ქსელის გადამრთველი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                 ქსელის გადამრთველი

Avaya ERS 2550T-PWR, 50-პორტიანი Ethernet გადამრთველი

      ქსელის გადამრთველი (ასევე უწოდებენ გადართვის კერას, ხიდის კერას, Ethernet გადამრთველს და IEEE-ს მიერ, MAC bridge) არის ქსელური აპარატურა, რომელიც აკავშირებს მოწყობილობებს კომპიუტერულ ქსელში პაკეტების გადართვის გამოყენებით მონაცემების მისაღებად და გადამისამართება დანიშნულების მოწყობილობაზე. .

ქსელის გადამრთველი არის მრავალპორტიანი ქსელის ხიდი, რომელიც იყენებს MAC მისამართებს მონაცემების გადასატანად OSI მოდელის მონაცემთა ბმულის ფენაზე (ფენა 2). ზოგიერთ გადამრთველს ასევე შეუძლია მონაცემთა გადამისამართება ქსელის ფენაზე (ფენა 3) მარშრუტიზაციის ფუნქციების დამატებით ჩართვის გზით. ასეთი გადამრთველები საყოველთაოდ ცნობილია, როგორც layer-3 switches ან multilayer switches.

გადამრთველები Ethernet-ისთვის არის ქსელის გადართვის ყველაზე გავრცელებული ფორმა. პირველი MAC ხიდი გამოიგონა 1983 წელს მარკ კემპფმა, ინჟინერმა Digital Equipment Corporation-ის Networking Advanced Development ჯგუფის მიერ. პირველი 2 პორტიანი Bridge პროდუქტი (LANBridge 100) ამ კომპანიამ ცოტა ხნის შემდეგ წარადგინა. კომპანიამ შემდგომში გამოუშვა მრავალპორტიანი კონცენტრატორები როგორც Ethernet-ისთვის, ასევე FDDI-სთვის, როგორიცაა GigaSwitch. Digital-მა გადაწყვიტა ლიცენზირებულიყო თავისი MAC Bridge-ის პატენტი ჰონორარის გარეშე, არადისკრიმინაციული საფუძველზე, რამაც დაუშვა IEEE სტანდარტიზაცია. ეს საშუალებას აძლევდა სხვა კომპანიებს აეწარმოებინათ მრავალპორტიანი კონცენტრატორები, მათ შორის Kalpana. Ethernet თავდაპირველად იყო საზიარო წვდომის საშუალება, მაგრამ MAC ხიდის შემოღებამ დაიწყო მისი ტრანსფორმაცია ყველაზე გავრცელებულ წერტილ-წერტილ ფორმაში შეჯახების დომენის გარეშე. გადამრთველები ასევე არსებობს სხვა ტიპის ქსელებისთვის, მათ შორის Fiber Channel, Asynchronous Transfer Mode და InfiniBand.

განმეორებითი ჰაბებისგან განსხვავებით, რომლებიც ავრცელებენ ერთსა და იმავე მონაცემებს თითოეული პორტიდან და საშუალებას აძლევს მოწყობილობებს აირჩიონ მათზე მიმართული მონაცემები, ქსელის გადამრთველი სწავლობს დაკავშირებული მოწყობილობების Ethernet მისამართებს და შემდეგ მხოლოდ გადასცემს მონაცემებს მოწყობილობასთან დაკავშირებულ პორტში მიმართულია.

Cisco მცირე ბიზნესის SG300-28 28-პორტიანი Gigabit Ethernet rackmount switch და მისი შიდა

გადამრთველი არის მოწყობილობა კომპიუტერულ ქსელში, რომელიც აკავშირებს სხვა მოწყობილობებს ერთმანეთთან. მრავალი მონაცემთა კაბელი ჩართულია გადამრთველში, რათა მოხდეს კომუნიკაცია სხვადასხვა ქსელურ მოწყობილობებს შორის. გადამრთველები მართავენ მონაცემთა ნაკადს ქსელში მიღებული ქსელის პაკეტის გადაცემით მხოლოდ ერთ ან მეტ მოწყობილობაზე, რომლებისთვისაც არის განკუთვნილი პაკეტი. გადამრთველთან დაკავშირებული თითოეული ქსელური მოწყობილობა შეიძლება იდენტიფიცირებული იყოს მისი ქსელის მისამართით, რაც საშუალებას აძლევს გადამრთველს წარმართოს ტრაფიკის ნაკადი, რაც მაქსიმალურად უზრუნველყოფს ქსელის უსაფრთხოებას და ეფექტურობას.

გადამრთველი უფრო ინტელექტუალურია ვიდრე Ethernet ჰაბი, რომელიც უბრალოდ ხელახლა გადასცემს პაკეტებს ჰაბის ყველა პორტიდან, გარდა იმ პორტისა, რომელზედაც მიიღეს ეს პაკეტი, არ შეუძლია განასხვავოს სხვადასხვა მიმღები და მიაღწევს ქსელის საერთო ეფექტურობას.

Ethernet გადამრთველი მუშაობს OSI მოდელის მონაცემთა ბმულის ფენაზე (ფენა 2), რათა შექმნას ცალკეული შეჯახების დომენი თითოეული გადამრთველი პორტისთვის. გადამრთველ პორტთან დაკავშირებულ თითოეულ მოწყობილობას შეუძლია ნებისმიერ დროს გადაიტანოს მონაცემები ნებისმიერ სხვა პორტში და გადაცემები არ შეუშლის ხელს. იყოს სამაუწყებლო დომენი. გადამრთველები ასევე შეიძლება მუშაობდნენ OSI მოდელის უფრო მაღალ ფენებზე, მათ შორის ქსელის ფენაზე და ზემოთ. გადამრთველი, რომელიც ასევე მუშაობს ამ მაღალ ფენებზე, ცნობილია როგორც მრავალშრიანი გადამრთველი.

სეგმენტაცია გულისხმობს გადამრთველის გამოყენებას უფრო დიდი შეჯახების დომენის პატარებად გასაყოფად, რათა შემცირდეს შეჯახების ალბათობა და გააუმჯობესოს საერთო ქსელის გამტარუნარიანობა. უკიდურეს შემთხვევაში (ანუ მიკროსეგმენტაცია), თითოეული მოწყობილობა პირდაპირ არის დაკავშირებული მოწყობილობისთვის გამოყოფილ გადამრთველ პორტთან. Ethernet ჰაბისგან განსხვავებით, თითოეულ გადამრთველ პორტზე არის ცალკე შეჯახების დომენი. ეს საშუალებას აძლევს კომპიუტერებს ჰქონდეთ გამოყოფილი გამტარობა ქსელში წერტილიდან წერტილამდე კავშირებზე და ასევე იმუშაონ სრულ დუპლექს რეჟიმში. სრულ დუპლექს რეჟიმს აქვს მხოლოდ ერთი გადამცემი და ერთი მიმღები თითო შეჯახების დომენზე, რაც შეჯახებას შეუძლებელს ხდის.

ქსელის გადამრთველი განუყოფელ როლს ასრულებს უმეტეს თანამედროვე Ethernet ლოკალურ ქსელებში (LAN). საშუალო და დიდი ზომის LAN-ები შეიცავს უამრავ დაკავშირებულ მართულ გადამრთველს. მცირე ოფისის/სახლის ოფისის (SOHO) აპლიკაციები, როგორც წესი, იყენებენ ერთ გადამრთველს ან ყველა დანიშნულების მოწყობილობას, როგორიცაა საცხოვრებელი კარიბჭე მცირე ოფისის/სახლის ფართოზოლოვანი სერვისების წვდომისთვის, როგორიცაა DSL ან საკაბელო ინტერნეტი. უმეტეს შემთხვევაში, საბოლოო მომხმარებლის მოწყობილობა შეიცავს როუტერს და კომპონენტებს, რომლებიც დაკავშირებულია კონკრეტულ ფიზიკურ ფართოზოლოვანი ტექნოლოგიასთან.

ბევრ გადამრთველს აქვს ჩამრთველი მოდული, როგორიცაა Small Form-factor Pluggable (SFP) მოდულები. ეს მოდულები ხშირად შეიცავს გადამცემს, რომელიც აკავშირებს გადამრთველს ფიზიკურ მედიასთან, როგორიცაა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი. ამ მოდულებს წინ უძღოდა საშუალო მიმაგრების ერთეულები, რომლებიც დაკავშირებულია მიმაგრებული ერთეულის ინტერფეისებით კონცენტრატორებით და დროთა განმავლობაში განვითარდა: პირველი მოდულები იყო გიგაბიტიანი ინტერფეისის გადამყვანები, რასაც მოჰყვა XENPAK მოდულები, SFP მოდულები, XFP გადამცემები, SFP+ მოდულები, QSFP. , [14] QSFP-DD, [15] და OSFP[16] მოდულები. დამაკავშირებელი მოდულები ასევე გამოიყენება ვიდეოს გადასაცემად სამაუწყებლო აპლიკაციებში.

როლი ქსელში

გადამრთველები ყველაზე ხშირად გამოიყენება, როგორც ქსელის კავშირის წერტილი ჰოსტებისთვის, ქსელის კიდეზე. იერარქიულ ინტერნეტმოდელში და ქსელის მსგავს არქიტექტურაში, გადამრთველები ასევე გამოიყენება უფრო ღრმა ქსელში, რათა უზრუნველყონ კავშირები გადამრთველებს შორის ზღვარზე.

კომერციული გამოყენებისთვის განკუთვნილ გადამრთველებში, ჩაშენებული ან მოდულური ინტერფეისები შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ტიპის ქსელების დაკავშირებას, მათ შორის Ethernet, Fiber Channel, RapidIO, ATM, ITU-T G.hn და 802.11. ეს კავშირი შეიძლება იყოს ნებისმიერ ხსენებულ შრეზე. მიუხედავად იმისა, რომ ფენა-2 ფუნქციონალობა ადეკვატურია ერთი ტექნოლოგიის ფარგლებში სიჩქარის გადასატანად, ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგიები, როგორიცაა Ethernet და Token Ring, უფრო ადვილად შესრულდება მე-3 ფენაზე ან მარშრუტიზაციის გზით. მოწყობილობებს, რომლებიც ერთმანეთთან აკავშირებენ მე-3 ფენას, ტრადიციულად როუტერებს უწოდებენ.

სადაც საჭიროა ქსელის მუშაობისა და უსაფრთხოების დიდი ანალიზის საჭიროება, გადამრთველები შეიძლება იყოს დაკავშირებული WAN მარშრუტიზატორებს შორის, როგორც ანალიტიკური მოდულების ადგილები. ზოგიერთი მოვაჭრე უზრუნველყოფს firewall-ს,  ქსელში შეჭრის გამოვლენას,  და შესრულების ანალიზის მოდულებს, რომლებსაც შეუძლიათ გადართვის პორტებში შეერთება. ზოგიერთი ფუნქცია შეიძლება იყოს კომბინირებულ მოდულებზე.

პორტის სარკეების საშუალებით, გადამრთველს შეუძლია შექმნას მონაცემების სარკისებური გამოსახულება, რომელიც შეიძლება გადავიდეს გარე მოწყობილობაზე, როგორიცაა შეჭრის აღმოჩენის სისტემები და პაკეტის სნიფერი.

თანამედროვე გადამრთველმა შეიძლება განახორციელოს ენერგია Ethernet-ზე (PoE), რაც თავიდან აიცილებს მიმაგრებული მოწყობილობების საჭიროებას, როგორიცაა VoIP ტელეფონი ან უკაბელო წვდომის წერტილი, რომ ჰქონდეს ცალკე კვების წყარო. იმის გამო, რომ გადამრთველებს შეიძლება ჰქონდეთ ზედმეტი კვების სქემები, რომლებიც დაკავშირებულია უწყვეტი კვების წყაროსთან, დაკავშირებულ მოწყობილობას შეუძლია გააგრძელოს მუშაობა მაშინაც კი, როდესაც ოფისის ჩვეული კვების ბლოკირება არ არის.

1989 და 1990 წლებში კალპანამ წარმოადგინა პირველი მრავალპორტიანი Ethernet გადამრთველი, მისი შვიდპორტიანი

მოდულური ქსელის გადამრთველი სამი ქსელის მოდულით (სულ 36 Ethernet პორტი) და ერთი კვების წყარო

თანამედროვე კომერციული კონცენტრატორები ძირითადად იყენებენ Ethernet ინტერფეისებს. Ethernet-ის გადამრთველის ძირითადი ფუნქციაა 2 ფენის ხიდის მრავალი პორტის უზრუნველყოფა. Layer-1 ფუნქციონირება საჭიროა ყველა გადამრთველში უმაღლესი ფენების მხარდასაჭერად. ბევრი გადამრთველი ასევე ასრულებს ოპერაციებს სხვა ფენებზე. მოწყობილობას, რომელსაც შეუძლია ხიდის მეტი, ცნობილია როგორც მრავალშრიანი გადამრთველი.

ხუთპორტიანი ფენა-2 გადამრთველი მართვის ფუნქციის გარეშე

მე-2 ფენის ქსელური მოწყობილობა არის მრავალპორტიანი მოწყობილობა, რომელიც იყენებს ტექნიკის მისამართებს (MAC მისამართები) მონაცემთა დამუშავებისა და გადამისამართებისთვის მონაცემთა ბმულის ფენაზე (ფენა 2).

გადამრთველმა, რომელიც მუშაობს ქსელის ხიდად, შეიძლება ერთმანეთთან დააკავშიროს მეორე ფენის ცალკეული ქსელები. ხიდი სწავლობს თითოეული დაკავშირებული მოწყობილობის MAC მისამართს, ინახავს ამ მონაცემებს ცხრილში, რომელიც ასახავს MAC მისამართებს პორტებს. ეს ცხრილი ხშირად ხორციელდება მაღალსიჩქარიანი შინაარსის მისამართის მეხსიერების (CAM) გამოყენებით, ზოგიერთი გამყიდველი MAC მისამართების ცხრილს მოიხსენიებს, როგორც CAM ცხრილს.

ხიდები ასევე ბუფერულობენ შემომავალ პაკეტს და ადაპტირებენ გადაცემის სიჩქარეს გამავალი პორტის სიჩქარესთან. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს სპეციალიზებული აპლიკაციები, როგორიცაა საცავის არეალის ქსელები, სადაც შეყვანის და გამომავალი ინტერფეისები ერთი და იგივე გამტარუნარიანობაა, ეს ყოველთვის ასე არ არის ზოგადად LAN აპლიკაციებში. LAN-ებში, გადამრთველი, რომელიც გამოიყენება საბოლოო მომხმარებლის წვდომისთვის, როგორც წესი, კონცენტრირებს ქვედა გამტარობას და აკავშირებს უფრო მაღალ სიჩქარეს.

Ethernet-ის სათაური ჩარჩოს დასაწყისში შეიცავს ყველა ინფორმაციას, რომელიც საჭიროა გადამისამართების გადაწყვეტილების მისაღებად, ზოგიერთმა მაღალეფექტურმა გადამრთველმა შეიძლება დაიწყოს ფრეიმის გადაგზავნა დანიშნულების ადგილამდე, სანამ კვლავ იღებს ჩარჩოს დატვირთვას გამგზავნისგან. ამ ჭრის გადართვას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს შეყოვნება გადამრთველის მეშვეობით.

გადამრთველებს შორის ურთიერთკავშირი შეიძლება დარეგულირდეს გაშლილი ხის პროტოკოლის (STP) გამოყენებით, რომელიც გამორთავს ბმულებზე გადამისამართებას ისე, რომ შედეგად მიღებული ლოკალური ქსელი იყოს ხე გადართვის მარყუჟების გარეშე. მარშრუტიზატორებისგან განსხვავებით, გადაჭიმულ ხის ხიდებს უნდა ჰქონდეთ ტოპოლოგიები მხოლოდ ერთი აქტიური ბილიკით ორ წერტილს შორის. უმოკლესი ბილიკის ხიდი და TRILL (ბევრი ბმულის გამჭვირვალე ურთიერთკავშირი) არის STP-ის მე-2 ფენის ალტერნატივა, რომელიც საშუალებას აძლევს ყველა გზას იყოს აქტიური მრავალი თანაბარი ღირებულების ბილიკებით.

A rack-mounted 24-port 3Com switch

ფორმის ფაქტორები

გადამრთველები ხელმისაწვდომია მრავალი ფორმით, მათ შორის ცალკე, დესკტოპის ერთეულები, რომლებიც, როგორც წესი, განკუთვნილია სახლის ან ოფისის გარემოში გამოსაყენებლად გაყვანილობის კარადის გარეთ; თაროებზე დამაგრებული კონცენტრატორები აღჭურვილობის თაროში ან შიგთავსში გამოსაყენებლად; DIN რელსი დამონტაჟებული სამრეწველო გარემოში გამოსაყენებლად; და მცირე სამონტაჟო კონცენტრატორები, დამონტაჟებული საკაბელო არხში, იატაკის ყუთში ან საკომუნიკაციო კოშკში, როგორც ნაპოვნია, მაგალითად, ოფისის ინფრასტრუქტურის ბოჭკოში.

თაროზე დამონტაჟებული გადამრთველები შეიძლება იყოს დამოუკიდებელი ერთეული, დაწყობადი გადამრთველები ან დიდი შასის ერთეულები შესაცვლელი ხაზის ბარათებით.

კონფიგურაციის პარამეტრები

უმართავ გადამრთველებს არ აქვთ კონფიგურაციის ინტერფეისი ან პარამეტრები. ისინი ჩართულია და თამაშობენ. ისინი, როგორც წესი, ყველაზე იაფი კონცენტრატორებია და, შესაბამისად, ხშირად იყენებენ პატარა ოფისში/სახლის ოფისში. უმართავი გადამრთველები შეიძლება დამონტაჟდეს დესკტოპზე ან თაროზე.

მართულ გადამრთველებს აქვთ ერთი ან მეტი მეთოდი გადამრთველის მუშაობის შესაცვლელად. მართვის საერთო მეთოდები მოიცავს: ბრძანების ხაზის ინტერფეისს (CLI), რომელსაც წვდომა აქვს სერიული კონსოლის, telnet-ის ან Secure Shell-ის მეშვეობით, ჩაშენებული მარტივი ქსელის მართვის პროტოკოლის (SNMP) აგენტი, რომელიც საშუალებას აძლევს მართვას დისტანციური კონსოლიდან ან მართვის სადგურიდან, ან ვებ ინტერფეისი მართვისთვის. ვებ ბრაუზერი. მართული გადამრთველების ორი ქვეკლასი არის ჭკვიანი და საწარმოს მიერ მართული კონცენტრატორები.

ჭკვიანი გადამრთველები (aka intelligent switches) არის მართული გადამრთველები მართვის ფუნქციების შეზღუდული ნაკრებით. ანალოგიურად, "ვებ-მართული" კონცენტრატორები არის გადამრთველები, რომლებიც ხვდებიან საბაზრო ნიშაში უმართავ და მართულს შორის. სრულად მართულ გადამრთველზე გაცილებით დაბალი ფასით, ისინი უზრუნველყოფენ ვებ ინტერფეისს (და, როგორც წესი, არ აქვთ CLI წვდომა) და იძლევიან ძირითადი პარამეტრების კონფიგურაციის საშუალებას, როგორიცაა VLAN, პორტის სიჩქარე და დუპლექსი.

საწარმოს მართულ გადამრთველებს (ანუ მართულ გადამრთველებს) აქვთ მართვის ფუნქციების სრული ნაკრები, მათ შორის CLI, SNMP აგენტი და ვებ ინტერფეისი. მათ შეიძლება ჰქონდეთ დამატებითი ფუნქციები კონფიგურაციების მანიპულირებისთვის, როგორიცაა კონფიგურაციის ჩვენების, შეცვლის, სარეზერვო და აღდგენის შესაძლებლობა. სმარტ გადამრთველებთან შედარებით, საწარმოს გადამრთველებს აქვთ მეტი ფუნქციები, რომელთა მორგება ან ოპტიმიზაცია შესაძლებელია და ზოგადად უფრო ძვირია, ვიდრე ჭკვიანი კონცენტრატორები. საწარმოს გადამრთველები, როგორც წესი, გვხვდება ქსელებში, რომლებსაც აქვთ უფრო დიდი რაოდენობის გადამრთველები და კავშირები, სადაც ცენტრალიზებული მენეჯმენტი არის მნიშვნელოვანი დანაზოგი ადმინისტრაციულ დროსა და ძალისხმევაში. დაწყობადი შეცვლა არის საწარმოს მიერ მართული გადამრთველის ტიპი.

რამდენიმე მართული D-Link Gigabit Ethernet თაროების ჩამრთველი, დაკავშირებული Ethernet პორტებთან რამდენიმე პატჩი პანელზე მე-6 კატეგორიის პატჩი კაბელის გამოყენებით (ყველა დაინსტალირებულია სტანდარტულ 19 დიუმიან თაროში)

ცენტრალიზებული კონფიგურაციის მართვა და კონფიგურაციის განაწილება

პორტების ჩართვა და გამორთვა

დააკავშირეთ გამტარობა და დუპლექსის პარამეტრები

მომსახურების ხარისხის კონფიგურაცია და მონიტორინგი

MAC ფილტრაციის და სხვა წვდომის კონტროლის სიის ფუნქციები

Spanning Tree Protocol (STP) და Shortest Path Bridging (SPB) მახასიათებლების კონფიგურაცია

მარტივი ქსელის მართვის პროტოკოლი (SNMP) მოწყობილობის და ბმულის ჯანმრთელობის მონიტორინგი

პორტის სარკე ტრაფიკის მონიტორინგისა და პრობლემების მოგვარებისთვის

დააკავშირეთ აგრეგაციის კონფიგურაცია, რათა დააყენოთ მრავალი პორტი ერთი და იგივე კავშირისთვის მონაცემთა გადაცემის უფრო მაღალი სიჩქარისა და საიმედოობის მისაღწევად

VLAN კონფიგურაცია და პორტის დავალებები IEEE 802.1Q ტეგირების ჩათვლით

NTP (ქსელის დროის პროტოკოლი) სინქრონიზაცია

ქსელში წვდომის კონტროლის ფუნქციები, როგორიცაა IEEE 802.1X

LLDP (ბმულის ფენის აღმოჩენის პროტოკოლი)

IGMP snooping კონტროლის multicast ტრაფიკი

მოძრაობის მონიტორინგი

ძნელია ტრაფიკის მონიტორინგი გადამრთველის გამოყენებით, რადგან მხოლოდ გაგზავნის და მიმღების პორტებს შეუძლიათ ტრაფიკის დანახვა.

მეთოდები, რომლებიც სპეციალურად შექმნილია იმისთვის, რომ ქსელის ანალიტიკოსს შეეძლოს ტრაფიკის მონიტორინგი, მოიცავს:

Port Mirroring – რადგან გადამრთველის მიზანია არ გადააგზავნოს ტრაფიკი ქსელის სეგმენტებში, სადაც ეს ზედმეტი იქნება, გადამრთველზე მიმაგრებული კვანძი ვერ აკონტროლებს ტრაფიკს სხვა სეგმენტებზე. პორტის mirroring არის ის, თუ როგორ გვარდება ეს პრობლემა გადართვის ქსელებში: გარდა ფრეიმების გადამისამართების ჩვეულებრივი ქცევისა მხოლოდ პორტებისკენ, რომლითაც ისინი შეიძლება მიაღწიონ ადრესატებს, გადამრთველი გადასცემს მოცემული მონიტორინგის პორტიდან მიღებულ ფრეიმებს დანიშნულ მონიტორინგის პორტში, რაც ანალიზის საშუალებას იძლევა. მოძრაობა, რომელიც სხვაგვარად არ იქნებოდა ხილული გადამრთველის მეშვეობით.

SMON - "გადამრთველის მონიტორინგი" აღწერილია RFC 2613-ით და არის პროტოკოლი ისეთი ობიექტების კონტროლისთვის, როგორიცაა პორტის სარკე.

RMON

sFlow

ეს მონიტორინგის ფუნქციები იშვიათად არის წარმოდგენილი სამომხმარებლო კლასის გადამრთველებზე. მონიტორინგის სხვა მეთოდები მოიცავს ფენის-1 ჰაბის ან ქსელის ონკანის დაკავშირებას მონიტორინგის მოწყობილობასა და მის გადამრთველ პორტს შორის.

იხ. ვიდეო - Adding Ethernet Ports with a Network Switch