Выбор коммутатора для локальной сети

Любой системный администратор рано или поздно сталкивается с задачей построения или модернизации локальной сети предприятия. К такому вопросу следует подходить очень серьезно и основательно, т.к. от этого зависит дальнейшая беззаботная работа.

Как выбрать коммутатор под свои задачи, чтобы потом не покупать новый?

Коммутатор или в простонародье свитч – это сетевое устройство, которое соединяет несколько компьютеров в одну единую локальную сеть. Современные свитчи обладают очень большим рядом функций, которые очень сильно могут облегчить дальнейшую работу админа. От правильного выбора свитчей зависит функционирование всей локальной сети и работа предприятия в целом.

При выборе сетевого оборудования начинающий системный администратор сталкивается с большим количеством непонятных обозначений и поддерживаемых протоколов. Данное руководство написано с целью восполнить этот пробел знаний у начинающих.

Вводная информация

Многие до сих пор не видят разницы между свичом и хабом. Понимая, что тема уже много раз обсуждалась, все же хотелось начать именно с нее.

Несколько лет назад хаб был основным сетевым устройством, которое использовалось для построения локальных сетей. Работа хаба сводится к работе обычного повторителя, который просто пересылает полученную информацию на все порты. Получается, что всем компьютерам сети пересылается эта информация, но принимает ее только один. Хабы очень быстро "забивали" всю локальную сеть ненужным трафиком. Для построения локальной сети с помощью хабов нужно было придерживаться внегласного правила "четырех хабов". Это правило гласит о том, что нельзя использовать более 4 хабов подряд в линии, т.к. при нарушении этого правила большая вероятность возникновения "пакетного шторма" (это когда огромное количество паразитных пакетов пересылаются по сети).

Для свитчей это правило уже не актуально, т.к. современные свитчи даже начального уровня в ходе работы формируют таблицу коммутации, набирая список MAC-адресов, и согласно нее осуществляют пересылку данных. Каждый свитч, после непродолжительного времени работы, "знает" на каком порту находится каждый компьютер в сети.

Далее жаргонное слово свитч будет заменено на коммутатор, дабы придать этой публикации более серьезный вид.

При первом включении, таблица коммутации пуста и коммутатор начинает работать в режиме обучения. В режиме обучения работа свича идентична работе хаба: коммутатор, получая поступающие на один порт данные, пересылает их на все остальные порты. В это время коммутатор производит анализ всех проходящих портов и в итоге составляет таблицу коммутации.

Особенности, на которые следует обратить внимание при выборе коммутатора

Чтобы правильно сделать выбор при покупке коммутатора, нужно понимать все обозначения, которые указываются производителем. Покупая даже самое дешевое устройство, можно заметить большой список поддерживаемых стандартов и функций. Каждый производитель сетевого оборудования старается указать в характеристиках как можно больше функций, чтобы тем самым выделить свой продукт среди конкурентов и повысить конечную стоимость.

Распространенные функции коммутаторов:

• Количество портов. Общее количество портов, к которым можно подключить различные сетевые устройства.

Количество портов лежит в диапазоне от 5 до 48.

Базовая скорость передачи данных. Это скорость, на которой работает каждый порт коммутатора. Обычно указывается несколько скоростей, к примеру, 10/100/1000 Мб/сек. Это говорит о том, что порт умеет работать на всех указанных скоростях. В большинстве случаев коммутатор поддерживает стандарт IEEE 802.3 Nway автоопределение скорости портов.

При выборе коммутатора следует учитывать характер работы подключенных к нему пользователей.

Внутренняя пропускная способность. Этот параметр сам по себе не играет большого значения. Чтобы правильно выбрать коммутатор, на него следует обращать внимание только в паре с суммарной максимальной скоростью всех портов коммутатора (это значение можно посчитать самостоятельно, умножив количество портов на базовую скорость порта). Соотнося эти два значения можно оценить производительность коммутатора в моменты пиковой нагрузки, когда все подключенные пользователи максимально используют возможности сетевого подключения.

Для правильного выбора коммутатора следует учитывать, что в действительности внутренняя пропускная способность не всегда соответствует значению, которое заявлено производителем.

Автосогласование между режимами Full-duplex или Half-duplex. В режиме Full-duplex данные передаются в двух направлениях одновременно. При режиме Half-duplex данные могут передаваться только в одну сторону одновременно. Функция автосогласования между режимами позволяет избежать проблем с использованием разных режимов на разных устройствах.

Автоопределение типа кабеля MDI/MDI-X. Это функция автоматически определят по какому стандарту был "обжат" кабель витая пара, позволяя работать этим 2 стандартам в одной ЛВС.

При выборе коммутатора следует отдавать предпочтение устройствам поддерживающим стекирование, т.к. в будущем эта функция может оказаться полезной.

Возможность установки в стойку. Это означает, что такой коммутатор можно установить в стойку или в коммутационный шкаф. Наибольшее распространение получили 19 дюймовые шкафы и стойки, которые стали для современного сетевого оборудования неписанным стандартом.

Большинство современных устройств имеют такую поддержку, поэтому при выборе коммутатора не стоит акцентировать на этом большого внимания.

Количество слотов расширения. Некоторые коммутаторы имеют несколько слотов расширения, позволяющие разместить дополнительные интерфейсы. В качестве дополнительных интерфейсов выступают гигабитные модули, использующие витую пару, и оптические интерфейсы, способные передавать данные по оптоволоконному кабелю.

Размер таблицы MAC-адресов. Это размер коммутационной таблицы, в которой соотносятся встречаемые MAC-адреса с определенным портом коммутатора. При нехватке места в коммутационной таблице происходит затирание долго не используемых MAC-адерсов. Если количество компьютеров в сети много больше размера таблицы, то происходит заметное снижение производительности коммутатора, т.к. при каждом новом MAC-адресе происходит поиск компьютера и внесение отметки в таблицу.

При выборе коммутатора следует прикинуть примерное количество компьютеров и размер таблицы MAC-адресов коммутатора.

Flow Control (Управление потоком). Управление потоком IEEE 802.3x обеспечивает защиту от потерь пакетов при их передаче по сети. К примеру, коммутатор во время пиковых нагрузок, не справляясь с потоком данных, отсылает отправляющему устройству сигнал о переполнении буфера и приостанавливает получение данных. Отправляющее устройство, получая такой сигнал, останавливает передачу данных до тех пор, пока не последует положительного ответа от коммутатора о возобновлении процесса. Таким образом два устройства как бы "договариваются" между собой когда передавать данные, а когда нет.

Так как эта функция присутствует почти во всех современных коммутаторах, то при выборе коммутатора на ней не следует акцентировать особого внимания.

Jumbo Frame. Наличие этой функции позволяет коммутатору работать с более большим размером пакета, чем это оговорено в стандарте Ethernet.

После приема каждого пакета тратится некоторое время на его обработку. При использовании увеличенного размера пакета по технологии Jumbo Frame, можно существенно сэкономить на времени обработки пакета в сетях, где используются скорости передачи данных от 1 Гб/сек и выше. При меньшей скорости большого выигрыша ждать не стоит.

Технология Jumbo Frame работает только между двумя устройствами, которые оба ее поддерживают.

При подборе коммутатора на этой функции не стоит заострять внимание, т.к. она присутствует почти во всех устройствах.

Power over Ethernet (PoE). Эта технология передачи электрического тока для питания коммутатора по неиспользуемым проводам витой пары. Стандарт IEEE 802.af.

Встроенная грозозащита. Некоторые производители встраивают в свои коммутаторы технологию защиты от гроз. Такой коммутатор следует обязательно заземлить, иначе смысл этой дополнительной функции отпадает.

Читайте о новинках железа, новости компьютерных компаний и будите всегда в курсе последних достижений.

Какие коммутаторы бывают?

Помимо того, что все существующие коммутаторы различаются количеством портов (5, 8, 16, 24 и 48 портов и т.д.) и скоростью передачи данных (100Мб/сек, 1Гб/сек и 10Гб/сек и т.д.), коммутаторы можно так же разделить на:

Неуправляемые свичи – это простые автономные устройства, которые управляют передачей данных самостоятельно и не имеющие инструментов ручного управления. Некоторые модели неуправляемых свичей имеют встроенные инструменты мониторинга (например некоторые свичи Compex).

Такие коммутаторы получили наибольшее распространение в "домашних" ЛВС и малых предприятиях, основным плюсом которых можно назвать низкую цену и автономную работу, без вмешательства человека.

Минусами у неуправляемых коммутаторов является отсутствие инструментов управления и малая внутренняя производительность. Поэтому в больших сетях предприятий неуправляемые коммутаторы использовать не разумно, так как администрирование такой сети требует огромных человеческих усилий и накладывает ряд существенных ограничений.

Управляемые свичи – это более продвинутые устройства, которые также работают в автоматическом режиме, но помимо этого имеют ручное управление. Ручное управление позволяет очень гибко настроить работу коммутатора и облегчить жизнь системного администратора.

Основным минусом управляемых коммутаторов является цена, которая зависит от возможностей самого коммутатора и его производительности.

Абсолютно все коммутаторы можно разделить по уровням. Чем выше уровень, тем сложней устройство, а значит и дороже. Уровень коммутатора определяется слоем на котором он работает по сетевой модели OSI.

Для правильного выбора коммутатора Вам потребуется определиться на каком сетевом уровне необходимо администрировать ЛВС.

Разделение коммутаторов по уровням:

1. Коммутатор 1 уровня (Layer 1). Сюда относятся все устройства, которые работают на 1 уровне сетевой модели OSI – физическом уровне. К таким устройствам относятся повторители, хабы и другие устройства, которые не работают с данными вообще, а работают с сигналами. Эти устройства передают информацию, словно льют воду. Если есть вода, то переливают ее дальше, нет воды, то ждут. Такие устройства уже давно не производят и найти их довольно сложно.
2. Коммутатор 2 уровня (Layer 2). Сюда относятся все устройства, которые работают на 2 уровне сетевой модели OSI – канальном уровне. К таким устройствам можно отнести все неуправляемые коммутаторы и часть управляемых.

Коммутаторы 2 уровня работают с данными ни как с непрерывным потоком информации (коммутаторы 1 уровня), а как с отдельными порциями информации – кадрами (frame или жарг. фреймами). Умеют анализировать получаемые кадры и работать с MAC-адресами устройств отправителей и получателей кадра. Такие коммутаторы "не понимают" IP-адреса компьютеров, для них все устройства имеют названия в виде MAC-адресов.

Коммутаторы 2 уровня составляют коммутационные таблицы, в которых соотносят MAC-адреса встречающихся сетевых устройств с конкретными портами коммутатора.

Коммутаторы 2 уровня поддерживают протоколы:

• IEEE 802.1p или приоритизация (Priority tags). Стандарт IEEE 802.1p позволяет отсортировать весь трафик на пакеты по степени важности, выставив приоритеты. Более приоритетные пакеты, имеющие более высокую важность, будут отправляться в первую очередь.

Например, весьма логично дать высокий приоритет пакетам VoIP и низкий — пакетам FTP.

IEEE 802.1q или виртуальные сети (VLAN). Протокол IEEE 802.1q позволяет внутри одной физической сети построить несколько отдельных логических сетей (виртуальных сетей).

Разделить существующую ЛВС на виртуальные сети можно:

• присвоив уникальный идентификатор VLAN каждому порту коммутатора, при этом порты коммутаторов с одним номером будут находиться в одной виртуальной сети;
• присвоив каждому MAC-адресу, внесенному в коммутационную таблицу, уникальный номер VLAN;
• присвоив уникальный идентификатор VLAN после прохождения аутентификации, при использовании протокола 802.1x.

IEEE 802.1d Spanning Tree Protocol (STP), в задачи которого входит приведение всей ЛВС к древовидной структуре.

Данный протокол, по большому счету, используется для повышения отказоустойчивости всей ЛВС. Структура ЛВС изначально строится с избыточным количеством линий связи. "Лишние" линии связи, во избежании закольцовывания, данный протокол временно отключает, приводя всю структуру ЛВС к древовидному виду. При обрыве действующей линии связи протокол самостоятельно ищет новый кратчайший путь, восстанавливая тем самым работу ЛВС в целом.

IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) более усовершенствованный стандарт IEEE 802.1d, который обладает более высокой устойчивостью и меньшим временем "восстановления" линии связи.

IEEE 802.1s Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) является наиболее современным протоколом, учитывающим все достоинства и недостатки предыдущих решений.

IEEE 802.3ad Link aggregation for parallel links или агрегирование каналов используется для повышения пропускной способности канала. Фактически это объединение нескольких портов в один высокоскоростной порт с суммарной скоростью объединенных портов. Максимальная скорость определена стандартом IEEE 802.3ad и составляет 8 Гбит/сек.

Коммутатор 3 уровня (Layer 3). Сюда относятся все устройства, которые работают на 3 уровне сетевой модели OSI – сетевом уровне. К таким устройствам относятся все маршрутизаторы, часть управляемых коммутаторов, а так же все устройства, которые умеют работать с различными сетевыми протоколами: IPv4, IPv6, IPX, IPsec и т.д. Коммутаторы 3 уровня целесообразнее отнести уже не к разряду коммутаторов, а к разряду маршрутизаторов, так как эти устройства уже полноценно могут маршрутизировать, проходящий трафик, между разными сетями. Коммутаторы 3 уровня полностью поддерживают все функции и стандарты коммутаторов 2 уровня. С сетевыми устройствами могут работать по IP-адресам. Коммутатор 3 уровня поддерживает установку различных соединений: pptp, pppoe, vpn и т.д.

Коммутатор 4 уровня (Layer 4). Сюда относятся все устройства, которые работают на 4 уровне сетевой модели OSI – транспортном уровне. К таким устройствам относятся более продвинутые маршрутизаторы, которые умеют работать уже с приложениями. Коммутаторы 4 уровня используют информацию, которая содержится в заголовках пакетов и относится к уровню 3 и 4 стека протоколов, такую как IP-адреса источника и приемника, биты SYN/FIN, отмечающие начало и конец прикладных сеансов, а также номера портов TCP/UDP для идентификации принадлежности трафика к различным приложениям. На основании этой информации, коммутаторы уровня 4 могут принимать интеллектуальные решения о перенаправлении трафика того или иного сеанса.

Чтобы правильно подобрать коммутатор Вам нужно представлять всю топологию будущей сети, рассчитать примерное количество пользователей, выбрать скорость передачи данных для каждого участка сети и уже под конкретную задачу начинать подбирать оборудование.

Управление коммутаторами

Интеллектуальными коммутаторами можно управлять различными способами:

• через SSH-доступ. Подключение к управляемому коммутатору осуществляется по защищенному протоколу SSH, применяя различные клиенты (putty, gSTP и т.д.). Настройка происходит через командную строку коммутатора.
• через Telnet-доступ к консольному порту коммутатора. Подключение к управляемому коммутатору осуществляется по протоколу Telnet. В результате мы получаем доступ к командной строке коммутатора. Применение такого доступа оправданно только при первоначальной настройки, т. к. Telnet является незащищенным каналом передачи данных.
• через Web-интерфейс. Настройка производится через WEB-браузер. В большинстве случаев настройка через Web-интерфейс не дает воспользоваться всеми функциями сетевого оборудования, которые доступны в полном объеме только в режиме командной строки.
• через протокол SNMP. SNMP – это протокол простого управления сетями.

Администратор сети может контролировать и настраивать сразу несколько сетевых устройств со своего компьютера. Благодаря унификации и стандартизации этого протокола появляется возможность централизованно проверять и настраивать все основные компоненты сети.

Чтобы правильно выбрать управляемый коммутатор стоит обратить внимание на устройства, которые имеют SSH-доступ и протокол SNMP. Несомненно Web-интерфейс облегчает первоначальную настройку коммутатора, но практически всегда имеет меньшее количество функций, чем командная строка, поэтому его наличие приветствуется, но не является обязательным.

1. sashakrasnoyarsk#
   5 Март, 07:26

Ничто не служит вечно, так что замена будет в любом случае. Так что выбирать раз и навсегда не получается, а выбор в любом случае происходит между возможностями, надёжностью и ценой.

sashakrasnoyarsk: Ничто не служит вечно, так что замена будет в любом случае. Так что выбирать раз и навсегда не получается, а выбор в любом случае происходит между возможностями, надёжностью и ценой.

Про вечность никто и не говорит.

Просто в российских реалиях развертывание ЛВС, скажем на крупном предприятии, идет в несколько этапов, т.к. денег на все никто не дает. Поэтому продумывание на перед (сроком на 5 лет) просто необходимо. Да и если коммутатор, скажем, Cisco 2960 будет установлен, то через 5 лет его менять точно ни придется.

Такое оборудование меняется в 2 случаях: в случае поломки и в случае нехватки мощности/функционала/защиты.

что бы я без вас делал…..

спасибо статья очень полезная

Cisco’ки тоже железяки, не нужно их боготворить, касяков хватает, а на работе похерилась без возможности ремонта ровно через 4 года, денег в своё время за эту хрень отдали порядочно, выгодней в средних сетях обходиться не управляемыми комутаторами и серваком-маршрутизатором (хорошие сетевухи выгодней нем циску брать и система гибче).

Спасибо, очень помогла статья).

Отличная статья. Спасибо.

Хорошая статья, примеров бы по больше в каких случаях используется тот или иной комутатор. Они (примеры) есть но не везде.

Спасибо, статья очень помогла!

Спасибо, хорошая статья, рассказано все на простом и понятном языке.

Спасибо! Очень понятно и доступно все написано

Отличная статья, мало кто может так одекватно сформулировать,, Уважуха автору…

добрый день, у меня вопрос по зеркалированию, в характеристиках некоторых коммутаторов пишется “поддерживается” а в других “поддерживается один к восьми” например. Мне нже нужно чтобы можно было все порты зеркалировать на один, подходит ли мне первый вариант (поддерживается) или нужно уточнять у производителей ?

Большое спасибо. Стал вопрос о расширении организации и вы единственные кто реально дал ответ на такой простой ответ, но сложный для тех кто не сталкивался с такими простыми вещами

Огромное спасибо автору! Написана куча “умных” книг, толщиной в 5 сантиметров, в которых на 7 странице перестаешь что-либо понимать вообще. Здесь же автор написал 10 абзацев, в которых объяснил если не всё, то почти всё предельно ясно, просто и грамотно. Вот кому надо книги писать и деньги на этом зарабатывать, а не всяким проходимцам, которые только копипастят западные стандарты, худо-бедно-криво их переведя.

Сейчас передо мной тоже стоит задача выбора коммутатора. Спасибо огромное за статью, действительно очень четко и ясно! С настройками у меня очень часто бывали проблемы в работе, не хватает знаний, как я предполагаю.

Спасибо за статью. Нашел не мало полезного в статье.

Большое спасибо за прекрасную статью, все разложено от и до, сейчас редко найдешь информмацию такого качества.

Сейчас, во время всевозможных гаджетов и электронных девайсов, которые переполняют среду обитания обычного человека, актуальна проблема – как эти все интеллектуальные устройства увязать между собой. Почти в любой квартире есть телевизор, компьютер/ноутбук, принтер, сканер, звуковая система, и хочется как-то скоординировать их, а не перекидывать бесконечное количество информации флешками, и при этом не запутаться в бесконечных километрах проводов. Та же самая ситуация касается офисов – с немалым количеством компьютеров и МФУ, или других систем, где нужно увязать разных представителей электронного сообщества в одну систему. Вот тут и возникает идея построения локальной сети. А основа грамотно организованной и структурированной локальной сети – сетевой коммутатор.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Коммутатор, или свитч – прибор, объединяющий несколько интеллектуальных устройств в локальную сеть для обмена данными. При получении информации на один из портов, передает ее далее на другой порт, на основании таблицы коммутации или таблицы MAC-адресов. При этом процесс заполнения таблицы идет не пользователем, а самим коммутатором, в процессе работы – при первом сеансе передачи данных таблица пуста, и изначально коммутатор ретранслирует пришедшую информацию на все свои порты. Но в процессе работы он запоминает пути следования информации, записывает их к себе в таблицу и при последующих сеансах уже отправляет информацию по определенному адресу. Размер таблицы может включать от 1000 до 16384 адресов.

Для построения локальных сетей используются и другие устройства – концентраторы (хабы) и маршрутизаторы (роутеры). Сразу, во избежание путаницы, стоит указать на различия между ними и коммутатором.

Концентратор (он же хаб) – является прародителем коммутатора. Время использования хабов фактически ушло в прошлое, из-за следующего неудобства: если информация приходила на один из портов хаба, он тут же ретранслировал ее на другие, «забивая» сеть лишним трафиком. Но изредка они еще встречаются, впрочем, среди современного сетевого оборудования выглядят, как самоходные кареты начала 20-го века среди электрокаров современности.

Маршрутизаторы – устройства, с которыми часто путают коммутаторы из-за похожего внешнего вида, но у них более обширный спектр возможностей работы, и ввиду с этим более высокая стоимость. Это своего рода сетевые микрокомпьютеры, с помощью которых можно полноценно настроить сеть, прописав все адреса устройств в ней и наложив логические алгоритмы работы – к примеру, защиту сети.

Коммутаторы и хабы чаще всего используются для организации локальных сетей, маршрутизаторы – для организации сети, связанной с выходом в интернет. Однако следует заметить, что сейчас постепенно размываются границы между коммутаторами и маршрутизаторами – выпускаются коммутаторы, которые требуют настройки и работают с прописываемыми адресами устройств локальной сети. Они могут выполнять функции маршрутизаторов, но это, как правило, дорогостоящие устройства не для домашнего использования.

Самый простой и дешевый вариант конфигурации домашней локальной сети средних размеров (с количеством объектов более 5), с подключением к интернету, будет содержать и коммутатор, и роутер:

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ

При покупке коммутатора нужно четко понимать – зачем он вам, как будете им использоваться, как будете его обслуживать. Чтобы выбрать устройство, оптимально отвечающее вашим целям, и не переплатить лишних денег, рассмотрим основные параметры коммутаторов:

• Вид коммутатора– управляемый, неуправляемый и настраиваемый.

Неуправляемые коммутаторы – не поддерживают протоколы сетевого управления. Наиболее просты, не требуют особых настроек, стоят недорого: от 440 до 2990 рублей. Оптимальное решение для маленькой локальной сети. Со сборкой локальной сети на их основе справится даже человек, далекий от этих дел – требуется лишь купить сам коммутатор, кабели необходимой длины для подключения оборудования (лучше, в виде патч-корда, т.е. «с вилками» в сборе – не забудьте перед покупкой осмотреть оборудование, к которому будет подключаться кабель, и уточнить, какой именно тип разъема вам понадобится), ну и собрать саму сеть. Простейшая настройка описана в документации к устройству.

Управляемые коммутаторы – поддерживают протоколы сетевого управления, обладают более сложной конструкцией, предлагают более широкий функционал – с помощью WEB-интерфейса или специализированных программ ими можно управлять, прописывая параметры подключенной к ним сети, приоритеты отдельных устройств и пр. Именно этот тип коммутаторов может заменять маршрутизаторы. Цена на такие устройства колеблется в диапазоне от 2499 до 14490 рублей. Данный вид коммутаторов представляет интерес для специализированных локальных сетей – видеонаблюдение, промышленная сеть, офисная сеть.

Настраиваемые коммутаторы – устройства, которые поддерживают некоторые настройки (к примеру – конфигурирование VLAN (создание подгрупп)), но все равно во многом уступают управляемым коммутаторам. Настраиваемые коммутаторы могут быть как управляемыми, так и неуправляемыми.

• Размещение коммутатора – может быть трех типов:

1. Настольный – компактное устройство, которое можно просто разместить на столе;
2. Настенный – небольшое устройство, которое, как правило, можно расположить как на столе, так и на стене – для последнего предусмотрены специальные пазы/крепления;
3. Монтируемый на стойку – устройство с предусмотренными пазами для монтажа в стойку сетевого оборудования, но которое, как правило, также можно расположить на столе.

• Базовая скорость передачи данных – скорость, с которой работает каждый из портов устройства. Как правило, в параметрах коммутатора указывается сразу несколько цифр, к примеру: 10/100Мбит/сек – это означает, что порт может работать и со скоростью 10Мбит/сек, и 100Мбит/сек, автоматически подстраиваясь под скорость источника данных. Представлены модели с базовой скоростью:

1. 10/100Мбит/сек;
2. 10/100/1000Мбит/сек;
3. 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек.

• Общее количество портов коммутатора – один из основных параметров, в принципе именно он больше всего влияет конфигурацию локальной сети, т.к. от него зависит, какой количество оборудования вы сможете подключить. Диапазон лежит в пределах от 5 до 48 портов. Коммутаторы с количеством портов 5-15 наиболее интересны для построения маленькой домашней сети, устройства с количеством портов от 15 до 48 ориентированы уже на более серьезные конфигурации.

• Количество портов со скоростью 1Гбит/сек – порты, поддерживающие скорость 100Мбит/сек, бывает до 48;
• Количество портов со скоростью 1Гбит/сек – порты, поддерживающие скорость 1Гбит/сек – что особенно актуально для высокоскоростной передачи данных, бывает до 48;
• Поддержка РоЕ – если такой параметр есть, то означает, что подключенное к порту с этой опцией устройство можно питать по сетевому кабелю (витой паре), при этом никакого влияния на передающийся сигнал информации не оказывается. Функция особенно привлекательна для подключения устройств, к которым нежелательно, либо невозможно подводить дополнительный кабель питания – к примеру, для WEB-камер.
• SFP-порты – порты коммутатора для связи с устройствами более высокого уровня, либо с другими коммутаторами. По сравнению с обычными портами могут поддерживать передачу данных на более дальние расстояния (стандартный порт с RJ-45 разъемом и подключенным кабелем «витая пара» поддерживает передачу в пределах 100м). Такой порт не оснащен приемо-передатчиком, это только слот, к которому можно подключить SFP-модуль, представляющий из себя внешний приемо-передатчик для подключения нужного кабеля – оптического, витой пары.

• Скорость обслуживания пакетов – характеристика, обозначающая производительность оборудования, и измеряющаяся в миллионах пакетов в секунду – Мррs. Как правило, подразумеваются пакеты размеров 64 байта (уточняется производителем). Величина этой характеристики различных устройств лежит в пределах от 1,4 до 71,4 Мррs.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

• маленькая домашняя локальная сеть, включающая, к примеру, несколько компьютеров, принтер, телевизор и музыкальный центр (при условии, что все оборудование поддерживает сетевое подключение);

• локальная сеть предприятия/офиса, с большим количеством компьютеров и офисной техники;

• системы «умный дом» – с подключением огромного множества датчиков, контролирующих все по желанию хозяина – начиная с котла отопления, и заканчивая крышкой унитаза;

• системы видеонаблюдения – если система велика, камер много, то помимо контроллера для подключения всех камер целесообразно использовать коммутатор;

• промышленные локальные сети, объединяющие датчики, контролирующие процесс производства и диспетчерские центры, откуда идет непосредственное управление технологическим процессом.

СТОИМОСТЬ

Ценовой разброс различных устройств велик – от 440 до 27999 рублей.

От 440 до 1000 рублей обойдутся простые устройства неуправляемого типа, с общим количеством портов до 5 штук, с наличием у некоторых устройств портов 1 Гбит/сек.

В сегменте от 1000 до 10000 рублей будут устройства как управляемого, так и не управляемого типов, с количеством портов до 24 портов, с возможностью РоЕ, с наличием SFP-порта.

За стоимость от 10000 до 27999 рублей вы сможете приобрести высокопроизводительное устройство, для высокоемких сетей.

Планирование и создание сетевой инфраструктуры не простая задача, поскольку необходимо принять во внимание много факторов. На практике большинство организаций не планируют модернизацию локальной сети, чтобы подготовиться к будущим нагрузкам, новым приложениям и сервисам. Но в тот день, когда вы захотите развернуть в сети, к примеру, голосовой сервис, то требования с сетевому оборудованию могут оказаться выше чем возможности оборудования.

Чтобы выбрать правильное решение и подготовиться к будующим задачам, потребуется не только подумать про QoS, вокруг которого обычно много дискуссий, но рассмотреть другие немаловажные параметры.

1. Безопасность – при разворачивании голосового сервиса в сети, коммутаторы должны обладать различными функциями обеспечения безопасности, которые защитят от MAC-флуда, поддельных DHCP серверов, ARP спуфинга и прочими атаками, которые могут исходить от злоумышленников.
2. Скорость – при прохождении голоса через несколько коммутаторов каждый хоп привносит некую задержку. Кроме непосредственно функции приема и отправки Ethernet пакетов, коммутатор должен уметь осуществлять коммутацию без буферизации пакетов. Аплинки и порты подключения серверов должны быть минимум гигабитными, в то время как портов 100Мб/с вполне хватит для подключения ноутбуков и рабочих станций.
3. Надежность – долгое среднее время наработки на отказ (MTBF), хорошо протестированный и обкатанный код, хорошая поддержка от производителя в случае возникновения программной или аппаратной проблемы.
4. Управляемость – коммутаторы должны управляться удаленно, предоставлять информацию по SNMP, хранить журналы работы и ошибок, конечно же быть гибко конфигурируемыми. Графический интерфейс отличная вещь, но нет ничего более простого у быстрого чем интерфейс командной строки для настройки, диагностики и восстановления работоспособности.
5. Достаточная мощность – коммутаторы должны быть способны обеспечить питанием PoE все подключенные устройства. Большинство коммутаторов не могут обеспечить питанием все порты при высоком уровне потребления подключенных устройств.
6. Электропитание и охлаждение – поскольку большинство IP телефонов получают питание (PoE) от коммутатора, о здесь приходится внимательно походить к выбору ИБП и охлаждения. Обычный коммутатор потребляет порядка 60 Вт, а IP телефон порядка 15 Вт. 48 портовый коммутатор к подключенными ко всем его портам телефонами потребует порядка 600 Вт. Установите несколько таких коммутаторов в шкаф и Вам потребуется не только мощный ИБП, но и хорошая система охлаждения.
7. Отказоустойчивость – Единственный элемент в отказоустойчивой и грамотно построенной сети сети, который может быть точкой отказа – это коммутаторы уровня доступа. Если коммутатор выходит из строя, то подключение к сети потеряют те устройства, которые к нему подключены, но все остальные должны работать вне зависимости от этого сбоя. В большинстве случаев это подразумевает наличие минимум двух аплинков от шкафа с коммутаторами уровня доступа к ядру сети, наличие горячего резерва или контракта SmartNet.

Отличным примером, иллюстрирующим, то что мы прогоаорили выше является Cisco Campus Network for High Availability Design Gide. На схеме ниже видны и аплинки для обеспечения отказоустойчивости и приемлемые точки отказа.

Когда соблюдены все требования к сети, в которой будут развернуты голосовые сервисы, это как правило обозначает, что сеть готова к будущим задачам и проектам. Вы сможете смело подключеть к сети IP камеры системы видеонаблюдения, беспроводные точки доступа и другие устройства которые могут существенно загрузить сеть.

Конечно же, возможно построить сеть не на Cisco, а на любом другом оборудовании, но у Cisco есть множество разных удобных инструментов, которые существенно упрощают работу с сетью и от которых тяжело отказаться. К примеру, один из наиболее полезных инструментов это Cisco Discovery Protocol, который позволяет видеть какие другие CDP устройства и где подключены в сети. Я использую эту возможность постоянно при работе с сетью чтобы определить местонахождение устройств в сети.

Подводя итоги по тем основным параметрам, которые для нас важны в сетевых коммутаторах, мы можем взглянуть на основные линейки коммутаторов Cisco, которые применяются в малом и крупном бизнесе.

Серия Cisco Catalyst 2960 – очень разнообразная, универсальная и наиболее популярная серия коммутаторов. Все комутаторы этой серии (кроме линейки 2960-XR) – Layer 2, то есть не имеют функций маршрутизации. Прекрасная серия 24 портовых моделей со скоростью портов 10/100 и поддержкой POE имеют гигабитные аплинки и возможность стекирования до 8 коммутаторов. Установив трансиверы в нижний и верхний из группы стекируемых коммутаторов, возможно подключить их оптическим кабелем к ядру сети и тем самым добиться высокой отказоустойчивости.

Серия Cisco 3560 – похожа на 2960, но имеет больше различных возможностей. К примеру поддержка Layer 3 и несколько различных версий ОС IOS. IP Base поддерживает статическую маршрутизацию, EIGRP stub, но нет поддержки многоадресной маршрутизации. IP Services включает в себя весь набор функций маршрутизации. IP Advanced Services плюс к этому поддерживают протокол IPv6.

Cisco 3750 – похожи на 3650, за исключением одного существенного различия. Серия 3750 имеет два StackWise разъема на задней части коммутатора, позволяющим объединять до 9 коммутаторов в составе единого коммутационного блока на скорости 32Гбит/сек. Такой кластер управляется как один большой коммутатор, а аплинк порты на разных коммутаторах могут быть объединены в EtherChannel для достижения их большей производительности. Если вы хотите собрать недорогое ядро сети, то небольшой кластер из коммутаторов серии 3750 будет отличным решением. Но нужно помнить, что пропускная способность в 32 Гбит/сек может быть ограничением и не позволит полноценно работать больше чем с 20 серверами в сети.

Cisco 4500 – серия модульных коммутаторов, разработанных для применения на уровне доступа. Внутренняя структура оптимизирована для подключения большого количества пользователей и мощных аплинков. Шасси коммутаторов выпускаются в 4х вариантах: на 4 слота – 4503-E, на 6 слотов – 4506-E, на 7 слотов – 4507R+E и 10 слотов – 4510R+E. При этом возможно добиться отказоустойчивасти Supervisor для 7 и 10 слотовых шасси. В ближайшее время Cisco обещали wireless конвергенцию (20G wireless). Отличительная особенность – высокая масштабируемоть до 384 портов 10/100/1000 Мбит/с PoE/PoE+/UPoE, до 96 портов SFP+ и до 192 портов SFP.

Серия Cisco 3560E – версия E коммутаторов 3560 обозначает, что они они имеют гигабитные порты для подключения компьютеров и 10G порты аплинков. В них так же могут быть установлены два источника питания, что позволит обеспечить питанием все 48 портов при самом высоком уровне потребления со стороны абонентских устройств.

Серия Cisco 3750E – гигабитные коммутаторы с 10G аплинками и StackWise+ для объединения в стэк. StackWise+ в два раза производительнее чем StackWise (64Гбит/сек), и поддерживает возможность локальной коммутации внутри одного коммутатора, в то время как в StackWise все пакеты, адресованные внутри коммутатора, будут проходят по всему кольцу стека.

Серия Cisco Catalyst 6500 – прекрасный модульный коммутатор для задач организации ядра сети и подключения серверов. Коммутатор имеет три бэкплейна, поэтому имеет смысл обратить внимание на скорость работы супервизора и лезвий, прежде чем принять решение.

В шасси коммутатора возможно установить как CEF256, работающие на скорости 8Гбит/сек или CEF720, скорость которых уже 20Гбит/сек.

• Коммутатор Cisco Catalyst 6500 может быть поставлен с опцией Distributed routing или dCEF. Обычно в ней нет необходимости, за исключением применения коммутатора в особенно нагруженных и сложных сетях.
• Наиболее оптимальный и надежный метод установки 6500 – использование одного шасси 6509 с двумя источниками питания, redundant supervisor engines, двумя гигабитными платами 6748 для подключения серверов и двумя платами 6748 для подключения коммутаторов уровня доступа через оптические аплинки.
• Cisco 6509 не имеет ограничений по установки лезвий(плат) – любая плата может быть установлена в любой слот. Шасси 6913 имеет больше слотов, но только нижние четыре могут быть использованы для установки плат формата CEF720, а верхние семь для установки плат CEF256 или более старых.
• Зачастую предпочитают использовать шасси 6500 только как коммутатор, вынося функции маршрутизации, брандмауэра, wifi контроллера и другие функции на отдельные устройства. Но данная платформа позволяет разворачивать такие модули как ACE, IPS или файрвол на своей базе, если это требуется для решения определенной технической задачи.

Несколько примеров правильного дизайна сети:

1. При количестве хостов в сети между 500 и 2000, стоит установить 6500 в ядро сети. При этом стэк из 3750 или 2960 с гигабитными аплинками в ядро сети использовать в качестве коммутаторов уровня доступа.
2. Для сети где имеется от 100 до 500 хостов, будет целесообразно использовать стэк из коммутаторов 3750E или 3750 для построения ядра сети а стэк коммутаторов 2960 для подключения хостов. Этот вариант приемлем для многих организаций.
3. Для небольших сетей, где работает менее 100 хостов – хорошим решением будет применение двух коммутаторов 3750 для организации ядра сети, а серию 2960 использовать как коммутаторы доступа. Если цена является решающим фактором – стоит реализовать отказоустойчивый стэк из Cisco Catalyst 2960.

Варианты неоптимального применения, которые мы видели:

1. Использование одного Cisco Catalyst 3750 в качестве коммутатора доступа. Это не оптимально, поскольку основное преимущество 3750 заключается в системе StackWise, и если коммутатор только один или вам не требуется стекирование, то нужно выбирать другую серию.
2. Добавление опции dCEF в коммутаторы 6500, в то время как функции роутинга практически не используются. Или наоборот, использование 6500 в качестве маршрутизатора, тогда как его пиковая производительность никогда не будет достигнута при включении и использовании всех функций маршрутизации на супервизоре.
3. Ошибки в проектировании, когда фактическая потребляемая электрическая мощность меньше расчетной. Обычно это происходит из-за использования недостаточно мощных блоков питания или подключения слишком большого количества PoE устройств.

Одно из очень полезных устройств для увеличения надежность подсистемы коммутации – это резервные блоки питания. Устройства или эллементы с движущимися механическими частями ломаются чаще, таким образом, одна из наиболее часто отказывающих деталей в коммутаторах это блоки питания и их вентиляторы охлаждения.

Практически любой коммутатор Cisco и большинство моделей маршрутизаторов имеют разъем DC для подключения подключения постоянного тока. Используйте его в качестве резервного источника питания.

Так Cisco RPS675 может использоваться как резервный источник питания для многих моделей оборудования Cisco. Он имеет два блока питания и может обеспечить электропитанием до шести различных устройств через порты DC, тем самым обеспечит их работу даже в случае отключения основной электропитающей сети. Но будьте внимательны при выборе и заказе питающих кабелей. Есть комплект, предназначенный для коммутаторов E серий и второй комплект для всех остальных устройств.

Комплексно решая задачу по проектированию и обновлению сети, приходится учитывать множество факторов, и разница между хорошим решением и плохим, как правило выясняется при внимательном рассмотрении деталей. При разумном подходе, вряд ли кто-то захочет получить дешевое решение, которое будет неспособно решить задачи компании в последующие несколько лет и потребует дополнительного вложения денег в обновление или замену. С другой стороны, никто не хочет переплачивать за излишне дорогое и громоздкое решение.

Поэтому наилучший способ проектировать свою сеть совместно с партнером производителя, который регулярно продает и внедряет подобные системы. Грамотный партнер всегда обладает наиболее полной и актуальной информацией по продуктам, имеет богатый опыи внедрения и сможет порекомендовать лучшее решение для нужд и задач заказчика. Думаю, что партнер, продавший оборудование, зачастую может рекомендовать лучшее решение чем инженеры производителя, поскольку он несет ответственность за общую работоспособность решения перед заказчиком.