Для начала разберемся чем отличается коммутатор от маршрутизатора или роутера?
Все эти устройства предназначены для того, чтобы получать интернет от провайдера и распределять трафик среди пользователей на компьютеры, ноутбуки, различные приставки и мобильные гаджеты.
Принцип работы роутера заключается в том, что он предоставляет доступ к всемирной сети всем устройствам, независимо от режима работы каждого из них. У маршрутизатора есть несколько портов, куда с помощью кабелей могут подключаться отдельные компьютеры или же получать и передавать данные по беспроводной WiFi сети.
В основе работы коммутатора лежит принцип объединения всех ПК в общую локальную сеть. При этом распределение потока интернета идет через главный компьютер, который единственный из всех подключен к точке доступа.
Какие бывают виды коммутаторов, их функции и технические характеристики?
Прежде всего, эти устройства различаются по их назначению:
- Настольные коммутаторы – используют для определенного количества портов. Трафик и скорость передачи одинакова для всех конечных устройств, обычно не имеют SNMP-управления и не регулируются алгоритмом «Spanning Tree».
- Коммутатор для рабочих групп – располагают одним или двумя высокоскоростными портами, такими как Fast Ethernet, ATM. Есть возможность управления по SNMP и поддержка алгоритма «Spanning Tree». Работает в режиме буферизации.
- Коммутатор отделов (для центров обработки данных) – Выполнены в виде модулей, способных обеспечивать работу нескольких протоколов. Снабжены усиленными источниками питания, имеют возможность создания пользовательских фильтров и работы виртуальных сегментов.
- Корпоративные коммутаторы – это увеличенные по мощности и пропускной способности коммутаторы отделов. Трафик может достигать скорости до 10 Гб/с. Имеется возможность создания локальных интерфейсов для организации виртуальных сетей.
Какие задачи выполняют те или иные опции в коммутаторе? Давайте рассмотрим типовые схемы эксплуатации такого оборудования.
Генерация магистрали вырожденного типа
Такая эксплуатационная схема практикуется даже в достаточно крупных сетях корпоративного типа. Огромные сегменты ЛВС подводят к портам устройства, пропускная способность которых измеряется сотнями МБ/с. В итоге, шина коммутатора работает как магистраль, что дает многократный прирост пропускной способности, не сравнимый с практикой формирования традиционных «мостов» между сегментами сети. Кроме того, магистральный способ коммутации упрощает сам процесс управления такой сетью.
Выделенный канал
Схема Dedicated Ethernet обеспечивает генерацию канала с пропускной способностью в десятки Мб/с, который используется для подключения особо важного оборудования (например, хранилища БД или файл-сервера). Причем модульная природа архитектуры коммутатора позволяет обслуживать «на высоких скоростях» и FDDI, и Fast Ethernet.
Коммутация транслирующего типа
Эта схема используется при обслуживании в рамках одной корпоративной сети нескольких протоколов (нескольких типов сетей). Причем обслуживание идет синхронно, без потери качества трансляции, что гарантирует высокую скорость обмена данными без риска возникновения перегрузок при передаче трафика между ЛВС разного типа. Ведь коммутатор осуществляет трансляцию без привязки к форматам кадров.
Режим фильтрации
Администратор, обслуживающий локальную сеть, самостоятельно распределяет концентрацию информационного потока в созданной виртуальной группе пользователей. Такой подход позволяет ограничить или запретить нежелательный доступ с других устройств и качественно улучшить производительность ЛВС. Фильтры на сетевые адреса можно устанавливать как на вход, так и на выход, а их общее количество может измеряться десятками вариантов.
Виртуальные рабочие группы и виртуальные сети
Стандартный режим эксплуатации предполагает функционирование в режиме моста. Однако, используя особое программное обеспечение, контролирующее таблицы обслуживаемых адресов, на базе портов устройства можно формировать и виртуальные рабочие группы, и виртуальные сети. Причем подобную схему можно реализовать на базе нескольких коммутаторов, контролируя их таблицы обслуживания. За счет такой схемы можно повысить скорость коммутации: ведь пакеты в одной группе (сети) будут транслироваться без маршрутизации, которую применят лишь в случае контакта со «сторонними» ЛВС.
иерархической модели сети, что помогает пользователям определить, какое оборудование оптимально использовать для решения поставленной задачи в конкретном случае.Неуправляемые коммутаторы
Неуправляемые коммутаторы (Unmanaged Switches ) D-Link являются идеальным решением для развертывания сетей небольших рабочих групп или домашних сетей (SOHO, Small-Office-Home-Office). Также их можно использовать на уровне доступа сетей малых предприятий. Эти коммутаторы просты в установке и поддерживают (в зависимости от модели) такие функции, как Plug and Play , диагностика кабеля, управление потоком ( IEEE 802.3х), автоматическое определение полярности кабелей (MDI/MDIX), возможность передачи Jumbo-фреймов и приоритизацию трафика. Технологии Green Ethernet и энергоэффективный Ethernet ( IEEE 802.3az Energy - Efficient Ethernet , EEE) позволяют снизить электропотребление коммутаторов. Поддержка передачи питания через Ethernet позволяет использовать коммутаторы для питания устройств, расположенных в труднодоступных местах или при отсутствии требуемого количества электрических розеток.
Неуправляемые коммутаторы не поддерживают функции управления и обновления программного обеспечения.
Рис.
29.1.
Неуправляемые коммутаторы D-Link представлены сериями DES- 10xxА, DES-10xxС, DES-10xxD, DES-10xxP, DES-10xxG, DGS-10xxA, DGS-10xxC, DGS-10xxD и DGS-10xxP.
Серии DES-10ххА, DES-10xxС и DES-10ххD состоят из экономичных неуправляемых коммутаторов с различным количеством портов 10/100 Мбит/с (от 5 до 24) в настольном и стоечном исполнении.
Рис. 29.2.
Серии DGS-10xxA, DGS-10xxC и DGS-10xxD включают в себя модели неуправляемых коммутаторов Gigabit Ethernet с различным количеством портов 10/100/1000 Мбит/с (от 5 до 24), выполненные в настольном и стоечном исполнении.
Коммутаторы DES-1005D/1008D, DES-1016A, DES-1005P, DGS-1005D/1008D, DGS-1005A/1008A, DGS-1008P поддерживают стандарт IEEE 802.1р и четыре аппаратных очереди приоритетов на каждом физическом порте.
Коммутаторы DES-1026G/1050G, DES-1018P/1018MP оборудованы двумя комбо-портами 1000BASE-T/SFP, что обеспечивает гибкость при подключении к магистрали сети.
В неуправляемых коммутаторах DES-1005P, DES-1018P, DES-1018MP и DGS-1008P поддерживается передача питания через медные порты Ethernet по стандарту IEEE 802.3af, в коммутаторе DES-1008P+ ? по стандарту IEEE 802.3at-2009. Коммутатор DES-1018MP обладает повышенным энергетическим потенциалом, позволяющим осуществлять питание IP -камер с функциями поворота, ИК-подсветкой, со встроенными нагревателями и вентиляторами.
Практически все серии неуправляемых коммутаторов поддерживают энергосберегающие технологии Green Ethernet и энергоэффективный Ethernet (EEE).
Обе технологии позволяют сократить расходы
на электроэнергию, при этом, не оказывая влияния на производительность
и функциональность устройств. Технология ЕЕЕ автоматически уменьшает потребление энергии в то время, когда по
каналам связи не ведется передача данных
. Технология D-Link Green
включает ряд функций, которые помогают регулировать потребление электроэнергии, основываясь на определении состояния канала связи и длины кабеля. Когда коммутатор
с поддержкой этой технологии определяет, что питание подключенного к нему компьютера отключено, то переводит соответствующий порт
в режим сохранения энергии ( power
standby mode
). Также коммутатор
может регулировать энергопотребление
путем анализа длины кабеля Ethernet
.
Так как в большинстве случаев для подключения пользователей домашних/офисных сетей используются кабели длиной менее 20 м, энергопотребление может быть снижено до 80%, благодаря чему коммутаторы выделяют меньше тепла, что увеличивает срок их эксплуатации и снижает расходы . Также данная технология подразумевает использование материалов, не наносящих вред окружающей среде.
В коммутаторах DGS-1005A/1008A, DGS-1005D/1008D реализована поддержка функции диагностики кабеля ( Cable Diagnostic ).
Обзор моделей коммутаторовРынок коммутаторов сегодня очень обширен, поэтому в этом кратком обзоре остановимся только на некоторых популярных моделях коммутаторов различного класса. Обычно коммутаторы делят в первую очередь на классы в соответствии с их областями применения - настольные коммутаторы, коммутаторы рабочих групп, коммутаторы отделов и магистральные (корпоративные коммутаторы). У каждого класса коммутаторов есть свои отличительные признаки.
Настольные коммутаторы
Фиксированное количество портов; Все порты работают на одной скорости; Используются для организации одноранговых связей высокоскоростных рабочих станций; Режим коммутации - "на лету"; Чаще всего не содержат модуля SNMP-управления, а также не поддерживают алгоритм Spanning Tree.
Пример: 3Com LinkSwitch 500.
Коммутаторы рабочих групп
Имеют по крайней мере 1 высокоскоростной порт (FDDI, Fast Ethernet, ATM); Транслируют протоколы; Как правило, управляемы по SNMP, поддерживают алгоритм Spanning Tree; Режим коммутации - с буферизацией.
Примеры: семейство 3Com LinkSwitch (кроме модели 500), SMC TigerSwitch XE, Bay Networks Ethernet Workgroup Switch.
Коммутаторы отделов и центров обработки данных
Модульное исполнение; Поддержка нескольких протоколов; Встроенные средства обеспечения отказоустойчивости: избыточные источники питания; модули hot-swap. Пользовательские фильтры; Поддержка виртуальных сегментов;
Примеры: 3Com LANplex 2500, SMC ES/1, Bay Networks LattisSwitch System 28115.
Коммутаторы магистралей зданий/кампусов
Те же свойства, что и у коммутаторов отделов; Шасси с большим количеством слотов (10 - 14); Внутренняя пропускная способность 1 - 10 Гб/с; Поддержка 1 - 2 протоколов маршрутизации (локальные интерфейсы) для образования виртуальных сетей.
Примеры: 3Com LANplex 6000, Cabletron MMAC Plus, LANNET LET-36, Cisco Catalist 5000, Bay Networks System 5000.
Коммутаторы Catalyst компании Cisco Systems
Коммутатор Catalyst 5000 представляет собой старшую модель семейства Catalyst. Это модульная, многоуровневая платформа коммутации, которая обеспечивает высокий уровень производительности, предоставляя возможность как для создания выделенных соединений в сети Ethernet со скоростями 10 и 100 Mб/с, так и для организации взаимодействия с сетями FDDI и АТМ.
Шасси Catalyst 5000 имеет 5 разъемов. В один разъем устанавливается модуль управления Supervisor Engine, который управляет доступом к коммутируемой матрице, имеющей возможность коммутации более 1 млн. пакетов в секунду. Модуль поддерживает функции локального и удаленного управления и имеет два порта Fast Ethernet, которые могут использоваться для соединения серверов сети или каскадирования устройств Catalyst 5000. Остальные разъемы могут использоваться для установки следующих модулей:
24 порта 10Base-T; 12 портов 10Base-FL; 12 портов 100Base -TX; 12 портов 100Base-FX; 1 порт DAS CDDI/FDDI (не более 3-х модулей в шасси); 1 порт 155 Мб/с АТМ (не более 3-х модулей в шасси).
Одно устройство Catalyst 5000 может поддерживать до 96 коммутируемых портов Ethernet и до 50 коммутируемых портов Fast Ethernet.
Поддерживается формирование виртуальных сетей как в пределах одного устройства Catalyst 5000, так и для нескольких устройств на основе группирования портов. Можно создать до 1000 виртуальных сетей для нескольких устройств Catalyst 5000, соединенных интерфейсами Fast Ethernet, CDDI/FDDI или ATM. Любой интерфейс Fast Ethernet может быть сконфигурирован как интерфейс InterSwitch Link (ISL) для поддержки нескольких виртуальных сетей. Интерфейс ISL - частное решение компании Cisco для передачи информации между коммутаторами о виртуальных сетях.
Все виртуальные сети поддерживают протокол IEEE 802.1d Spanning Tree для обеспечения отказоустойчивых соединений. При использовании интерфейса АТМ для соединения коммутаторов поддержка виртуальных сетей осуществляется на основе спецификации LANE через виртуальные соединения. Интерфейс FDDI поддерживает виртуальные сети с помощью спецификации 802.10.
Отличительной особенностью коммутаторов Catalyst является выполнение коммутации на 3 уровне модели OSI, что позволяет объединять виртуальные сети внутри устройства (для этого требуется дополнительное программное обеспечение).
Модуль управления коммутацией поддерживает три уровня очередей кадров с различными приоритетами, причем приоритеты назначаются для каждого порта отдельно. Это позволяет эффективно обслуживать мультимедийный трафик.
Большой буфер (по 192 Кбайта на порт) обеспечивает сохранение и передачу информации при пиковых нагрузках.
Система Catalyst 3000 представляет собой оригинальную реализацию стековой архитектуры для коммутаторов. Эта архитектура поддерживается устройствами двух типов:
Коммутатор Catalyst 3000 c 16 портами 10Base-T, одним портом AUI и двумя слотами расширения. Модули расширения могут иметь либо 1 порт 100Base-TX, либо 3 порта 10Base-FL, либо 4 порта 10Base-T, либо 1 порт ATM. Порт мониторинга осуществляет зекрализацию любого порта данных на внешний порт. Catalyst Matrix - 8-ми портовая матрица коммутация, с помощью которой можно объединить в стек до 8 коммутаторов Catalyst 3000 для создания единого коммутирующего центра.
Коммутаторы Catalyst 3000 подключаются к Catalyst Matrix через специальные 280 Мб/с порты. Производительность шины Catalyst Matryx составляет 3.84 Гб/с.
Коммутатор работает под управлением IOS и использует два алгоритма коммутации - cut-throw и store-and-forward.
Стек Catalyst 3000 поддерживает до 64 виртуальных сетей и позволяет фильтровать трафик по адресу источника и адресу назначения. Максимальное число MAC-адресов - до 10К на устройство.
Поддерживается алгоритм Spanning Tree и SNMP-управление.
Коммутатор EliteSwitch ES/1 компании SMC
Корпорация SMC (сейчас ее подразделение коммутаторов является частью компании Cabletron) разработала коммутатор EliteSwitch ES/1 как эффективный инструмент для создания внутренней магистрали сети средних размеров. Коммутатор ES/1 сочетает в себе функции высокопроизводительного коммутатора технологий Ethernet/Token Ring/FDDI и локального маршрутизатора, позволяющего создавать виртуальные сети IP и IPX на основе виртуальных коммутируемых рабочих групп. Таким образом, в одном устройстве объединены функции switching и internetworking, необходимые для построения на базе внутренней скоростной шины структурированной локальной сети. Коммутатор поддерживает и глобальные связи с топологией "точка-точка" по линиям T1/E1, позволяя связывать несколько локальных сетей, построенных на его основе, друг с другом.
Рис. 7.1. Структура коммутатора ES/1
Коммутатор ES/1 работает по технологии коммутации с буферизацией, что позволяет ему транслировать протоколы канального уровня, осуществлять пользовательскую фильтрацию, сбор статистики и локальную маршрутизацию.
Организация коммутатора ES/1
Модульный концентратор ES/1 компании SMC (рисунок 7.1) представляет собой устройство в виде корпуса-шасси с задней коммуникационной платой, на которой выполнена внутренняя шина с производительностью 800 Мб/с. Блок обработки пакетов (Packet Processing Engine) включает в себя два процессорных модуля, оснащенных высокопроизводительными RISC-процессорами AMD 29000. Один из процессоров предназначен для передачи пакетов (то есть выполняет функции коммутации), а другой осуществляет администрирование - фильтрацию на портах концентратора в соответствии с масками, введенными администратором, и управляет всей логикой работы концентратора. Оба процессора имеют доступ к общей памяти объемом 4 МБ.
Как уже отмечалось, модуль обработки пакетов коммутатора ES/1 построен на сдвоенной процессорной архитектуре, причем каждый из процессоров отвечает за свои функции. Однако в случае отказа одного из них второй процессор возьмет на себя все функции первого. При этом коммутатор в целом продолжит нормальную работу, может только несколько снизиться его производительность.
Адресная таблица концентратора позволяет сохранять до 8192 МАС-адресов.
Программное обеспечение, управляющее работой концентратора ES/1, дублируется в двух банках Flash-памяти. Во-первых, это позволяет производить upgrade новых версий программного обеспечения без прекращения выполнения концентратором своих основных функций по коммутации пакетов, а во-вторых, сбой при загрузке нового ПО из банка Flash-памяти не приведет к отказу концентратора, поскольку ПО из первого банка памяти останется в рабочем состоянии, и концентратор автоматически перезагрузит его.
В слоты концентратора вставляются сетевые коммуникационные модули, при этом реализована технология автоматической самоконфигурации plug-and-play. Каждый модуль оснащен собственным RISC-процессором, который преобразует приходящие пакеты в протокольно-независимый вид (это означает, что сохраняются только блок данных, адреса приемника и источника, а также информация о сетевом протоколе) и передает их далее по внутренней шине в блок обработки пакетов.
Отказоустойчивость работы модулей обеспечивается наличием в каждом из них специального сенсора, посылающего предупреждение на консоль оператора при приближении температуры к критической отметке. Это может произойти, например, по причине запыления воздушных фильтров. Если температура продолжает повышаться и превышает второе пороговое значение, модуль автоматически отключается от питания для предотвращения выхода из строя элементной базы. При снижении температуры модуль автоматически продолжит работу.
Важной особенностью концентратора ES/1 является встроенная система защиты от "штормов" широковещательных пакетов (broadcast storm). Программное обеспечение концентратора ES/1 позволяет установить предельную частоту прихода таких пакетов на каждый порт концентратора, в случае превышения которой широковещательные пакеты перестают передаваться в другие сегменты сети, что сохраняет их работоспособность.
Фильтрация и виртуальные рабочие группы
С помощью механизма маскирования портов администратор может создавать виртуальные рабочие группы с целью защиты от несанкционированного доступа и повышения производительности ЛВС путем перераспределения информационных потоков. Фильтрацию можно включать на входящие и/или выходящие пакеты, по MAC-адресу или по всему сегменту и так далее. Всего маска может содержать до 20-ти условий, объединенных булевыми операндами "AND" и "OR". Понятно, что каждый пакет, приходящий на порт коммутатора, должен быть дополнительно проверен на соответствие условиям фильтрации, что требует дополнительных вычислительных ресурсов и может привести к снижению производительности. То, что в ES/1 один из двух процессоров выделен для проверки условий фильтрации, обеспечивает сохранение высокой производительности коммутатора при введенных администратором масках.
Наряду с отказами оборудования, ошибки обслуживающего персонала могут нарушить корректную работу ЛВС. Поэтому особо отметим еще один интересный режим виртуальной фильтрации коммутатора ES/1. В этом режиме фильтрация физически не включается, однако ведется набор статистики пакетов, удовлетворяющих условиям фильтрации. Это дает возможность администратору ЛВС заранее прогнозировать свои действия перед физическим включением фильтров.
Коммуникационные модули концентратора ES/1
ES/1 поддерживает до пяти модулей. Можно выбрать любую комбинацию модулей для Ethernet, Token Ring и FDDI, а также для высокоскоростных линий T1/E1 и T3/E3. Все модули, включая источники питания, могут заменяться без отключения от сети и выключения питания центрального устройства. Каждый модуль поддерживает набор конфигурируемых параметров для улучшения управляемости и собирает статистику.
QEIOM (Quad Ethernet I/O Module)
К этому модулю можно подключить до четырех независимых сегментов Ethernet. Каждый сегмент может передавать и получать информацию с обычной для Ethernet производительностью 14880 пакетов в секунду. ES/1 обеспечивает связь между этими четырьмя сегментами по типу мостов и маршрутизаторов, а также и со всей остальной сетью. Эти модули поставляются с различными типами разъемов: AUI, BNC, RJ-45 (витая пара) и ST (оптоволоконный кабель).
QTIOM (Token Ring I/O Module)
Через модуль QTIOM подключается до четырех 4 или 16 Mб/c сетей Token Ring. Модуль поддерживает все основные протоколы сети Token Ring - IBM Source Routing, Transparent Bridging и Source Routing Transparent - и обеспечивает "прозрачное" взаимодействие сетей Token Ring с сетями остальных типов, например Ethernet или FDDI. Модуль поставляется в вариантах для экранированной и неэкранированной витой пары.
IFIOM (Intelligent Dual-Attached FDDI I/O Module)
Модуль IFIOM подключает волоконно-оптический сегмент сети FDDI к ES/1 и обеспечивает прозрачное взаимодействие между разными типами сетей. Он поддерживает все функции FDDI-станции с двойным подключением к кольцу (Dual Attached Station). Этот модуль также поддерживает внешний оптический переключатель (Optical Bypass Switch), что обеспечивает повышенную отказоустойчивость сети при аварийном отключении ES/1. Поставляется в различных модификациях: для одномодового и многомодового волокна и в их комбинациях.
CEIOM24 (24-Port Concentrator Ethernet I/O Module)
Этот модуль включает в себя 24-портовый концентратор Ethernet на витой паре. Он увеличивает производительность сети при стоимости, меньшей, чем стоимость аналогичного внешнего устройства. Его порты сгруппированы в единый независимый сегмент Ethernet и взаимодействуют с другими модулями через коммутатор/маршрутизатор ES/1.
HIOM (High-Speed Serial Interface I/O Module)
HIOM позволяет осуществить подключение сетей к удаленным ЛВС по высокоскоростным линиям связи по протоколу HSSI со скоростью до 52 Мб/с. Поддерживается протокол PPP.
SNMP-управляемость
Модульный концентратор ES/1 может управляться с помощью любой стандартной системы управления, базирующейся на SNMP-протоколе, в том числе: HP OpenView, IBM NetView/6000, Sun NetManager и др. Для графического представления передней панели концентратора к перечисленным консолям управления добавляются специальные программные модули компании SMC семейства EliteView. Кроме того, имеется версия программного обеспечения мониторинга и управления, работающая под Windows: EliteView for Windows.
Типовые схемы использования концентратора ES/1
Создание вырожденной магистрали (Collapsed Backbone)
Вырожденная магистраль внутри коммутатора применяется в крупных корпоративных сетях. Несколько крупных сегментов локальной сети подключаются к портам концентратора, шина которого в этом случае выполняет роль основной магистрали с пропускной способностью в сотни Мб/с. Такой подход позволяет увеличить пропускную способность сети в несколько раз по сравнению с традиционным использованием мостов на каждом сегменте сети. При этом существенно повышаются возможности централизованного управления всеми элементами корпоративной сети.
Выделенный канал Ethernet (Dedicated Ethernet)
Эта схема подключения устройств к портам коммутируемых концентраторов применяется чаще всего для создания высокоскоростной магистрали (с гарантированной пропускной способностью 10 Мб/с) между концентратором и сервером локальной сети (обычно файловым сервером или сервером баз данных). Модульные концентраторы позволяют организовать при необходимости подключение сервера по высокоскоростному каналу FDDI или Fast Ethernet.
Транслирующая коммутация
Коммутация в ES/1 основана на синхронной протокольно-независимой технологии (Synchronous Protocol Independent technology), которая поддерживает основные технологии локальных сетей, позволяя осуществлять трансляцию между кадрами различных форматов. Поэтому коммутатор ES/1 может использоваться для соединения сетей различных типов - Ethernet, Token Ring, FDDI, причем трансляция происходит со скоростью коммутации и не создает перегрузок трафика при межсетевых передачах.
Образование виртуальных групп
По умолчанию коммутатор работает в режиме моста, изучая трафик, проходящий через его порты и строя таблицу адресов сегментов. С помощью программного обеспечения EliteView администратор может в удобной графической форме определить состав виртуальных рабочих групп, куда будут входить либо локальные сегменты, если к порту ES/1 подключен концентратор или сегмент Ethernet на коаксиальном кабеле, либо отдельные рабочие станции, если они подключены к порту индивидуально выделенным каналом. Виртуальные рабочие группы могут включать различные порты как одного, так и нескольких коммутаторов ES/1.
Виртуальные сети
Наряду с образованием виртуальных изолированных рабочих групп, защищающих данные и локализующих трафик, очень полезным свойством коммутатора является возможность объединения этих групп в интерсеть с помощью внутренней маршрутизации пакетов между виртуальными сегментами, которые объявляются виртуальными сетями (IP или IPX). При этом передача пакетов между портами, принадлежащими одной сети, происходит быстро на основании коммутации пакетов, в то же время пакеты, предназначенные другой сети, маршрутизируются. Таким образом, обеспечивается взаимодействие между виртуальными рабочими группами, и в то же время выполняются все функции по защите сетей друг от друга, обеспечиваемые маршрутизаторами.
Коммутаторы локальных сетей компании 3Com
Компания 3Com занимает прочные позиции на рынке коммутаторов, выпуская широкий спектр этих устройств для всех областей применения.
Сектор коммутаторов для настольных применений и рабочих групп представляют коммутаторы семейства Link Switch. Коммутаторы для сетей отделов и магистральные коммутаторы представлены семейством LANplex. Для сетей АТМ компания выпускает коммутаторы семейства CELLplex.
Технология коммутация неэффективна без опоры на специализированные БИС -ASIC, которые оптимизированы для быстрого выполнения специальных операций. Компания 3Сom строит свои коммутаторы на нескольких ASIC, разработанных для коммутации определенных протоколов.
ASIC ISE (Intelligent Switching Engine) предназначена для выполнения операций коммутации Ethernet и FDDI, а также поддержки функций маршрутизации и управления. Используется в коммутаторах LANplex 2500, LANplex 6000 и LinkSwitch 2200. ASIC TRSE (Token Ring Switching Engine) выполняет коммутацию сетей Token Ring. Используется в коммутаторах LinkSwitch 2000 TR и LANplex 6000. ASIC BRASICA выполняет коммутацию Ethernet/Fast Ethernet. Поддерживает технологию виртуальных сетей и спецификацию RMON. Используется в коммутаторах LinkSwitch 1000 и LinkSwitch 3000. ASIC ZipChip поддерживает коммутацию ATM, а также преобразование кадров Ethernet в ячейки АТМ. используется в коммутаторах CELLplex 7000 и LinkSwitch 2700.
В следующей таблице приведены основные параметры коммутаторов семейства LinkSwitch.
Примечания: СT - режим "на лету" (cut-through); S&F - с буферизацией (store-and-forward).
Коммутатор LANplex 6012 представляет собой старшую модель коммутатора локальных сетей, предназначенную для работы на уровне магистрали корпоративной сети.
Структурная схема коммутатора LANplex 6012 приведена на рисунке 7.2.
Структура коммутатора до сих пор выдает ориентацию его ранних версий на коммутацию FDDI/Ethernet. До появления модулей, выходящих на высокоскоростную протокольно-независимую шину HSI, коммутатор использовал шины FDDI для межмодульного обмена.
Основные характеристики коммутатора LANplex 6012:
Устройство управления (отдельный модуль) поддерживает SNMP, RMON и FDDI SMT; Виртуальные сети создаются на основе: группирования портов; группирования МАС-адресов. Поддерживается IP и IPX маршрутизация (RIP): несколько подсетей на один порт; несколько портов на одну подсеть. IP- фрагментация; ASIC+RISC процессоры; Наличие функции Roving Analysis Port позволяет наблюдать за трафиком любого порта коммутатора; Поддержка алгоритма Spanning Tree; Фильтрация широковещательного шторма.
Рис. 7.2. Коммутатор LANplex 6012
Примеры АТМ-коммутаторов для локальных сетей Коммутаторы CELLplex компании 3ComКоммутатор CELLplex 7000 представляет собой модульное устройство на основе шасси, осуществляющее коммутацию до 16 портов ATM (4 модуля по 4 порта). Он предназначен для образования высокоскоростной ATM-магистрали сети путем соединения с другими ATM-коммутаторами или же для подключения высокоскоростных ATM-узлов к стянутой в точку магистрали сети на основе центра данных, имеющего порт ATM.
Коммутационный центр обеспечивает обмен данными по схеме 16(16, используя неблокирующую технологию коммутации "на лету" с общей пропускной способностью 2.56 Гб/с и поддерживая до 4096 виртуальных каналов на порт.
Пассивная внутренняя шина коммутатора обеспечивает передачу данных со скоростью до 20.48 Гб/с, обеспечивая переход в будущем на интерфейсные модули с большим количеством портов или с более скоростными портами.
Полностью избыточное шасси со сдвоенным источником питания, продублированным коммутационным центром и модульное построение делают коммутатор CELLplex 7000 отказоустойчивым устройством, подходящим для построения магистрали сети и удовлетворяющим требованиям наиболее важных приложений.
Имеются два типа интерфейсных модулей:
Модуль с 4 портами OC-3c 155 Мб/с для многомодового оптоволоконного кабеля, предназначенный для локальных связей; модуль с 4 портами DS-3 45 Мб/с - для глобальных связей.
Коммутатор поддерживает основные спецификации технологии ATM: установление коммутируемых виртуальных каналов (SVC) по спецификациям UNI 3.0 и 3.1, поддержку постоянных виртуальных каналов (PVC) с помощью системы управления, Interim Interswitch Signaling Protocol (IISP), эмуляцию локальных сетей (LAN emulation), управление перегрузками (congestion management).
Управление коммутатором реализовано для стандартов: SNMP, ILMI, MIB 2, ATM MIB, SONET MIB. Используется система управления Transcend.
Коммутатор CELLplex 7200
совмещает функции ATM-коммутатора и Ethernet-комму-
татора, одновременно позволяя ликвидировать узкие места на магистрали сети и в сетях отделов.
CELLplex 7200 обеспечивает полноскоростные Ethernet-каналы для разделяемых сегментов локальных сетей, серверов и отдельных рабочих станций, требующих повышенного быстродействия. Кроме этого, коммутатор может быть сконфигурирован с портами ATM для соединения с коммутаторами рабочих групп, ATM-серверами и рабочими станциями, а также для подключения к ATM-магистрали сети.
Коммутационный ATM-центр (8(8) совмещен с процессором Ethernet/ATM коммутации на микросхеме ZipChip. ZipChip преобразует пакеты данных Ethernet в стандартные ячейки ATM, а затем коммутирует их со скоростью до 780000 ячеек в секунду.
В отличие от модели CELLplex 7000 модель CELLplex 7200 имеет не два, а четыре типа интерфейсных модулей:
Модуль с двумя портами ATM OC-3c; модуль с двумя портами DS-3; модуль с 12 портами Ethernet и одним портом ATM OC-3c; модуль с 12 портами Ethernet и одним портом ATM DS-3.
Остальные характеристики коммутаторов CELLplex 7200 и CELLplex 7000 практически совпадают.
Коммутаторы технологии ATM LattisCell и EtherCell компании Bay Networks
Семейство продуктов, разработанных компанией Bay Networks для технологии ATM, состоит из коммутаторов LattisCell (только ATM-коммутация), коммутатора EtherCell (коммутация Ethernet-ATM), программного обеспечения ATM Connection Management System и программного обеспечения ATM Network Management Application.
Поставляется несколько моделей коммутаторов ATM, каждый из которых обеспечивает определенное сочетание физических уровней, сред передачи и возможностей резервирования источников питания.
Коммутатор EtherCell предназначен для устранения "узких мест" в рабочих группах локальных сетей, использующих традиционную разделяемую среду передачи данных технологии Ethernet. С помощью этого коммутатора можно разгрузить линии связи с серверами и маршрутизаторами. Модель 10328 EtherCell имеет 12 портов 10Base-T и прямой доступ к сети ATM. Порты Ethernet могут предоставлять выделенную полосу пропускания 10 Мб/с за счет их коммутации.
Программное обеспечение ATM Connection Management System (CMS) размещается на рабочей станции SunSPARCStation, выполняя функции координации и управления соединениями коммутатора. CMS автоматически изучает сетевую топологию и устанавливает виртуальные ATM-соединения между взаимодействующими станциями.
Программное обеспечение ATM Network Management Application, работая совместно с CMS, обеспечивает управление сетью ATM на центральной станции управления.
Модель ATM коммутатора LattisCell 10114A разработана для использования в сетях кампусов (расстояние между коммутаторами до 2 км) и представляет собой устройство, выполненное в виде автономного корпуса с фиксированным количеством портов, число которых равно 16. Для каждого порта обеспечивается пропускная способность в 155 Мб/с по многомодовому оптоволоконному кабелю. Функции физического уровня реализованы в соответствии со стандартами SONET/SDH 155 Мб/с, а также UNI 3.0
Архитектура FastMatrix обеспечивает общую внутреннюю скорость передачи данных 5 Гб/с, позволяющую производить коммутацию всех портов без блокировок. Поддерживаются функции широковещательной (broadcast) и многовещательной (multicast) передачи.
Запрос на установление соединения может быть выполнен для различных уровней качества сервиса (Quality of Service, QoS):
QoS 1 - используется для сервиса CBR (постоянная битовая скорость); QoS 2 - используется для сервиса VBR RT (переменная битовая скорость приложений реального времени); QoS 3/4 - используется для сервиса VBR, предназначенного для передачи данных локальных сетей по процедурам с установлением соединений и без установления соединений; QoS 0 - используется для сервиса UBR.
Управление устройством осуществляется также с помощью программной системы CMS, для которой необходимы: SunSPARCStation 2 или выше, Sun OS 4.1.3 или выше для невыделенного Ethernet-соединения или Solaris 2.4 для прямого ATM-соединения.
Другие модели коммутаторов LattisCell (10114R, 10114A-SM, 10114R-SM, 10114R-SM, 10114-DS3, 10114-E3, 10115A, 10115R) различаются наличием резервного источника питания, а также типом портов (общее количество портов в любой модели составляет 16). Кроме многомодовых портов, коммутаторы могут иметь одномодовые оптоволоконные порты (для сетей кампусов с расстоянием до 25 км), а также порты для коаксиального кабеля с интерфесами DS-3 (45 Мб/с) и E3 (34 Мб/с) для подключения к глобальным сетям через линии T3/E3.
Модели коммутатора EtherCell (10328-F и 10328-SM) обеспечивают коммутацию Ethernet-Ethernet и Ethernet-ATM. Эти модели имеют 12 портов 10Base-T RJ-45 и один порт прямого доступа к ATM со скоростью 10 Мб/с. Порты 10Base-T могут использоваться для предоставления полной скорости 10 Мб/с выделенной линии для высокоскоростных серверов или же для разделения ее между сегментом станций рабочей группы.
Модель EtherCell 10328-F поддерживает многомодовый оптоволоконный кабель для связи с сетью ATM на расстоянии до 2 км.
Модель EtherCell 10328-SM поддерживает одномодовый оптоволоконный кабель для связи с сетью ATM на расстоянии до 20 км.
Коммутаторы поддерживают стандарт LAN emulation, определяющий взаимодействие локальных сетей с сетями ATM на уровне протоколов канального уровня. Кроме этого, поддерживаются спецификации UNI, MIB-II, EtherCell-MIB и стандартный формат MIB компании Bay Networks.
Через ATM-порт коммутаторы EtherCell могут соединяться с портом SONET/SDH коммутатора LattisCell.
Коммутаторы EtherCell включают программу-агент HSA (Host Signaling Agent), которая является агентом-посредником для Ethernet-хостов.
Коммутаторы EtherCell поддерживают образование виртуальных групп, распределенных по ATM-магистрали сети, образованной коммутаторами LattisCell.
Коммутатор LightStream 1010 компании Cisco
Коммутатор LightStream 1010 является ATM коммутатором для образования магистралей сетей отделов или кампусов.
Коммутатор обладает общей производительностью 5 Гб/с и выполнен на базе 5-слотового шасси.
В центральном слоте устанавливается модуль управления коммутацией ATM Switch Processor (ASP), который имеет разделяемую память со скоростью доступа 5 Гб/с, полностью неблокирующую коммутационную матрицу, а также высокопроизводительный RISC-процессор MIPS R4600 100 MHz. Модуль ASP работает под управлением межсетевой операционной системы IOS, как и маршрутизаторы и коммутаторы старших моделей компании Cisco. Программное обеспечение модуля ASP может заменяться "на ходу", то есть без остановки коммутатора, что важно в условиях часто изменяющихся спецификаций ATM Forum.
Оставшиеся 4 слота используются для установки интерфейсных модулей CAM, в каждый из которых можно установить до 2-х модулей адаптеров портов PAM. Таким образом, коммутатор может иметь в максимальной конфигурации до 8 модулей PAM из следующего набора:
1 порт ATM 622 Мб/с (OC12) (одномодовый); 1 порт АТМ 622 Мб/с (OC12) (многомодовый); 4 порта ATM 155 Мб/с (OC3с) (одномодовый); 4 порта ATM 155 Мб/с (OC3с) (многмодовый); 4 порта ATM 155 Мб/с (OC3с) (по неэкранированной витой паре UTP Cat 5); 2 порта DS3/T3 45 Мб/с; 2 порта E3 34 Мб/c.
Коммутатор LightStream 1010 одним из первых в отрасли поддерживает спецификацию маршрутизации PNNI Phase 1, необходимую для маршрутизации коммутируемых соединений (SVC) в неоднородных АТМ-сетях с учетом требуемого качества обслуживания.
Поддерживаются все определенные ATM Forum виды трафика, в том числе ABR.
Для соединений "пользователь - коммутатор" используется протокол UNI 3.0 (в ближайшее время ожидается также поддержка UNI 3.1).
Коммутатор LightStream 1010 может выполнять роль центрального коммутатора в сети кампуса (рисунок 7.3).
Необходимо рассчитать, какой объем трафика будет передаваться по сети. Например, если требуется регулярно производить резервное копирование нескольких десятков или даже сотен гигабайт информации с нескольких компьютеров, будет разумно приобрести коммутатор с портами 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet). Для малых объемов трафика будет достаточно 100-мегабитного коммутатора (Fast Ethernet).
Кроме того, необходимо учитывать, какую скорость поддерживают сетевые адаптеры компьютеров и других устройств в сети. Если подавляющее большинство устройств оснащено сетевыми адаптерами Fast Ethernet 100 Мбит/с, то покупать гигабитный коммутатор не имеет смысла. Однако следует отметить, что все современные материнские платы компьютеров оснащаются интерфейсом Gigabit Ethernet.
Внутренняя пропускная способность
Внутренняя пропускная способность коммутатора показывает, какой объем трафика коммутатор сможет обрабатывать в периоды пиковой нагрузки на все порты. Данную характеристику не следует путать с суммарной пропускной способностью всех портов в дуплексном режиме. Внутренняя пропускная способность может быть меньше, особенно у коммутаторов с большим количеством портов.
Например, у 16-портового коммутатора Fast Ethernet суммарная пропускная способность портов в дуплексном режиме составляет: 16 (количество портов) x 100 Мбит/с x 2 (дуплекс) = 3,2 Гбит/с. Если внутренняя пропускная способность коммутатора меньше 3,2 Гбит/с, то он будет плохо справляться с пиковыми нагрузками и может зависать.
Наличие слотов расширения
Некоторые модели коммутаторов имеют один или несколько слотов расширения для установки модулей с дополнительными интерфейсами. Такие модули приобретаются отдельно. Это могут быть, например, модули Gigabit Ethernet, использующие витую пару или волоконно-оптический кабель.
Поддержка стандарта IEEE 802.1p (приоритезация трафика)
Если коммутатор будет использоваться в сети, где ключевое значение имеет, например, передача потокового видео с камер наблюдения, то наличие функции приоритезации трафика (Priority tags) крайне желательно. Это позволит присвоить пакетам потокового видео самый высокий приоритет, и коммутатор будет обрабатывать и передавать такие пакеты в первую очередь, благодаря чему прямая трансляция видео будет происходить без задержек и разрывов.
