1/30. Алгоритм работы коммутатора

Коммутатор-устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафикот одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном (2) уровне модели OSI и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры (фреймы) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Так же как и Концентратор выполняет функции сетевой платы-повторителя и раздает поступающий сигнал подключенным к нему устройствам.  Физическо-практической особенностью Коммутатора перед Концентратором является целенаправленная посылка сигнала к требуемым устройствам. Это достигается специальной микросхемой, которая автоматически программирует Коммутатор. Если объяснить на пальцах, то выглядит это так: как только Коммутатор получает сигнал от подключаемого сетевого устройства (Сетевой платы, другого Коммутатора, или Концентратора) он определяет MAC-адрес (уникальный код сетевого устройства) этого устройства и держит у себя в памяти. Когда требуется передать сигнал (данные), он сопоставляет адрес получателя с адресами, сохраненными в своей памяти и направляет именно к ним, а не ко всем подключенным устройствам, в отличие от Концентратора. Автоматическое программирование происходит довольно быстро и незаметно для человека. Благодаря этой особенности Коммутатор немного более производителен нежели Концентратор и в нем реже встречаются коллизии. Кроме того, перехват чужих пакетов данных посредством снифера практически не возможен.

Линейные подлючения и каскады из Коммутаторов строятся исходя из особенностей каждой модели. Большинство современных Коммутаторов автоматически проверяет (переворачивает) несущие пары кабеля. Исходя из этого в каждом из частных случаев следует руководствоваться документацией производителя или если ее нет – то методом перебора, благо на это уходит не более двух коннекторов RJ-45 (имеется в виду переворачивание местами несущих пар кабеля).

Коммутаторы бывают различных модификаций – это касается как ручного и автоматического программирования, так и средств наблюдения за ними.

При выборе Коммутатора, следует руководствоваться текущими или будущими нуждами сети. В качестве примера скажу, что далеко не из всех Коммутаторов можно построить Каскад или, например, автоматическое программирование Коммутатора не будет соответствовать техническим нуждам. Пример необходимости применения каскада: – Когда один из участков сети должен быть не доступен для другого, который имеет доступ к внешним сетям. В данном случае придется комбинировать с Концентратором или с Коммутатором обладающим другими техническими свойствами. Пример не соответствия автоматического программирования: – Когда Коммутатор долго реагирует на смену подключенного клиента и т.п..