Коммутатор уровня 2

Типы коммутаторов 2-го уровня

Коммутатор 2-го уровня, также известный как коммутатор канального уровня, облегчает связь в локальной сети (LAN), соединяя несколько устройств в сети и позволяя им общаться и обмениваться информацией. Он делает это, перенаправляя данные на основе MAC-адреса кадра. При классификации коммутаторов 2-го уровня по количеству портов их можно назвать коммутаторами с 24 портами или коммутаторами с 48 портами, в зависимости от количества сетевых устройств, к которым они могут подключиться. Их также можно разделить на модели PoE и без PoE.

Коммутаторы 2-го уровня также можно классифицировать по их структуре, то есть модульные или фиксированные:

• Модульный коммутатор 2-го уровня: Модульный коммутатор состоит из различных съемных частей, известных как модули или линейные карты. Эти компоненты размещаются в шасси коммутатора с гнездами для каждого модуля. Каждый модуль имеет несколько портов для подключения к сетевым устройствам. Количество портов на модульном коммутаторе может варьироваться в зависимости от установленного модуля. Он также может предлагать различные типы портов, такие как Ethernet, Fibre Channel или различные протоколы канального уровня. Модульные коммутаторы 2-го уровня предназначены для обработки сетей высокой плотности и обслуживания крупных организаций или центров обработки данных.
• Фиксированный коммутатор 2-го уровня: Фиксированный коммутатор 2-го уровня имеет заранее определенное количество портов, постоянно интегрированных в коммутатор, как схема. В отличие от модульных коммутаторов, которые позволяют расширять и конфигурировать их с помощью сменных модулей, фиксированные коммутаторы 2-го уровня поставляются с фиксированным количеством портов, которые нельзя изменить. Эти порты используются для подключения различных сетевых устройств. Хотя количество портов может варьироваться в зависимости от различных моделей, оно остается постоянным для конкретного коммутатора. Фиксированные коммутаторы 2-го уровня идеально подходят для небольших сетей или организаций, которым требуется простое и экономичное решение коммутации.

Еще одна классификация - это управляемые и неуправляемые коммутаторы 2-го уровня:

• Управляемый коммутатор 2-го уровня: Управляемые коммутаторы предоставляют сетевым администраторам возможность управлять, настраивать и контролировать коммутатор и сеть. Эти администраторы могут отслеживать сетевой трафик, оптимизировать производительность и устранять неполадки с помощью административных функций. Управляемые коммутаторы обеспечивают высокий уровень контроля над сетью, гарантируя безопасную и эффективную передачу данных. Они необходимы для поддержания целостности и производительности сети.
• Неуправляемый коммутатор 2-го уровня: В отличие от этого, неуправляемые коммутаторы лишены этих функций управления и контроля. Они работают по принципу «подключи и работай», автоматически перенаправляя данные без какой-либо настройки или управления. Хотя неуправляемые коммутаторы просты и удобны в использовании, они предоставляют сетевым администраторам ограниченный контроль над сетью.

Особенности и функции коммутатора 2-го уровня

Коммутатор 2-го уровня, который работает на канальном уровне модели OSI, имеет несколько важных особенностей и функций, которые помогают управлять и направлять сетевой трафик.

• Переадресация кадров: Эфирные коммутаторы 2-го уровня используют MAC-адреса для переадресации кадров между портами. Когда кадр получен, коммутатор запоминает исходный MAC-адрес и порт, из которого он пришел. Затем он перенаправляет кадры только на порт, где находится целевой MAC-адрес, эффективно направляя трафик на основе MAC-адреса.
• Фильтрация кадров: Коммутатор может фильтровать кадры, то есть он может решать, какие кадры перенаправлять, а какие отбрасывать, исходя из определенных критериев или правил. Это помогает сократить ненужный сетевой трафик и повысить эффективность.
• Затопление кадров: Если коммутатор не знает порт для целевого MAC-адреса, он будет затапливать кадр на всех портах, кроме входного. Это гарантирует, что кадр может достичь своего назначения, даже если для этого требуется, чтобы все устройства получали кадр и проверяли, являются ли они предполагаемым получателем.
• Поддержка VLAN: Виртуальные локальные сети (VLAN) позволяют сегментировать сеть для повышения безопасности и производительности. VLAN - это группы устройств, которые не совместно используют физический коммутатор, но находятся в одной сети. Коммутатор 2-го уровня отвечает за реализацию VLAN с использованием стандарта IEEE 802.1Q. Он помечает эфирные кадры информацией о VLAN, чтобы устройства в VLAN могли взаимодействовать, будучи физически разделенными.
• Агрегация каналов: Это относится к объединению нескольких физических портов коммутатора в один логический канал для увеличения пропускной способности и обеспечения резервирования. Коммутатор 2-го уровня поддерживает агрегацию каналов с использованием стандарта IEEE 802.3ad, который позволяет создавать один агрегированный канал, который перенаправляет трафик с нескольких портов.
• Зеркалирование портов: Эта функция позволяет отслеживать и анализировать трафик. Сетевой коммутатор 2-го уровня перенаправляет трафик с одного порта на другой для целей мониторинга. Анализ трафика помогает при устранении неполадок в сети, оптимизации производительности и безопасности.

Области применения коммутаторов 2-го уровня

• Сегментация сети и управление трафиком:

  Коммутаторы 2-го уровня имеют решающее значение для сегментации компьютерных сетей на отдельные рабочие группы и эффективного направления трафика данных. Создавая виртуальные локальные сети (VLAN), они сегментируют сети, способствуя созданию безопасной и организованной сетевой среды. VLAN играют важную роль в сегментации сети, группируя пользователей и устройства по функциям, а не по местоположению.

  Коммутатор использует стандарт IEEE 802.1Q для присвоения идентификатора VLAN кадрам, которые он обрабатывает, помечая кадры для идентификации связанного VLAN. Затем коммутаторы направляют трафик только к соответствующим участникам VLAN, ограничивая широковещательный трафик и повышая эффективность сети. VLAN не только оптимизируют трафик данных, но и повышают безопасность сети и управление ресурсами.

  VLAN повышают пропускную способность, ограничивая широковещательные домены и обеспечивая лучший контроль над многоадресным и одноадресным трафиком, значительно повышая производительность сети. Кроме того, VLAN облегчают реализацию политик безопасности и мер контроля доступа, адаптированных к конкретным рабочим группам, за счет сегментации сети.

  Реализация VLAN позволяет организациям максимально использовать существующие сетевые ресурсы, повышать общую эффективность и создавать структурированную, безопасную сетевую среду, сохраняя при этом контроль над трафиком данных.

• Обработка многоадресного трафика:

  Коммутаторы 2-го уровня превосходно справляются с распределением многоадресного трафика, обеспечивая эффективную передачу на несколько конечных точек. Используя протокол отслеживания IGMP (Internet Group Management Protocol), они оптимизируют использование пропускной способности, контролируя обмен информацией о членстве в группах между узлами и многоадресными маршрутизаторами. Протокол отслеживания IGMP позволяет коммутатору прослушивать сообщения IGMP, более эффективно управляя многоадресным трафиком.

  Когда коммутатор 2-го уровня получает сообщение IGMP, он обновляет свою таблицу MAC-адресов, связывая многоадресную группу с портом запрашивающего узла. В результате многоадресный трафик отправляется только на порты с заинтересованными узлами, что позволяет экономить сетевые ресурсы. Кроме того, когда новый узел присоединяется к многоадресной группе, коммутатор пересылает соответствующий многоадресный трафик на этот порт, обеспечивая бесперебойную связь.

  Для многоадресной маршрутизации коммутаторы 2-го уровня полагаются на маршрутизатор, который соответствует стандарту PIM (Protocol Independent Multicast), чтобы распространять многоадресный трафик по различным подсетям. IGMP регулирует обмен запросами на членство в группах узлов и отчетами для управления потоком многоадресного трафика.

  Способность коммутатора эффективно управлять многоадресным трафиком имеет решающее значение для таких приложений, как онлайн-игры и потоковое видео, где многоадресная передача необходима для одновременной доставки контента нескольким пользователям.

• Агрегация каналов и резервирование:

  Коммутаторы 2-го уровня предлагают агрегацию каналов и резервирование, что имеет решающее значение для повышения надежности и пропускной способности сети. Агрегация каналов объединяет несколько физических портов коммутатора в один логический порт для увеличения пропускной способности и обеспечения отказоустойчивости. Эта техника позволяет администраторам создавать каналы с большей пропускной способностью между сетевыми устройствами с использованием стандарта IEEE 802.3ad или протокола управления агрегацией каналов (LACP).

  Агрегация каналов, также известная как объединение портов или EtherChannel, обеспечивает ряд преимуществ для производительности и надежности сети. Она повышает пропускную способность за счет создания одного канала с высокой пропускной способностью, что повышает скорость передачи данных. Кроме того, агрегация каналов обеспечивает резервирование, гарантируя сетевую связь в случае выхода из строя одного канала. Сеть остается работоспособной, поскольку трафик перенаправляется через другие активные каналы в группе агрегации.

  Агрегация каналов распределяет трафик между агрегированными каналами, оптимизируя поток данных и использование сетевых ресурсов. Она также упрощает управление сетью, рассматривая агрегированные каналы как одно логическое соединение, что сокращает усилия по настройке и мониторингу.

  Агрегация каналов имеет решающее значение для поддержания надежной сетевой инфраструктуры и оптимизации передачи данных, обеспечивая бесперебойную связь и эффективное использование пропускной способности.

Как выбрать коммутаторы 2-го уровня

Коммутаторы бывают разных типов и моделей с различными функциями, что может поставить покупателей в затруднительное положение при выборе коммутаторов, которые соответствуют их потребностям. Однако, учитывая следующие факторы, они могут значительно упростить процесс покупки.

Коммутаторы второго уровня являются важными компонентами сетевой инфраструктуры, предназначенные для подключения нескольких устройств в одной сети. Приобретая коммутаторы второго уровня, организациям следует определить количество портов, необходимое для подключения всех предполагаемых устройств.

Организации могут планировать расширение своих сетей в будущем; поэтому им необходимо выбрать коммутатор с достаточной пропускной способностью портов, чтобы учесть рост. Кроме того, им следует оценить требования к пропускной способности сетевых соединений и выбрать коммутаторы с достаточной пропускной способностью и скоростью передачи данных.

При покупке эфирных коммутаторов 2-го уровня организациям следует решить, нужны ли им управляемые, неуправляемые или гибридные коммутаторы. Неуправляемые коммутаторы предлагают базовую функциональность «подключи и работай». В то же время управляемые коммутаторы предоставляют расширенные функции, такие как сегментация сети, резервные источники питания, POE, удаленное управление и всесторонний контроль над конфигурацией коммутатора и политиками сети.

Гибридные коммутаторы обладают характеристиками управляемых и неуправляемых коммутаторов и могут быть[d] разделены на более мелкие подсети и назначены IP-адреса для облегчения удаленного управления. Организациям следует учитывать рабочие среды и сценарии развертывания. Например, коммутаторы PoE можно развертывать в местах без электрических розеток. С другой стороны, волоконно-оптические коммутаторы 2-го уровня можно[i] использовать для подключения сетевых устройств на большие расстояния или в местах с электрическими помехами.

Организациям следует рассмотреть возможность приобретения коммутаторов у авторитетных производителей. Исследование присутствия производителя на рынке и отзывов клиентов может помочь им принять обоснованное решение. Гарантии и послепродажное обслуживание имеют решающее значение при переходе на утверждения. Наконец, предприятиям следует проанализировать свои бюджеты и определить необходимые функции и возможности для своих конкретных вариантов использования.

Вопросы и ответы о коммутаторах L2

В1. Как отличить коммутатор 1-го уровня от коммутатора 2-го уровня?

А1. Коммутатор 1-го уровня работает на физическом уровне, а коммутатор 2-го уровня работает на канальном уровне. Первый управляет аппаратными устройствами, такими как концентраторы, кабели и разъемы, в то время как второй использует MAC-адреса для определения способа маршрутизации данных в сети.

В2. Использует ли каждый коммутатор 2-го уровня STP?

А2. Не каждый коммутатор 2-го уровня использует протокол Spanning Tree Protocol (STP). Однако коммутаторы, реализующие STP для предотвращения циклов в сетях с избыточными каналами, должны убедиться, что этот протокол включен.

В3. Какой коммутатор 2-го уровня лучше всего подходит для VLAN?

А3. Коммутатор 2-го уровня, который предпочитают для виртуальных локальных сетей (VLAN), - это Cisco Catalyst 2960-X Series, поскольку он имеет полный набор функций VLAN, что делает его надежным решением для создания и управления VLAN.

В4. Возможна ли маршрутизация на коммутаторе 2-го уровня?

А4. Нет, маршрутизация невозможна на коммутаторе 2-го уровня. Это связано с тем, что коммутаторы 2-го уровня работают на канальном уровне модели OSI и используют MAC-адреса для переадресации кадров в пределах одного сетевого сегмента. Устройства, которые выполняют функции маршрутизации, такие как присвоение IP-адресов, - это коммутаторы 3-го уровня, работающие на сетевом уровне.