1000Base-T – мінус; сподіватимемося, що вони з'являться в найближчому майбутньому.
На чому зупинитись?
При покупці комутатора рівня 3-4 спочатку перевірте, чи задовольняє обраний вами виріб наведеним нижче вимогам або принаймні більшості з них.
Комутатор повинен мати як мінімум "джентльменський набор" функцій, стандартним для пристроїв такого класу: автовизначення швидкості портів, керування потоком 802.3х, пріоритизація трафіку 802.1p, підтримка віртуальних ЛОМ 802.1Q.
Якщо багато з цих можливостей відсутні, то виправданням може бути лише одне - дуже низька ціна.
Вибирайте комутатори, які забезпечують необхідну швидкодію. Сучасний комутатор має підтримувати щонайменше кілька портів Gigabit Ethernet. З'ясуйте, чи є комутатор неблокованим
при повному навантаженні попри всі порти.
IP-комутація та маршрутизація - не єдина функція, яку виконують комутатори рівня 3. Останні моделі можуть також підтримувати протоколи Novell IPX та AppleTalk.
Щодо можливостей четвертого рівня, то комутатор повинен як мінімум підтримувати аналіз полів IP TOS,
що дозволяє забезпечувати в ЛОМ так звану розширену якість обслуговування. Підтримка ж протоколів IGMP, PIM та DVMPR
дозволить значно знизити обсяг широкомовного трафіку в мережі при передачі мультимедіа-даних, наприклад потокового відео.
Протокол остовного дерева (IEEE 802.1D)
запобігає виникненню циклічних маршрутів у мережі та уможливлює створення резервних мережевих з'єднань. Останні моделі комутаторів підтримують вдосконалену технологію остовного дерева з набагато меншим часом збіжності. 802.1w.
За рахунок об'єднання кількох (зазвичай до 4) портів (802.3ad, Fast EtherChannel, Gigabit EtherСhannel) створюються високопродуктивні магістральні канали, що дозволяє організовувати з'єднання з пропускною здатністю більше 1 Гбіт/с. Інше застосування цієї технології - резервування магістральних з'єднань та з'єднань серверів з ЛОМ. При цьому дані, які передавалися каналу, що вийшов з ладу, автоматично перенаправляються в інші канали з'єднання.
Важливим фактором забезпечення надійності мережі є можливість встановлення резервного джерела живлення. Вона є в комутаторах фірм Nortel Networks, 3Com та ін.
Комутатор повинен володіти широким набором інтерфейсів Gigabit Ethernet (1000Base-SX/LX/T) для підключення до магістральних комутаторів та серверів. Інтерфейси 1000Base-SX призначені для використання спільно з багатомодовим волоконно-оптичним кабелем; максимальна дальність зв'язку при цьому не перевищує 800 м, проте для ЛОМ, яка не виходить за межі будівлі, цього достатньо.
Якщо ж необхідно об'єднати кілька віддалених один від одного об'єктів, наприклад, рознесені територіально корпуси, потрібно використовувати одномодове оптоволокно та інтерфейси 1000Base-LX. Слід зазначити, що це межа: ряд виробників, наприклад Сisco і Nortel, випускають модулі для одномодового оптичного кабелю з дальністю зв'язку до 100 км.
Для підключення серверів і комутаторів, що знаходяться на відстані до 100 м, найвигідніше використовувати інтерфейси 1000Base-T, в даний момент наявні в комутаторах практично всіх виробників.
Що стосується управління, то більшість пристроїв класу, що розглядається, підтримують SNMP, Web-інтерфейс і зонд RMON. Так, наприклад, BayStack 450 компанії Nortel Networks підтримує чотири групи RMON на кожному порту.
 |
Слід також звернути увагу на обсяг та характер інформації, що відображається на передній панелі. Хороша індикація помилок і стану портів допоможе впоратися з різними проблемами.
Залежно від передбачуваних розмірів мережі, необхідно вибрати тип комутаторів - одиночні або стекові. Стікові пристрої надають більше можливостей для розширення мережі. Кількість портів в одному стеку може досягати 100 і це дозволить відкласти на деякий час придбання гігабітного комутатора для об'єднання сегментів ЛОМ. Зазначимо, що практично всі розглянуті в огляді пристрої забезпечують стекування.
Виходячи з тривалого терміну експлуатації комутаторів, слід придбати ті з них, які мають максимальний термін гарантії.
Ми взяли на себе сміливість розставити комутаторам оцінки за наведеними вище критеріями. Під критерієм "конструкція" ми мали на увазі можливість стекування, встановлення резервних блоків живлення, "мідних" портів та їх резервування, можливість резервування самого стека тощо. Ми оцінювали пристрої за п'ятибальною шкалою (табл. 2).
Серед комутаторів із підтримкою функцій 2 та 4-го рівнів перше місце посів 3Com SuperStack 3 4400с. Великий відрив від конкурентів забезпечила йому низька ціна для одного порт, майже вдвічі нижча, ніж в інших учасників. На другому місці Cisco Catalyst 2950, на третьому – BayStack 470-48T. Якщо ж основним критерієм вважати не ціну, а функціональні можливості, то вибором редакції у цій категорії є Catalyst 2950.
Серед маршрутизуючих комутаторів місця розподілилися таким чином: перше місце розділили Cisco Catalyst 3550 і Allied Telesyn Rapier 48i з дуже невеликою різницею отриманих балів, друге HP ProCurve Switch 4100gl, і третє почесне місце зайняв комутатор Enterasys VH-24.
Слід сказати кілька слів про компанію Allied Telesyn: раніше вона виглядала таким собі скромним середнячком, що випускав недорогі перевірені рішення. Тепер же компанія представила продукт, що практично нічим не поступається Cisco Catalyst 3550 (на жаль, такий же дорогий).
На завершення зазначимо, що ціна за порт комутаторів, що маршрутизують, 2-4-го рівня зараз становить $95-110. Це приблизно втричі вище за вартість порту звичайного комутатора 2-го рівня. Однак ще кілька років тому такі цифри здавалися просто недосяжними, тому сьогодні використання таких пристроїв у корпоративних ЛОМ можна вважати цілком виправданим.
Повторювач (repeater) - блок взаємодії, що служить для регенерації електричних сигналів, що передаються між двома сегментами ЛОМ. Повторювачі використовуються, якщо реалізація ЛОМ на одному сегменті кабелю (відрізку, моноканалі) не допускається через обмеження на відстань або на число вузлів, причому за умови, що в сусідніх сегментах використовуються один і той же метод доступу і ті самі протоколи. Трафік у сегментах, з'єднаних повторювачем, - загальний. Повторювач може бути багатопортовим. Сигнал, що прийшов на один із портів, повторюється на всіх інших портах.
Концентратори, звані також хабами, призначені об'єднання в мережу багатьох вузлів. Концентратори зазвичай мають ряд портів для підключення комп'ютерів та порт AUI (Attachment Unit Intreface) для зв'язку з іншими концентраторами або магістраллю. Концентратори створюють загальне середовище передачі без поділу трафіку. Як і повторювачі вони відновлюють форму і потужність електричних сигналів, що поширюються у середовищі передачі даних. Так, концентраторами є хаби в 10Base-T чи Token Ring. На відміну від повторювача концентратор є багатопортовим пристроєм (треба відзначити, що часто терміни повторювач і концентратор вважають синонімами).
Додатковими функціями концентраторів можуть бути відключення вузлів, що некоректно працюють, передача даних про стан відповідної ділянки мережі менеджеру протоколу управління SNMP та ін.
Мережеві плати та концентратори специфічні для кожного типу ЛОМ.
Останнім часом концентратори використовуються досить рідко, замість них набули поширення комутатори - пристрої, що працюють на канальному рівні ЕМВОС і підвищують продуктивність мережі шляхом логічного виділення кожного підключеного пристрою в окремий сегмент - домен колізії.
Для з'єднання окремих сегментів ЛОМ один з одним використовують мости та комутатори.
Міст (bridge) - блок взаємодії різних підмереж, який на відміну від повторювачів та концентраторів поділяє трафік. Поділ трафіку означає, що якщо відправник і одержувач деякого повідомлення знаходяться в одній і тій же підмережі, що з'єднується, то це повідомлення не пропускається в іншу підмережу.
Мости мають два або більше портів. Кожен порт може бути вхідним чи вихідним. Керування передачею пакетів виконується за допомогою маршрутної таблиці моста, в якій рядки містять відповідні один одному значення MAC-адреси вузла та номери порту моста. Якщо пакет прийшов на порт і по таблиці адреса відноситься до того ж порту, то пакет залишається в даній ЛОМ, інакше передається на порт, який знайдено за таблицею. Початкове заповнення таблиці відбувається за адресами джерел пакетів - у рядок заносяться адреса відправника та номер вхідного порту. Таблиці можуть змінювати у часі свій вміст. Якщо деякі адреси після закінчення тривалого часу жодного разу не активувалися, рядки з такими адресами видаляються, їх відновлення або занесення нових адрес виконується за процедурою початкового заповнення.
Міст може бути багатопортовим, причому зазвичай порти з'єднуються за допомогою шини.
Залежно від виконуваних функцій розрізняють кілька типів мостів.
Так званий прозорий (transparent) міст з'єднує однотипні підмережі (з однаковими каналами).
Транслюючі мости з'єднують мережі з різними каналами, конвертуючи пакети (але необхідно, щоб розміри пакетів були прийнятні для обох мереж).
Інкапсулюючий міст відрізняється від прозорого тим, що передача ведеться через деяку проміжну мережу, яка, можливо, має інші канальні протоколи (наприклад, пересилання пакета між Ethernet підмережами через опорну мережу FDDI). Проміжна мережа працює широкомовно, всі підмережі-приймачі розкривають інкапсульовані пакети.
За допомогою мостів можливе фільтрування пакетів. Наприклад, адміністратор може встановити захист від пакетів із певними адресами або заборонити доступ до деяких ресурсів.
Недоліки мостових з'єднань – порівняно невисока швидкодія, необхідність уникати циклічних з'єднань, що не завжди легко реалізувати у складних мережах.
Комутатори (switches), на відміну від мостів, призначені для об'єднання в мережу багатьох вузлів або підмереж з можливістю створення одночасно багатьох з'єднань. Комутатори використовуються також для зв'язку кількох ЛОМ з територіальною мережею. Один комутатор може поєднувати кілька як однотипних, так і різнотипних ЛОМ. Комутатори, як і мости, працюють з MAC-адресами і локалізують значну частину трафіку всередині підмереж.
Можливі комутація "на льоту"(наскрізна комутація - cut-trough), коли передача пакета починається відразу після розшифровки його заголовка, і з повним отриманнямпакету ( проміжна буферизація- store-and-forward). Перший спосіб застосовують у невеликих мережах, другий - у магістральних комутаторах. Наскрізна комутація зменшує затримки передачі даних, дозволяє обійтися малим обсягом буфера, але з дає можливості контролювати безпомилковість передачі (точніше, вилучати неправильні кадри). Комутація називається адаптивною, якщо адміністратор може для кожного порту встановлювати найбільш підходящий режим - "на льоту" або "з буферизацією".
Зазвичай комутатор має ряд портів, що групуються у сегменти. Кожен сегмент орієнтований на ЛОМ одного типу. Наприклад, комутатор може мати сегменти для підмереж типів Ethernet, Token Ring, FDDI, причому в цих сегментах є гнізда для підключення від двох-трьох до декількох десятків підмереж. До кожного порту (чи сегмента) виділено свої процесор і буферна пам'ять, тобто. комутатор, на відміну від моста, є багатопроцесорним пристроєм, кожен процесор обробляє пакети, що прийшли на відповідний порт. Є центральний процесор, координуючий роботу інших механізмів. Процесори з'єднуються за допомогою високошвидкісної загальної шини, або багатовхідної пам'яті, але частіше використовується комутуюча матриця, в якій одночасно може бути створено багато з'єднань.
У разі загальної шини використовується метод її поділу між різними з'єднаннями за часом.
Комутатор на основі багатовхідної буферної пам'яті називають тимчасовим. Запис проводиться у комірки пам'яті послідовним опитуванням входів, а комутація здійснюється завдяки зчитуванню даних виходи з потрібних осередків пам'яті. При цьому відбувається затримка на час одного циклу "запис-читання".
Комутуюча матриця розміру × є сіткою, в якій входів підключені до горизонтальних шин, а виходів — до вертикальних (рис. 1).
Мал. 1. Матриця просторового комутатора
У вузлах сітки є комутують елементи, причому в кожному стовпці сітки може бути відкрито не більше ніж по одному елементу. Якщо комутатор може забезпечити з'єднання кожного входу з не менш ніж одним виходом; інакше комутатор називається блокуючим, тобто. не забезпечує з'єднання будь-якого входу з одним із виходів. Зазвичай застосовуються комутатори з рівним числом входів та виходів ×.
Недоліком розглянутої схеми є велика кількість комутуючих елементів у квадратній матриці, що дорівнює . Для усунення цього недоліку застосовують багатоступінчасті комутатори. Наприклад, схема триступеневого комутатора 6×6 має вигляд, представлений на рис. 2.
Мал. 2. Схема триступеневого просторового комутатора
Достатньою умовою відсутності блокувань входів є рівність. Тут - число блоків у проміжному каскаді = ; - Число блоків у вхідному каскаді. У наведеній на рис. 2 схемою ця умова не виконано, тому блокування можливі. Наприклад, якщо потрібно виконати з'єднання a1-d1, але раніше скомутовані з'єднання a2-b2-c4-d3, a3-b3-c1-d2, то для a1 доступні шини b1, с3 і с5, проте вони не ведуть до d1.
У багатоступінкових комутаторах суттєво зменшено кількість перемикачів за рахунок деякого збільшення затримки. Так, при заміні одноступеневого комутатора 1000×1000 триступеневим з = 22 і = 43 число перемикачів зменшується з 10 6 до 2 46 22 43 + 43 46 46, тобто. приблизно до 0,186 * 10 6 .
Розрізняють комутатори другого рівня (канального рівня) та комутатори третього рівня (мережевого рівня). Мережі з мостами або з комутаторами другого рівня схильні до так званого широкомовному шторму, оскільки при передачі широкомовної пакети направляються у всі підмережі, з'єднані через комутатори. Якщо будь-який вузол неправомірно починає генерувати пакети з широкомовною адресою, мережа буде "забита" пакетами. Щоб зменшити негативний вплив такого шторму, мережу розбивають на групи підмереж, у межах яких здійснюється широкомовність. Комутатор третього рівня поділяє групи, спрямовуючи через себе пакет лише, якщо він призначений для підмережі іншої групи.
Основними характеристиками комутаторів є швидкість фільтраціїі швидкість просуванняпакетів через комутатор, пропускна здатність, що вимірюється кількістю інформації, переданої через порти комутатора в одиницю часу, та затримка кадру в комутаторі.
Типові значення затримки при фільтрації (пакет залишається у цій підмережі) у сучасних комутаторах перебувають у межах 10...40 мкс, а затримки під час просування пакетів (пакет передається через комутатор іншу підмережа) — не більше 50...200 мкс. Видалення кадру з буфера відбувається, якщо кадр залишається в цій підмережі. У цьому випадку використовуються також параметр швидкість фільтрації, яка вимірюється кількістю пакетів (зазвичай мінімальної довжини), що фільтруються комутатором в одиницю часу. Якщо кадр передається до іншої підмережі, то використовують параметр швидкість просування кадрів.
Затримка в комутаторі визначається витратами часу на буферизацію та обробку кадру, що включає перегляд адресної таблиціабо видалення кадру з буфера, або передачу кадру на інший порт з подальшим очікуванням доступу до підмережі вихідного порту.
У кабельній системі ЛОМ розрізняють горизонтальну та вертикальну підсистеми. Горизонтальна підсистема зазвичай займає один поверх будівлі і включає концентратори та кросову шафу, від якої розведення до розеток на робочих місцях виконується за допомогою крученої пари (коаксіальний кабель або ВОЛЗ використовуються рідко). Для підключення кручений пари до порту хаба або комп'ютера застосовують роз'єм типу RJ-45.
Вертикальна підсистема складається з центральної кросової шафи будівлі, що з'єднує поверхові кросові шафи за допомогою ВОЛЗ або товстого коаксіального кабелю.
Коли з'явилися перші пристрої, що дозволяють роз'єднувати мережу на кілька доменів колізій, вони були двома портовими і отримали назву мостів (bridge-ї). У міру розвитку даного типуобладнання, вони стали багатопортовими і отримали назву комутаторів (switch). Деякий час обидва поняття існували одночасно, а пізніше замість терміна "міст" стали застосовувати "комутатор".
Зазвичай проектуючи мережу, за допомогою комутаторів з'єднують кілька доменів колізій локальної мережі між собою. У реального життяяк домени колізій виступають, як правило, поверхи будівлі, в якій створюється мережа. Їх зазвичай більше 2-х, а в результаті забезпечується набагато більш ефективне керування трафіком ніж у прабатька комутатора - моста. Щонайменше він може підтримувати резервні зв'язки між вузлами мережі.
Завдяки тому, що комутатори можуть керувати трафіком на основі протоколу канального рівня (Рівню 2) моделі OSI, він може контролювати МАС адреси підключених до нього пристроїв і навіть забезпечувати трансляцію пакетів зі стандарту в стандарт (наприклад, Ethernet в FDDI і назад). Особливо успішно результати цієї можливості представлені в комутаторах рівня 3, тобто. пристрої, можливості яких наближаються до можливостей маршрутизаторів.
Комутатор дозволяє пересилати пакети між кількома сегментами мережі. Він є пристроєм, що навчається, і діє за аналогічною технологією. На відміну від мостів, ряд комутаторів не поміщає всі пакети в буфер. Це відбувається лише тоді, коли треба узгодити швидкість передачі, або адреса призначення не міститься в адресній таблиці, або коли порт, куди має бути направлений пакет, зайнятий, а комутує пакети "на льоту". Комутатор лише аналізує адресу призначення в заголовку пакета і, звірившись з адресною таблицею, відразу (час затримки близько 30-40 мікросекунд) направляє цей пакет у відповідний порт. Таким чином, коли пакет ще не пройшов через вхідний порт, його заголовок вже передається через вихідний. На жаль, типові комутатори працюють за алгоритмом "старіння адрес". Це означає, що якщо після закінчення певного проміжку часу, не було звернень за цією адресою, то він видаляється з адресної таблиці.
Комутатори підтримують при з'єднанні один з одним режим повного дуплексу. У такому режимі дані передаються і приймаються одночасно, що неможливо у звичайних мережах Еthегnеt. При цьому швидкість передачі даних підвищується вдвічі, а при з'єднанні кількох комутаторів можна досягти і більшої пікової продуктивності.
Дещо окремо стоять комутатори серії SmartSwutch компанії Cabletron Systems. Ця серія комутаторів підтримує технологію SNS, яка раніше називалася SFS. Одна з її особливостей полягає в тому, що комутатори, що становлять мережу, зберігають таблицю адрес "вічно" і обмінюються ними один з одним, можуть вивантажувати їх на спеціальний сервер. Це дозволяє не лише скоротити час проходження пакета по мережі, але й вирішити низку специфічних проблем, особливо пов'язаних із безпекою.
Концентратор – HUB
Hub або концентратор- Багатопортовий повторювач мережі з автосегментацією. Усі порти концентратора рівноправні. Отримавши сигнал від однієї з підключених до нього станцій, концентратор транслює його всі свої активні порти. При цьому, якщо на якомусь із портів виявлено несправність, цей порт автоматично відключається (сегментується), а після її усунення знову робиться активним. Обробка колізій та поточний контроль за станом каналів зв'язку зазвичай здійснюється самим концентратором. Концентратори можна використовувати як автономні пристрої або з'єднувати один з одним, збільшуючи тим самим розмір мережі та створюючи складніші топології. Крім того, можливе їх з'єднання магістральним кабелем до шинної топології. Автосегментація потрібна для підвищення надійності мережі. Адже Hub, що змушує на практиці застосовувати зіркоподібну кабельну топологію, знаходиться в рамках стандарту IEEE 802.3 і цим зобов'язаний забезпечувати з'єднання типу МОНОКАНАЛ.
Призначення концентраторів- Об'єднання окремих робочих місць у робочу групу у складі локальної мережі. Для робочої групи характерні такі ознаки: - певна територіальна зосередженість; колектив користувачів робочої групи вирішує подібні завдання, використовує однотипне програмне забезпечення та загальні інформаційні бази; у межах робочої групи існують загальні вимоги щодо забезпечення безпеки та надійності, відбувається однаковий вплив зовнішніх джерел збурень (кліматичних, електромагнітних тощо); спільно використовуються високопродуктивні периферійні пристрої; зазвичай містять свої локальні сервери, які нерідко територіально розташовані на території робочої групи.
Маршрутизатор – Router
Hub-и, що організують робочу групу, bridge-і, що з'єднують два сегменти мережі та локалізують трафік у межах кожного з них, а також switch-и, що дозволяють з'єднувати декілька сегментів локальної обчислювальної мережі - це всі пристрої, призначені для роботи в мережах IEEE 802.3 або Ethernet. Однак, існує особливий тип обладнання, званий маршрутизаторами (routегs), який застосовується в мережах зі складною конфігурацією для зв'язку її ділянок з різними мережевими протоколами(у тому числі і для доступу до глобальних (WAN) мереж), а також для більш ефективного поділу трафіку та використання альтернативних шляхів між вузлами мережі. Основна мета застосування роутерів – об'єднання різноманітних мереж та обслуговування альтернативних шляхів.
Різні типи router-ів відрізняються кількістю і типами своїх портів, що і визначає місця їх використання. Маршрутизатори, наприклад, можуть бути використані в локальній мережі Ethernet для ефективного керування трафіком за наявності великої кількості сегментів мережі, для з'єднання мережі типу Еthernet з мережами іншого типу, наприклад Тоken Ring, FDDI, а також для забезпечення виходів локальних мереж на глобальну мережу.
Маршрутизатори не просто здійснюють зв'язок різних типів мереж та забезпечують доступ до глобальної мережі, але й можуть керувати трафіком на основі протоколу мережного рівня (третього в моделі OSI), тобто на вищому рівні, порівняно з комутаторами. Необхідність у такому управлінні виникає при ускладненні топології мережі та зростанні числа її вузлів, якщо в мережі з'являються надлишкові шляхи (за підтримки протоколу IEEE 802.1 Spanning Тге), коли потрібно вирішувати завдання максимально ефективної та швидкої доставки відправленого пакета за призначенням. При цьому існує два основних алгоритми визначення найбільш вигідного шляху та способу доставки даних: RIP та OSPF. З використанням протоколу маршрутизації RIР, основним критерієм вибору найефективнішого шляху є мінімальне число "хопів" (hops), тобто. мережевих пристроївміж вузлами. Цей протокол мінімально завантажує процесор мартрутизатора і наполегливо спрощує процес конфігурування, але він не раціонально керує трафіком. .д. Мережі великого розміру, чутливі до перевантаження трафіку і базуються на складній апаратурі, що маршрутизує, вимагають використання протоколу ОSРF. Реалізації цього протоколу можлива лише з маршрутизаторах з досить потужним процесором, т.к. його реалізація потребує суттєвих процесингових витрат.
Маршрутизація в мережах, як правило, здійснюватиметься із застосуванням п'яти популярних мережевих протоколів – ТСР/IР, Nоvеll IРХ, АррlеТаlk II, DECnеt Phase IV та Хегох ХNS. Якщо маршрутизатору трапляється пакет невідомого формату, він починає з ним працювати як міст, що навчається. Крім того, маршрутизатор забезпечує вищий рівень локалізації трафіку, ніж міст, надаючи можливість фільтрації широкомовних пакетів, а також пакетів з невідомими адресами призначення, оскільки вміє обробляти адресу мережі.
Сучасні маршрутизатори мають такі властивості:
підтримують комутацію рівня 3, високошвидкісну маршрутизацію рівня 3 і комутацію рівня 4;
підтримують передові технології передачі даних, такі як Fast Ethernet, Gigabit Ethernet та АТМ;
підтримують технології АТМ із використанням швидкостей до 622 Мбіт/сек;
підтримують одночасно різні типи кабельних з'єднань (мідні, оптичні та їх різновиди);
підтримують WAN-з'єднання, включаючи підтримку PPP, Frame Relay, HSSI, SONET та ін;
підтримують технологію комутації рівня 4 (Layer 4 Switching), що використовує як інформація про адреси відправника і одержувача, а й інформацію про типи додатків, із якими працюють користувачі мережі;
забезпечують можливість використання механізму "сервіс за запитом" (Quality of Service) - QoS, що дозволяє призначати пріоритети тим чи іншим ресурсам у мережі та забезпечувати передачу трафіку відповідно до схеми пріоритетів;
дозволяють керувати шириною смуги пропускання кожного типу трафіку;
підтримують основні протоколи маршрутизації, такі як IP RIP1, IP RIP2, OSPF, BGP-4, IPX RIP/SAP, а також протоколи IGMP, DVMPR, PIM-DM, PIM-SM, RSVP;
підтримують кілька IP мереж одночасно;
підтримують протоколи SNMP, RMON та RMON 2, що дає можливість здійснювати управління роботою пристроїв, їх конфігуруванням зі станції мережевого управління, а також здійснювати збір та подальший аналіз статистики як про роботу пристрою загалом, так і його інтерфейсних модулів;
підтримувати як одноадресний (unicast), і багатоадресний (multicast) трафік;
На сьогоднішній день "найпросунутішими" маршрутизаторами можна вважати серію обладнання SmartSwitchRouterфірми Cabletron Systems.