Принцип работы коммутатора
Коммутатор хранит в памяти таблицу, 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 и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. 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 ещё не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.
Режимы коммутации
Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.
С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию во фрейме, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него фрейм.
Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает во фрейме только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.
Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (фреймы размером 64 байта обрабатываются по технологии store-and-forward, остальные по технологии cut-through).
Возможности и разновидности коммутаторов
Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т. п. Многие управляемые коммутаторы позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство — стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами) .Кроме того, необходимо дать определение и другим сетевым устройствам, используемым в проектировании данной сети.
Трансивер — устройство для передачи и приёма сигнала между двумя физически разными средами системы связи. Это приёмник-передатчик, физическое устройство, которое соединяет интерфейс хоста с локальной сетью, такой как Ethernet. Трансиверы Ethernet содержат электронные устройства, передающие сигнал в кабель и детектирующие коллизии.
Трансивер позволяет станции передавать в и получать из общей сетевой среды передачи. Дополнительно, трансиверы Ethernet определяют коллизии в среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями. 10Base2 и 10Base5 трансиверы подключаются напрямую к среде предачи (кабель) общая шина. Хотя первый обычно использует внутренний трансивер, встроенный в схему контроллера и Т-коннектор для подключения к кабелю, а второй (10Base5) использует отдельный внешний трансивер и AUI-кабель или трансиверный кабель для подключения к контроллеру. 10BaseF, 10BaseT, FOIRL также обычно используют внутренние трансиверы. Надо сказать, что существуют так же внешние трансиверы для 10Base2, 10BaseF, 10baseT и FOIRL, которые могут отдельно подключаться к порту AUI или напрямую или через AUI-кабель.
Вывод
Ввиду современных тенденций развития сетей и для упрощения управления, мониторинга и обслуживания проектируемой сети было решено использовать активное сетевое оборудование.
Выбор производителя сетевого оборудования
В качестве производителя сетевого оборудования для построения сети была выбрана компания Cisco systems.
В основном для КМ уровня распределения предъявляются следующие требования:
Наличие нужного количества портов для подключения пользователей и для соединения с оборудованием верхнего уровня (уровня ядра)
Нужное соотношение трафика, идущего на верхний уровень, к размеру трафика, не выходящего на верхний уровень (от одного порта КМ до другого порта этого же КМ)
Характеристики надежности, например коэффициент готовности, близкий к 1, например 0.995, и другие характеристики надежности:
First Hop Redundancy Protocol (FHRP) и/или VRRP
Gateway Load-Balancing Protocol
QoS (802.1Q/p) и дополнительные сервисы
В качестве узла здания выберем коммутатор WS-C3750G-12S-S (Catalyst 3750, 1000Base-X 12-ports (SFP), IPB).
Его основные особенности:
Высокоскоростная маршрутизация трафика: благодаря технологии Cisco Express Forwarding (CEF) серия Catalyst 3750 обеспечивает высокопроизводительную маршрутизацию трафика IP, а также имеет аппаратную поддержку маршрутизации IPv6. Поддерживается большинство протоколов маршрутизации - RIPv1, RIPv2 (в версии ПО SMI и EMI), OSPF, IGRP, EIGRP, BGPv4 (только EMI), а также PBR и протоколы маршрутизации multicast-трафика (только EMI) - PIM-SM, PIM-DM, PIM sparse-dense mode, туннелирование DVMRP.
Высокая безопасность: поддержка протокола 802.1x, функциональность Identity-Based Networking Services (IBNS), списки доступа для трафика, коммутируемого на втором уровне (VLAN ACL), на третьем и четвертом уровнях (Router ACL), а также Port-based ACLs (PACL). Для обеспечения безопасности при администрировании поддерживаются протоколы SSH и SNMPv3, а также централизованная аутентификация на TACACS+ и RADIUS серверах.
Поддержка качества обслуживания (QoS) в пределах стека: классификация трафика по полям DSCP или 802.1p (CoS), а также по исходным и конечным MAC, IP адресам или портам TCP/UDP, приоритетная очередность и очередность SRR, WTD, ограничение полосы пропускания, CIR, функция AutoQoS.
Отличная управляемость: ПО Cisco CMS, поддержка CiscoWorks, поддержка SNMP версий 1, 2, 3, Telnet, RMON, SPAN, RSPAN, NTP, TFTP.
Рис1. Характеристики Catalyst 3750
Характеристики:
Управляемость - SNMP 1, SNMP 2, RMON 2, SNMP, RMON, Telnet, SNMP 3
Потребляемая мощность - 42 Вт
Блок питания - 1 внутренний блок питания
110/230 В
50/60 Гц
Слотов для GBIС - 12 x SFP (mini-GBIC)
Дополнительные характеристики - Full duplex capability, IP-routing, DHCP support, ARP support, VLAN support,
IGMP snooping, manageab
В качестве этажных и комнатных узлов был выбран коммутатор Cisco Catalyst 2960.
Интеллектуальные Ethernet-коммутаторы Cisco Catalyst серии 2960 (Cisco Catalyst 2960 Series Intelligent Ethernet Switch) позволяют реализовать расширенные сервисы в локальных сетях крупных и средних предприятий, а также в сетях филиалов. Представители этого семейства автономных коммутаторов с фиксированной конфигурацией обеспечивают подключение рабочих мест на скоростях 10/100 Fast Ethernet и 10/100/1000 Gigabit Ethernet.