Основы сетевых технологий_Лекция 6 на 24.09

Лекция 6. Технологии и устройства канального уровня
Функционирование коммутаторов локальной сети
Конструктивное исполнение коммутаторов
Технологии коммутации и модель OSI
Протоколы Spanning Tree
Виртуальные локальные сети (VLAN)
Технология PoE
Технология D-Link Green

Коммутатор локальных сетей
Коммутатор – основное активное сетевое оборудование современных локальных сетей:
Функционирует на канальном уровне модели OSI.
Одновременно устанавливает несколько соединений между разными парами портов (микросегментация).
Обеспечивает возможность работы в режиме полного дуплекса (full duplex).
Функционирование коммутаторов локальной сети

Функционирование коммутаторов локальной сети
Функции коммутаторов
Современные коммутаторы, кроме основной своей функции – передачи кадров, могут выполнять множество дополнительных функций, например:
фильтрация трафика;
поддержка виртуальных локальных сетей (VLAN);
определение и ограничение перегрузок в сети;
определение петель;
агрегирование физически соединений.

Функционирование коммутаторов локальной сети
Функционирование коммутаторов локальной сети
Коммутаторы локальных сетей обрабатывают кадры на основе алгоритма прозрачного моста (transparent bridge), который определен стандартом IEEE 802.1D.
Модель работы прозрачного моста, описанная в IEEE 802.1D определяет следующие процессы:
продвижение кадров (Forwarding);
изучение адресов (Learning);
фильтрация кадров (Filtering).
Процесс работы алгоритма прозрачного моста начинается с построения таблицы коммутации (Forwarding DataBase, FDB).

Функционирование коммутаторов локальной сети
Функционирование коммутаторов локальной сети

Функционирование коммутаторов локальной сети
Функционирование коммутаторов локальной сети
Как только в таблице коммутации появляется хотя бы одна запись, коммутатор начинает использовать ее для пересылки кадров.

Функционирование коммутаторов локальной сети
Методы коммутации
Первым шагом, который выполняет коммутатор, прежде чем принять решение о передаче кадра, является его получение и анализ содержимого. В коммутаторе может быть реализован один из трех режимов работы, определяющих его поведение при получении кадра:
коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward);
коммутация без буферизации (cut-through);
коммутация с исключением фрагментов (fragment-free).

Функционирование коммутаторов локальной сети
Методы коммутации

Классификация коммутаторов по возможности управления
Коммутаторы локальной сети можно классифицировать по возможности управления. Существует три категории коммутаторов:
Неуправляемые коммутаторы работают по общим принципам коммутации и не поддерживают возможности настройки парамеров и обновления программного обеспечения.
Управляемые коммутаторы являются сложными устройствами, поддерживающими расширенный набор функций 2 и 3 уровня модели OSI. Управление коммутаторами может осуществляться посредством Web-интерфейса, командной строки (CLI), протокола SNMP, Telnet и т.д.
Настраиваемые коммутаторы занимают промежуточную позицию между ними. Они предоставляют пользователям возможность настраивать определенные параметры сети с помощью интуитивно понятных утилит управления, Web-интерфейса, упрощенного интерфейса командной строки, протокола SNMP.

Технологии коммутации и модель OSI
Технологии коммутации и модель OSI
Коммутаторы локальных сетей можно классифицировать в соответствии с уровнями модели OSI, на которых они передают, фильтруют и коммутируют кадры.
Различают:
Коммутаторы уровня 2 (Layer 2 (L2) switch) анализируют входящие кадры, принимают решение об их дальнейшей передаче и передают их узлам назначения на основе МАС-адресов канального уровня модели OSI.
Коммутатор уровня 3 (Layer 3 (L3) switch) осуществляют коммутацию и фильтрацию на основе адресов канального (уровень 2) и сетевого (уровень 3) уровней модели OSI. Коммутаторы 3-го уровня выполняет коммутацию в пределах рабочей группы и маршрутизацию между различными подсетями или виртуальными локальными сетями (VLAN).

Конструктивное исполнение коммутаторов
Конструктивное исполнение коммутаторов
В зависимости от конструктивного исполнения (габаритных размеров), можно выделить три группы коммутаторов:
настольные коммутаторы (Desktop switch);
автономные коммутаторы, монтируемые в телекоммуникационную стойку (Rack mounted switch);
коммутаторы на основе шасси (Chassis switch).

Конструктивное исполнение коммутаторов
Настольные коммутаторы
Обычно такие коммутаторы обладают корпусом обтекаемой формы с относительно небольшим количеством фиксированных портов Fast или Gigabit Ethernet, внешним или внутренним блоком питания и небольшими ножками для обеспечения вентиляции нижней поверхности устройства.
Чаще всего коммутаторы настольного форм-фактора используются в домашних сетях или сетях небольших офисов.

Конструктивное исполнение коммутаторов
Автономные коммутаторы в стоечном исполнении
Высотой 1U обладают корпусом для монтажа в 19” стойку, встроенным блоком питания и фиксированным количеством портов. По сравнению с настольными коммутаторами, коммутаторы, монтируемые в стойку, обеспечивают более высокую производительность и надежность, а также предлагают широкий набор сетевых функций и интерфейсов.

Конструктивное исполнение коммутаторов
Коммутаторы на основе шасси
Содержат слоты, которые могут быть использованы для установки интерфейсных модулей расширения, резервных источников питания и процессорных модулей. Модульное решение обеспечивает гибкость применения, высокую плотность портов и возможность резервирования критичных для функционирования коммутатора компонентов.
Коммутаторы на основе шасси обычно составляют основу крупных сетей.