начинается с распределительной коробки, в которую мы вскоре последовательно соберем все провода, а потом будем их подключать.

Нам нужен блок питания, который с помощью проводов и устройств защиты будет подавать электрический ток на распределительную коробку.
Любая электрическая цепь должна быть защищена от токов короткого замыкания. Также должна быть возможность включать или отключать подачу электричества в эту цепь. В нашем примере все эти функции выполняет одно устройство – двухполюсный автоматический выключатель.

Напряжение на нем уже есть, так что запитать нашу распределительную коробку не составит труда.Для этого необходимо проложить провод от автоматического выключателя до распределительной коробки.

Запас провода для подключения лучше оставить с запасом в 10-15 сантиметров, так будет удобнее подключать провода и подключать оборудование.

Далее нам понадобятся две розеточные коробки (монтажные гильзы), в которые мы будем устанавливать выключатели.

Теперь прокладываем провод от первой монтажной втулки до распределительной коробки.

Потом со второго.

Последней необходимой деталью схемы является осветительный элемент (лампа, люстра, бра), который будет включаться и выключаться из разных мест с помощью наших выключателей. В нашем примере мы используем для этих целей обычный патрон лампы, он максимально наглядно продемонстрирует работу освещения в цепи.
Вносим провод для дальнейшего подключения осветительного элемента.

Все элементы готовы, будем их соединять.

Соединительные элементы схемы переключателя

Продолжаем разбирать тему схемы подключения сквозного выключателя.На этом этапе нам нужно соединить элементы схемы.

Сюда входят:

• выключатель
• переключатель проходной – 2 шт.
• лампа

Начнем с подключения к двухполюсному выключателю проводов, идущих к распределительной коробке. Подготавливаем провода, снимаем внешнюю изоляцию.

Отмеряем для подключения нужное количество проводов, зачищаем провода и подключаем. Более подробно рассмотрено подключение двухполюсной машины.

Перед проведением работ по подключению проводов к токоведущим контактам и клеммам, во избежание поражения электрическим током, отключаем полное электроснабжение квартиры. Убеждаемся в отсутствии напряжения, с помощью, и только после этого приступаем к работе.

Обратите внимание на цвет проводов, синий ноль, белая фаза. Верх и низ машины должны совпадать. Провод заземления желтый с зеленой полосой, в нашем примере мы его не используем, изолируем и откладываем в сторону.

Наши переключатели имеют вставные контакты, и для их подключения требуется 1 сантиметр зачищенной жилы каждого провода. Обычно на задней панели коммутатора есть схема подключения проводов. Стрелка вверху обозначает подходящий или отходящий контакт фазного провода, а стрелки под контактами, по которым фаза будет переключаться по двум отходящим проводам.

В нашем примере фаза белая. Подключаем его к верхнему подходящему (исходящему) контакту.Синий и желтый с зеленой полосой подключаем к переключающим контактам, подключать какой не важно.

Устанавливаем в розетку (монтажную втулку).

Второй сквозной переключатель подключается так же, как и первый.

Коммутаторы установлены. Подробнее о том, как подключить другие элементы электропроводки (розетки, выключатели с подсветкой и без нее, люстры и лампы), вы можете увидеть.

Переходим к подключению электрического патрона. Так же зачищаем провода и подключаем. Провод заземления желтый с зеленой полосой не используем, изолируем изолентой и откладываем в сторону. Как вариант, его можно использовать в качестве заземления корпуса светильника, если он металлический, особенно это актуально в помещениях с повышенной влажностью.

Все элементы готовы и подключены.

Подключение проводов в цепи проходного переключателя

В нашей коробке четыре провода, давайте еще раз пройдемся по ним:

• Фонарь (лампочка с цоколем).

Начнем с того, что перережем питающий провод и провод идущий к лампочке, снимем внешнюю изоляцию.

Нам не нужны заземляющие жилы, желтые с зелеными полосами, поэтому сразу изолируем их изолентой.

Зачищаем все остальные провода, снимаем изоляционный слой, голая жила должна получиться 3,5-4 сантиметра.

Убираем лишние провода внутри распределительной коробки, чтобы они нам не мешали.

Соединяем вместе, скручивая, два синих провода.

Теперь готовим провода, идущие к переключателю 1 и 2. Снимаем внешнюю изоляцию.

Здесь нам понадобятся все три жилы каждой проволоки. Убираем по 3,5-4 сантиметра.

Подключаем провод питания белой фазы к одному из проводов белой фазы переключателя. Вы можете использовать любой белый провод обоих переключателей 1 и 2, не принципиально.

Второй оставшийся белый фазовый провод переключателя подключается к белому фазному проводу лампочки.

Теперь подключаем коммутационные провода, фаза по ним будет ходить то тут, то там. Скрутите два желтых провода вместе.

Цепь выключателя готова.

Проверка работы

Вкручиваем лампочку в патрон.

Подаем напряжение на выключатель. Включаем (поднимаем рычаг вверх), на цепь подается напряжение.

Включаем первый сквозной выключатель, схема подключения в рабочем режиме, лампочка горит, выключатель выключаем, две лампочки выключены.Мы пробуем наоборот. Все работает. Хочу обратить ваше внимание на то, что в отличие от того, на котором есть правило настройки вверх и вниз, на переключателях такой разницы нет. Его можно включить или выключить в любом положении.

Отключаем электричество. Для этого просто переведите рычаг автоматического выключателя в нижнее положение. Убеждаемся в отсутствии напряжения, используя для этого индикатор напряжения. Все скрутки изолируем изолентой.

Ставим их в распределительную коробку.

Схема укомплектована, протестирована и готова к использованию.

Цепь выключателя.

Схема автоматического выключателя, сделанная своими руками, спасла нас:

• поиск и вызов электрика – 200 руб.
• установка двухполюсного выключателя – 300 руб.
• установка внутренней распределительной коробки – 550 руб.
• соединение проводов в распределительной коробке методом скрутки – 300 руб.
• установка и подключение светильника, люстры (450 руб. За 1 светильник, люстру от 800 руб.) – средняя цена 600 руб.
• установка розетки (Кирпичная стена 200 руб – 1 шт), у нас 2 шт – 400 руб
• установка выключателя проходного скрытого монтажа (1 шт. По 200 руб.), У нас 2 шт – 400 руб.
• прокладка открытого провода на высоту до 2 метров (35 рублей – 1 метр), например возьмем 4 метра – 140 рублей
• прокладка провода открытая с высоты более 2 метров (50 рублей -1 метр), например возьмем 15 метров – 750 рублей
• рубка стен 19 метров (120 руб – 1 метр) – 2280 руб

Общая экономия составила: 5920 рублей

Стоимость услуг по электромонтажным работам Вы можете посмотреть

Приятного использования! Надеюсь, эта информация была вам полезна.

Сквозной переключатель значительно расширяет возможности пользователя по управлению осветительными приборами. Конструкция и схема подключения проходного выключателя позволяет управлять одним осветительным прибором или группой светильников из нескольких мест. Он широко применяется в зданиях, отдельных помещениях и сооружениях различного назначения с большими площадями.

Использование проходных выключателей в доме

С помощью проходных выключателей на разных концах стадиона, концертного зала или других крупных объектов вы можете включить все освещение на входе.Если нужно выйти из конструкции с противоположной стороны, возвращаться к выключателю, которым был включен свет, не нужно – на другом выходе такой же проходной выключатель. Электрические схемы со сквозными переключателями позволяют управлять освещением из нескольких разных мест.

Такие схемы подключения очень удобно использовать в подземных переходах, тоннелях; Все чаще схемы с проходными выключателями используются в частных домах и на лестничных маршах в подъездах многоэтажных домов.

Конструкция и принцип работы

Переключатель сквозного действия по внешнему виду ничем не отличается от обычных изделий. Существенное отличие заключается в конструкции контактной группы, которая спрятана внутри корпуса. Простой выключатель замыкает и размыкает электрическую цепь на одном проводе. Схема подключения сквозного переключателя, при изменении положения клавиш размыкает одну цепь и сразу замыкает другую. Принцип переворота контактов схемы позволяет переключателям работать попарно для управления одним и тем же источником света.По техническому решению такой элемент в схеме было бы правильно называть не проходным переключателем, а переключателем. Профессиональная терминология уже сформировалась, и изменения могут внести только большую путаницу, поэтому все остается как есть.

При перекидывании контактов проходного переключателя одна секция цепи освещения размыкается, а другая замыкается. Схема подключения сквозного переключателя изменена так, чтобы любой из переключателей был готов включить или выключить свет.Сквозной переключатель можно использовать только вместе с другим. На самом деле можно подключить к схеме сквозной переключатель, чтобы он работал как простой, но тогда смысл всех элементов его конструкции теряется.

Просмотры

Как и обычные выключатели, вводы делятся в зависимости от типа проводки: для внешней проводки, для скрытой проводки.

По конструкции контактные клеммы: винтовые клеммы, пружинные клеммы.

По количеству ключей:

• одноклавишный;
• двухклавишный;
• трехклавишный.

У них все как у обычных выключателей, разница в конструкции и работе контактной группы. Принцип одноклавишного проходного переключателя заключается в переводе входного контакта на один из двух выходных контактов. Как и трехклавишные переключатели, в своем корпусе содержат 2 или 3 исполнения контактной группы одноклавишного переключателя.

Подключить сквозной коммутатор просто, все можно сделать сам. Меняется количество контактов, ключей, размеры переключателей, принцип действия остается прежним.

Схема устройства одно-, двух- и трехкнопочных переключателей

• Одноклавишный переключатель имеет одну входную клемму и две выходные клеммы;
• переключатель двухкнопочный – два входа и четыре выхода;
• Трехкнопочный переключатель – три входных клеммы и шесть выходных клемм.

Управление освещением из 2-х мест

Управление одним осветительным прибором или группой светильников возможно из двух мест: это могут быть бра в коридоре или фонарные столбы вдоль садовой дорожки… Вам понадобится обычная схема для подключения сквозного переключателя, точнее с двумя сквозными однокнопочными переключателями, потому что они работают только парами. На этом примере легче всего понять, как работают сквозные переключатели. На рисунке ниже показано, как выполнить схему.

Схема включения сквозных переключателей

Фаза от сети 220 В подключается к входной клемме одного из проходных переключателей, его выходные клеммы соединены с выходом второго.Остается свободная входная клемма второго переключателя, он подключен к осветительному прибору. Второй контакт осветительного прибора подключается к нулевым сетям. На схеме видно, что лампа находится в выключенном состоянии, при изменении положения контактной группы любого переключателя на нее подается ток. Следующий переключатель на одном из двух переключателей разрывает цепь, лампа гаснет.

Ближе к реальным условиям на схеме монтажа изображена разводка кабелей и проводов в.Согласно требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок) в этом случае используется кабель с тремя медными жилами:

• красный – фазный;
• синий – 0;
• желто-зеленый – провод массы.

Разъединение кабелей и проводов в распределительной коробке

Схема разделена на четыре участка цепи:

1. Кабель питания 220 В: от выключателя в распределительном щите к коробке;
2. кабель от одного проходного переключателя до коробки включения;
3. кабель от другого переключателя к распределительной коробке;
4. кабель от осветительного прибора до распределительной коробки.

В коробку вставлено четыре кабеля.

Требования к цвету проводов в соответствии с их функциональным назначением полностью выполняются только на двух участках. От распределительного щита и светильника до коробки при размыкании контактов проходных выключателей они выполняются частично. Допускается использование проводов любого цвета. Если запутались, проверьте в циферблатном режиме или другом измерителе … Фазный (красный) провод необходимо подключить к входным контактам переключателей.

Для управления двумя группами освещения используется схема подключения двухклавишного проходного переключателя. Если человек поймет, как подключать, он разберется, как подключить тройной выключатель.

Схема подключения двухклавишного проходного переключателя

Управление освещением из 3 мест

Переключатель поперечной подачи требуется для управления освещением из трех мест. Вы можете установить его в любом удобном для использования месте. В схеме перекрестный переключатель включен между обычными сквозными переключателями.Их можно использовать на лестничных маршах, для освещения дворов и других объектов по желанию заказчика.

Перекрестный переключатель несложно сделать своими руками, для этого нужно немного переделать двухклавишный проходной переключатель. На выходные контакты ставятся две перемычки, а две клавиши объединены в одну, можно просто приклеить одну к другой. Приклеивать нужно так, чтобы монтажные отверстия на клавишах совпадали со штырями на переключателе. Зазор между клавишами можно компенсировать картонной прокладкой, на которую с двух сторон необходимо приклеить пластиковые полоски.

В магазинах есть готовая продукция, не нужно изобретать велосипед, просто купите и доставьте.

Схема управления освещением из 3 мест

На схемах А1 и А2 (внизу) показаны разные варианты подключения, но функциональное назначение остается прежним – соблюдается принцип спаривания перекидных контактов.

Варианты подключения кроссоверного переключателя

В случаях, когда осветительный элемент представляет собой большую люстру с двумя группами лампочек или всего двумя рядами бра вдоль длинного коридора, необходимо использовать двухклавишные проходные и перекрестные переключатели.Схема немного сложнее, но видно, что работает тот же принцип переворота контактов. Когда источник света выключается одним из переключателей, контакты замыкают цепи других переключателей.

Схема находится в таком состоянии, что при нажатии любой клавиши этой группы ламп ток течет на контакты ламп. На основе этих схем управление освещением из четырех и более мест может быть выполнено путем установки дополнительных перекрестных переключателей.

Схема подключения четырех выключателей

Пример использования

Для ситуации, когда нужно пройти в дом через темный двор, идеально подойдет схема с проходными выключателями в двух местах.В частном доме несложно реализовать этот проект своими руками. В коридоре рядом с распределительным щитом нужно установить распределительную коробку и один проходной выключатель. Второй – необходимо поставить внутрь на заборе возле ворот, можно использовать установленные вдоль дорожки фонарные столбы в качестве осветительных приборов. В крупных магазинах электротоваров немало вариантов с оригинальной декоративной отделкой.

Подключение должно быть выполнено, как описано выше. Кабели от уличного выключателя и между опорами под землей рекомендуется прокладывать в пластиковых трубах… Необязательно закапывать глубоко, 30-40 см для защиты от механических повреждений будет достаточно. Нет смысла учитывать глубину промерзания в каждом регионе, это не водопровод, медные провода не промерзнут.

Как подключиться. Видео

Как подключить сквозной коммутатор по всем правилам можно посмотреть в этом видео.

Изучив принципы работы схемы с двумя однокнопочными переключателями и собрав своими руками, вы можете без посторонней помощи приступить к редактированию более сложных схем с двухкнопочными переключателями в трех местах или трехклавишными – в в двух местах, если необходимо.

Link Pass-Through | Ethernet к Fiber Tech Note

Медиаконвертеры Fast Ethernet и медиаконвертеры 10/100

Perle объединяют существующий стандарт 802.3 с собственной функцией Link Pass-Through для обеспечения прозрачного соединения.

С помощью Link Pass-Through состояние медного приемника 100BASE-TX передается на оптоволоконный передатчик 100BASE-FX.Типичный сценарий может заключаться в том, что кабель к важному удаленному файловому серверу случайно отсоединяется от его интерфейса Ethernet. Медиаконвертер обнаруживает потерю медного канала и затем разрывает оптоволоконное соединение. В сочетании с функцией сбоя на дальнем конце удаленный медиаконвертер, подключенный к коммутатору Fast Ethernet, теперь может передавать состояние сбоя соединения с файловым сервером по коммутатору, который затем может отправлять оповещение SNMP в свою корпоративную систему NMS для принятия корректирующих мер. может иметь место.

Сбой на дальнем конце (FEF) – это стандарт IEEE 802.3u, разработанный для помощи оптоволоконным устройствам в обнаружении сбоев в оптоволоконном канале. В случае сбоя канала в соединении оптоволоконного приемника медиаконвертер передаст шаблон сигнала сбоя на дальнем конце по своему оптоволоконному соединению передачи 100BASE-FX. Медиаконвертер непрерывно контролирует оптоволоконное соединение 100BASE-FX на предмет наличия действительного сигнала. Как только проблема с оптоволокном устранена, медиаконвертер перестает передавать FEF.

Действия, выполняемые медиаконвертером при получении индикации сбоя на дальнем конце, зависят от настройки переключателя Link Pass-Through. При включенном сквозном канале сигнал FEF, полученный на его оптоволоконном приемнике, заставит медиаконвертер отключать медный канал, чтобы конечное устройство знало, что оптоволоконный канал не полностью функционирует.

Поэтому при рассмотрении медиаконвертера Fast Ethernet для важных сетевых каналов очень важно, чтобы медиаконвертер мог прозрачно отображать условия на всем оптоволоконном соединении.

Гигабитные медиаконвертеры и медиаконвертеры 10/100/1000

Dual Gigabit, используемые медиаконвертерами, обычно отключают оптоволоконный интерфейс с помощью автосогласования с условием состояния удаленной неисправности, если сторона 1000Base-T отключена, но если оптоволоконный порт выйдет из строя, медный порт останется активным. Это означает, что устройства, подключенные к порту 1000Base-T, не будут знать о неисправности оптоволоконного канала.Медиаконвертеры со встроенными процессорами, такие как гигабитные медиаконвертеры Perle, могут обеспечивать необходимую сигнализацию с удаленным узлом, обеспечивая постоянную прозрачность.

Переключатель режима соединения, предусмотренный на медиаконвертерах, определяет поведение медных и оптоволоконных портов в различных условиях. В положении по умолчанию «Нормальное» медиаконвертер будет работать в соответствии с естественным поведением автосогласования гигабитного трансивера (с включенным автосогласованием оптоволокна), описанным выше.Если пользователь желает, чтобы медный порт отражал состояние оптоволоконного порта, переключатель режима связи можно поместить в Smart. Link Pass-Through Режим – расширенная функция, которая обеспечивает точное отражение того, что происходит на другом порте. Smart Link Pass-Through выполнит это независимо от того, включено или отключено автосогласование оптоволокна.

Несмотря на то, что большинство гигабитного оптоволоконного оборудования поддерживает согласование оптоволоконных сетей, некоторое оборудование было развернуто еще до того, как стандарты Gigabit были полностью ратифицированы.Чтобы разместить это оборудование и при этом сохранить прозрачность соединения, гигабитные медиаконвертеры Perle также предоставляют оптоволоконный кабель . Функция предупреждения о неисправности .

с автосогласованием оптоволокна, отключенным и отказом оптоволокна Включен переключатель оповещения , в случае отказа линии оптоволоконного приемника оптоволоконный передатчик будет отключен, предупреждая удаленный узел об отказе оптоволокна

Резюме

Если ваш проект преобразования среды передачи из Ethernet в оптоволокно включает в себя ссылки, которые критически важны для вашей работы, важно, чтобы Используемые преобразователи достаточно интеллектуальны, чтобы должным образом отражать условия на всех участках канала и обеспечивают полную прозрачность канала для конечных точек сетевого оборудования.

1. Базовая работа коммутатора – коммутаторы Ethernet [Книга]

Коммутаторы Ethernet связывают устройства Ethernet вместе путем ретрансляции кадров Ethernet между устройствами, подключенными к коммутаторам. Перемещая кадры Ethernet между портами коммутатора , коммутатор связывает трафик, переносимый отдельными сетевыми соединениями, в более крупную сеть Ethernet.

Ethernet выполняют свою функцию связи, соединяя кадры Ethernet между сегментами Ethernet .Для этого они копируют кадры Ethernet с одного порта коммутатора на другой на основе адресов Media Access Control (MAC) в кадрах Ethernet. Мостовое соединение Ethernet было первоначально определено в стандарте 802.1D IEEE для локальных и городских сетей: мосты управления доступом к среде (MAC). ^[]

Стандартизация операций моста в коммутаторах позволяет покупать коммутаторы у разных поставщиков, которые будут работать вместе при объединении в сеть.Это результат большой работы инженеров по стандартизации, направленных на определение набора стандартов, которые поставщики могли бы согласовать и внедрить в свои конструкции коммутаторов.

Первые мосты Ethernet были двухпортовыми устройствами, которые могли связывать вместе два сегмента коаксиального кабеля исходной системы Ethernet. В то время Ethernet поддерживал подключения только к коаксиальным кабелям. Позже, когда была разработана витая пара Ethernet и стали широко доступны коммутаторы с множеством портов, они часто использовались в качестве центральной точки подключения или концентратора кабельных систем Ethernet, что привело к названию «коммутирующий концентратор».«Сегодня на рынке эти устройства называют просто переключателями.

С тех пор, как мосты Ethernet были впервые разработаны в начале 1980-х годов, многое изменилось. С годами компьютеры стали повсеместными, и многие люди используют на работе несколько устройств, включая ноутбуки, смартфоны и планшеты. Каждый телефон VoIP и каждый принтер – это компьютер, и даже системы управления зданием и средства контроля доступа (дверные замки) объединены в сеть. В современных зданиях есть несколько точек беспроводного доступа (AP) для обеспечения 802.11 сервисов Wi-Fi для смартфонов и планшетов, и каждая точка доступа также подключена к кабельной системе Ethernet. В результате современные сети Ethernet могут состоять из сотен коммутационных соединений в здании и тысяч коммутационных соединений в сети университетского городка.

Вы должны знать, что существует еще одно сетевое устройство, используемое для соединения сетей, которое называется маршрутизатором . Существуют большие различия в способах работы мостов и маршрутизаторов, и у них обоих есть преимущества и недостатки, как описано в разделе «Маршрутизаторы или мосты?».Вкратце, мосты перемещают кадры между сегментами Ethernet на основе адресов Ethernet с минимальной настройкой моста или без нее. Маршрутизаторы перемещают пакетов между сетями на основе адресов протокола высокого уровня, и каждая связываемая сеть должна быть настроена в маршрутизаторе. Однако и мосты, и маршрутизаторы используются для построения более крупных сетей, и оба устройства на рынке называются коммутаторами.

Совет

Мы будем использовать слова «мост» и «коммутатор» как синонимы для описания мостов Ethernet.Однако обратите внимание, что «коммутатор» – это общий термин для сетевых устройств, которые могут функционировать как мосты, или маршрутизаторы, или даже и то, и другое, в зависимости от их наборов функций и конфигурации. Дело в том, что с точки зрения сетевых экспертов, мост и маршрутизация – это разные виды коммутации пакетов с разными возможностями. В наших целях мы будем следовать практике поставщиков Ethernet, которые используют слово «коммутатор» или, более конкретно, «коммутатор Ethernet» для описания устройств, соединяющих кадры Ethernet.

В то время как стандарт 802.1D предоставляет спецификации для соединения фреймов локальной сети между портами коммутатора, а также для некоторых других аспектов базовой работы моста, стандарт также осторожен, чтобы не указывать такие вопросы, как производительность моста или коммутатора или то, как коммутаторы должен быть построен. Вместо этого поставщики конкурируют друг с другом, предлагая коммутаторы по разным ценам и с разными уровнями производительности и возможностей.

Результатом стал большой и конкурентный рынок коммутаторов Ethernet, увеличивающий количество вариантов, которые у вас есть как у клиента.Широкий спектр моделей и возможностей коммутаторов может сбивать с толку. В главе 4 мы обсуждаем переключатели специального назначения и их использование.

Сети существуют для передачи данных между компьютерами. Для выполнения этой задачи сетевое программное обеспечение организует перемещаемые данные в кадры Ethernet. Кадры передаются по сетям Ethernet, а поле данных кадра используется для передачи данных между компьютерами. Кадры – это не что иное, как произвольные последовательности информации, формат которой определен в стандарте.

Формат кадра Ethernet включает в себя адрес назначения , адрес в начале, содержащий адрес устройства, на которое отправляется кадр. ^[] Затем идет адрес источника, содержащий адрес устройства, отправляющего фрейм. За адресами следуют различные другие поля, включая поле данных, которое переносит данные, передаваемые между компьютерами, как показано на рисунке 1-1.

Рисунок 1-1. Формат кадра Ethernet

Кадры определены на уровне 2 или уровне канала передачи данных семислойной сетевой модели взаимодействия открытых систем (OSI) .Семислойная модель была разработана для организации видов информации, передаваемой между компьютерами. Он используется для определения того, как эта информация будет отправляться, и для структурирования разработки стандартов передачи информации. Поскольку коммутаторы Ethernet работают с фреймами локальной сети на уровне канала передачи данных, вы иногда можете услышать их, называемые устройствами канального уровня, а также устройствами уровня 2 или коммутаторами уровня 2. ^[]

Коммутаторы Ethernet спроектированы таким образом, что их операции невидимы для устройств в сети, что объясняет, почему этот подход к соединению сетей также называется прозрачным мостом .«Прозрачный» означает, что когда вы подключаете коммутатор к системе Ethernet, никакие изменения не вносятся в кадры Ethernet, соединяемые мостом. Коммутатор автоматически начнет работать, не требуя какой-либо настройки коммутатора или каких-либо изменений со стороны компьютеров, подключенных к сети Ethernet, что делает работу коммутатора прозрачной для них.

Далее мы рассмотрим основные функции, используемые в мосте, чтобы сделать возможным пересылку кадров Ethernet с одного порта на другой.

Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика , описанных в стандарте моста IEEE 802.1D. Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.

Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями , находятся в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса. Эти два адреса – это адрес назначения устройства, которому он отправляет фрейм, и адрес источника , который является адресом устройства, отправляющего фрейм.

Способ «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждый порт на коммутаторе имеет уникальный присвоенный заводом-изготовителем MAC-адрес . Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему кадры, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме .В этом режиме интерфейс запрограммирован на получение всех кадров , которые он видит на этом порту, а не только кадров, которые отправляются на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.

При получении каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, которую поддерживает коммутатор. Таким образом коммутатор автоматически определяет, какие станции доступны на каких портах.

На Рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet.Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов. Когда станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и строит таблицу, более формально называемую базой данных пересылки , которая показывает, какие станции и на каких портах доступны. После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую ​​как показано в Таблице 1-1.

Рисунок 1-2. Изучение адреса в коммутаторе

Таблица 1-1.База данных переадресации, поддерживаемая коммутатором

Эта база данных используется коммутатором для принятия решения о пересылке пакетов в процессе, называемом адаптивная фильтрация .Без базы данных адресов коммутатор должен был бы отправлять трафик, полученный на любом заданном порту, через все другие порты, чтобы гарантировать, что он достиг пункта назначения. В базе данных адресов трафик фильтруется в соответствии с его адресатом. Коммутатор является «адаптивным» за счет автоматического изучения новых адресов. Эта способность к обучению позволяет вам добавлять новые станции в вашу сеть без необходимости вручную настраивать коммутатор, чтобы знать о новых станциях, или станциям, чтобы знать о коммутаторе. ^[]

Когда коммутатор получает кадр, предназначенный для адреса станции, который он еще не видел, коммутатор отправляет кадр на все порты, кроме порта, на который он прибыл. ^[] Этот процесс называется лавинной рассылкой , и более подробно поясняется позже в разделе «лавинная рассылка кадров».

После того, как коммутатор создал базу данных адресов, он получает всю информацию, необходимую для выборочной фильтрации и пересылки трафика. Пока коммутатор изучает адреса, он также проверяет каждый кадр, чтобы принять решение о пересылке пакета на основе адреса назначения в кадре.Давайте посмотрим, как решение о переадресации работает в коммутаторе с восемью портами, как показано на рисунке 1-2.

Предположим, что кадр отправляется со станции 15 на станцию ​​20. Поскольку кадр отправляется станцией 15, коммутатор считывает кадр через порт 6 и использует свою базу данных адресов, чтобы определить, какой из его портов связан с адресом назначения. в этом кадре. Здесь адрес назначения соответствует станции 20, а база данных адресов показывает, что для достижения станции 20 кадр должен быть отправлен через порт 2.

Каждый порт коммутатора может сохранять кадры в памяти перед их передачей по кабелю Ethernet, подключенному к порту. Например, если порт уже занят передачей, когда фрейм прибывает для передачи, то фрейм может удерживаться в течение короткого времени, которое требуется порту для завершения передачи предыдущего фрейма. Для передачи кадра коммутатор помещает кадр в очередь коммутации пакетов для передачи на порт 2.

Во время этого процесса коммутатор, передающий кадр Ethernet с одного порта на другой, не вносит изменений в данные, адреса или другие поля. базового кадра Ethernet.В нашем примере кадр передается в неизменном виде на порт 2 точно так же, как он был получен на порту 6. Таким образом, работа коммутатора прозрачна для всех станций в сети.

Обратите внимание, что коммутатор не будет пересылать кадр, предназначенный для станции, которая находится в базе данных пересылки, на порт, если этот порт не подключен к целевому назначению. Другими словами, трафик, предназначенный для устройства на данном порту, будет отправляться только на этот порт; другие порты не увидят трафик, предназначенный для этого устройства.Эта логика коммутации обеспечивает изоляцию трафика только от тех кабелей или сегментов Ethernet, которые необходимы для получения кадра от отправителя и передачи этого кадра на устройство назначения.

Это предотвращает поток ненужного трафика в другие сегменты сетевой системы, что является основным преимуществом коммутатора. Это контрастирует с ранней системой Ethernet, где трафик с любой станции был замечен всеми другими станциями, независимо от того, хотели они данных или нет. Фильтрация трафика коммутатора снижает нагрузку на трафик, переносимую набором кабелей Ethernet, подключенных к коммутатору, тем самым более эффективно используя пропускную способность сети.

Коммутаторы автоматически удаляют записи в своей базе данных пересылки по истечении определенного периода времени – обычно пяти минут – если они не видят никаких кадров со станции. Следовательно, если станция не отправляет трафик в течение определенного периода времени, коммутатор удаляет запись о переадресации для этой станции. Это предохраняет базу данных пересылки от заполнения устаревшими записями, которые могут не отражать действительность.

Конечно, когда время ввода адреса истекло, коммутатор не будет иметь никакой информации в базе данных для этой станции в следующий раз, когда коммутатор получит предназначенный для него кадр.Это также происходит, когда станция вновь подключается к коммутатору или когда станция была выключена и снова включается более чем через пять минут. Так как же коммутатор обрабатывает пересылку пакетов для неизвестной станции?

Решение простое: коммутатор пересылает кадр, предназначенный для неизвестной станции, через все порты коммутатора, кроме того, на котором он был получен, таким образом, лавинно передает кадр всем остальным станциям. Флудинг фрейма гарантирует, что фрейм с неизвестным адресом назначения достигнет всех сетевых подключений и будет услышан правильным устройством назначения, предполагая, что он активен и находится в сети.Когда неизвестное устройство отвечает обратным трафиком, коммутатор автоматически узнает, к какому порту подключено устройство, и больше не будет лавинно перенаправлять трафик на это устройство.

Широковещательный и многоадресный трафик

В дополнение к передаче кадров, направленных на один адрес, локальные сети могут отправлять кадры, направленные на групповой адрес, называемый многоадресным адресом , который может быть получен группой станций. Они также могут отправлять кадры, направленные всем станциям, используя широковещательный адрес .Групповые адреса всегда начинаются с определенной битовой комбинации, определенной в стандарте Ethernet, что позволяет коммутатору определять, какие кадры предназначены для определенного устройства, а не для группы устройств.

Кадр, отправленный на адрес назначения многоадресной рассылки, может быть получен всеми станциями, настроенными на прослушивание этого адреса многоадресной рассылки. Программное обеспечение Ethernet, также называемое программным обеспечением «драйвер интерфейса», программирует интерфейс для приема кадров, отправленных на групповой адрес, так что интерфейс теперь является членом этой группы.Адрес интерфейса Ethernet, назначенный на заводе, называется одноадресным адресом , и любой данный интерфейс Ethernet может принимать одноадресные и многоадресные кадры. Другими словами, интерфейс может быть запрограммирован на прием кадров, отправленных на один или несколько групповых адресов многоадресной рассылки, а также кадров, отправленных на одноадресный MAC-адрес, принадлежащий этому интерфейсу.

Широковещательная и многоадресная пересылка

Широковещательный адрес – это специальная многоадресная группа: группа всех станций в сети.Пакет, отправленный на широковещательный адрес (адрес всех единиц), получает каждая станция в локальной сети. Поскольку широковещательные пакеты должны приниматься всеми станциями в сети, коммутатор достигнет этой цели путем лавинной рассылки широковещательных пакетов на все порты, кроме порта, на который он был получен, поскольку нет необходимости отправлять пакет обратно на исходное устройство. Таким образом, широковещательный пакет, отправленный любой станцией, достигнет всех других станций в локальной сети.

С многоадресным трафиком справиться труднее, чем с широковещательными кадрами.Более сложные (и обычно более дорогие) коммутаторы включают поддержку протоколов обнаружения групп многоадресной рассылки, которые позволяют каждой станции сообщать коммутатору об адресах групп многоадресной рассылки, которые она хочет услышать, поэтому коммутатор будет отправлять многоадресные пакеты только на порты. подключены к станциям, которые заявили о своей заинтересованности в приеме многоадресного трафика. Однако более дешевые коммутаторы, не имеющие возможности обнаруживать, какие порты подключены к станциям, прослушивающим данный многоадресный адрес, должны прибегать к лавинной рассылке многоадресных пакетов на все порты, кроме порта, на котором был получен многоадресный трафик, как и широковещательные пакеты.

Использование широковещательной и многоадресной передачи

Станции отправляют широковещательные и многоадресные пакеты по ряду причин. Сетевые протоколы высокого уровня, такие как TCP / IP, используют широковещательные или многоадресные кадры как часть процесса обнаружения адресов. Широковещательные и многоадресные рассылки также используются для динамического назначения адресов, которое происходит, когда станция впервые включается и ей необходимо найти сетевой адрес высокого уровня. Многоадресная рассылка также используется некоторыми мультимедийными приложениями, которые отправляют аудио- и видеоданные в кадрах многоадресной рассылки для приема группами станций, а также многопользовательскими играми как способ отправки данных группе игроков.

Следовательно, типичная сеть будет иметь некоторый уровень широковещательного и многоадресного трафика. Пока количество таких кадров остается на разумном уровне, проблем не будет. Однако, когда многие станции объединены коммутаторами в одну большую сеть, широковещательная и многоадресная лавинная рассылка коммутаторов может привести к значительному объему трафика. Большой объем широковещательного или многоадресного трафика может вызвать перегрузку сети, поскольку каждое устройство в сети должно принимать и обрабатывать широковещательные рассылки и определенные типы многоадресных рассылок; при достаточно высоких скоростях передачи пакетов могут возникнуть проблемы с производительностью станций.

Потоковые приложения (видео), отправляющие многоадресную рассылку с высокой скоростью, могут генерировать интенсивный трафик. Системы резервного копирования и дублирования дисков, основанные на многоадресной рассылке, также могут генерировать большой трафик. Если этот трафик в конечном итоге будет перенаправлен на все порты, сеть может перегружаться. Один из способов избежать этой перегрузки – ограничить общее количество станций, подключенных к одной сети, чтобы скорость широковещательной и многоадресной передачи не становилась настолько высокой, чтобы создавать проблемы.

Другой способ ограничить скорость многоадресных и широковещательных пакетов – разделить сеть на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) .Еще один способ – использовать маршрутизатор, также называемый коммутатором уровня 3. Поскольку маршрутизатор не пересылает автоматически широковещательные и многоадресные рассылки, это создает отдельные сетевые системы. ^[] Эти методы управления распространением многоадресных и широковещательных рассылок обсуждаются в Главе 2 и Главе 3 соответственно.

До сих пор мы видели, как один коммутатор может пересылать трафик на основе динамически созданной базы данных переадресации. Основная трудность этой простой модели работы коммутатора заключается в том, что множественные соединения между коммутаторами могут создавать петли, приводящие к перегрузке и перегрузке сети.

Конструкция и работа Ethernet требует, чтобы между любыми двумя станциями мог существовать только один путь передачи пакетов. Ethernet растет за счет расширения ветвей в топологии сети , называемой древовидной структурой, которая состоит из нескольких коммутаторов, ответвляющихся от центрального коммутатора. Опасность заключается в том, что в достаточно сложной сети коммутаторы с несколькими соединениями между коммутаторами могут создавать в сети кольцевые пути.

В сети с коммутаторами, соединенными вместе, чтобы сформировать петлю пересылки пакетов, пакеты будут бесконечно циркулировать по петле, создавая очень высокий уровень трафика и вызывая перегрузку.

Зацикленные пакеты будут циркулировать с максимальной скоростью сетевых каналов, пока скорость трафика не станет настолько высокой, что сеть станет насыщенной. Широковещательные и многоадресные кадры, а также одноадресные кадры неизвестным адресатам обычно лавинно рассылаются на все порты базового коммутатора, и весь этот трафик будет циркулировать в таком цикле. После образования петли этот режим отказа может произойти очень быстро, в результате чего сеть будет полностью занята отправкой широковещательных, многоадресных и неизвестных кадров, и станциям будет очень трудно отправлять фактический трафик.

К сожалению, таких петель, как пунктирный путь, показанный стрелками на рис. 1-3, слишком легко реализовать, несмотря на все ваши попытки их избежать. По мере того, как сети разрастаются и включают в себя все больше коммутаторов и коммутационных шкафов, становится трудно точно знать, как все соединено между собой, и не дать людям по ошибке создать замкнутый контур.

Рисунок 1-3. Петля пересылки между коммутаторами

Хотя петля на чертеже должна быть очевидной, в достаточно сложной сетевой системе любому, кто работает в сети, может быть сложно узнать, подключены ли коммутаторы таким образом, чтобы петлевые пути.Стандарт моста IEEE 802.1D предоставляет протокол связующего дерева, чтобы избежать этой проблемы, автоматически подавляя петли пересылки.

Назначение протокола связующего дерева (STP) состоит в том, чтобы позволить коммутаторам автоматически создавать набор путей без петель, даже в сложной сети с несколькими путями, соединяющими несколько коммутаторов. Он предоставляет возможность динамически создавать древовидную топологию в сети, блокируя пересылку любых пакетов на определенных портах, и гарантирует, что набор коммутаторов Ethernet может автоматически настраиваться для создания путей без петель.Стандарт IEEE 802.1D описывает работу связующего дерева, и каждый коммутатор, заявляющий о соответствии стандарту 802.1D, должен включать возможность связующего дерева. ^[]

Работа алгоритма связующего дерева основана на сообщениях конфигурации, отправляемых каждым коммутатором в пакетах, называемых блоками данных протокола моста или BPDU. Каждый пакет BPDU отправляется на многоадресный адрес назначения, назначенный для операции связующего дерева. Все коммутаторы IEEE 802.1D присоединяются к группе многоадресной рассылки BPDU и прослушивают кадры, отправленные на этот адрес, так что каждый коммутатор может отправлять и получать сообщения конфигурации связующего дерева. ^[]

Процесс создания связующего дерева начинается с использования информации в сообщениях конфигурации BPDU для автоматического выбора корневого моста . Выбор основан на идентификаторе моста (BID), который, в свою очередь, основан на комбинации настраиваемого значения приоритета моста (32768 по умолчанию) и уникального MAC-адреса Ethernet, назначенного каждому мосту для использования процессом связующего дерева. называется системный MAC. Мосты отправляют друг другу пакеты BPDU, и мост с наименьшим BID автоматически выбирается в качестве корневого моста.

Если для приоритета моста было оставлено значение по умолчанию 32 768, тогда мост с наименьшим числовым значением Ethernet-адреса будет выбран в качестве корневого моста. ^[] В примере, показанном на рисунке 1-4, коммутатор 1 имеет самый низкий BID, и конечный результат процесса выбора связующего дерева состоит в том, что коммутатор 1 стал корневым мостом. Выбор корневого моста создает основу для остальных операций, выполняемых протоколом связующего дерева.

Выбор пути с наименьшей стоимостью

После выбора корневого моста каждый некорневой мост использует эту информацию, чтобы определить, какой из его портов имеет наименее затратный путь к корневому мосту, а затем назначает этот порт корневым. порт (RP).Все остальные мосты определяют, какой из их портов, подключенных к другим каналам, имеет наименее затратный путь к корневому мосту. Мосту с наименее затратным путем назначается роль назначенного моста (DB), а порты в DB назначаются как назначенные порты (DP).

Рисунок 1-4. Операция связующего дерева

Стоимость пути основана на скорости, с которой работают порты, причем более высокие скорости приводят к более низким затратам. Когда пакеты BPDU проходят через систему, они накапливают информацию о количестве портов, через которые они проходят, и о скорости каждого порта.Пути с более медленными портами будут иметь более высокие затраты. Общая стоимость данного пути через несколько коммутаторов – это сумма затрат всех портов на этом пути.

Подсказка

Если существует несколько путей к корню с одинаковой стоимостью, то будет использоваться путь, подключенный к мосту с наименьшим идентификатором моста.

В конце этого процесса мосты выбрали набор корневых портов и назначенных портов, что позволяет мостам удалять все кольцевые пути и поддерживать дерево пересылки пакетов, которое охватывает весь набор устройств, подключенных к сети. , отсюда и название «протокол связующего дерева».”

После того, как процесс связующего дерева определил состояние порта, комбинация корневых портов и назначенных портов предоставляет алгоритму связующего дерева информацию, необходимую для определения наилучших путей и блокировки всех остальных путей. Пересылка пакетов на любом порту, который не является корневым портом или назначенным портом, отключается посредством , блокирующего пересылку пакетов на этом порту.

Пока заблокированные порты не пересылают пакеты, они продолжают получать BPDU. Заблокированный порт показан на рис. 1-4 буквой «B», указывающей, что порт 10 на коммутаторе 3 находится в режиме блокировки и что канал не пересылает пакеты. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) отправляет пакеты BPDU каждые две секунды для отслеживания состояния сети, и заблокированный порт может стать разблокированным при обнаружении изменения пути.

Состояния портов связующего дерева

Когда активное устройство подключено к порту коммутатора, порт проходит через несколько состояний при обработке любых BPDU, которые он может получить, и процесс связующего дерева определяет, в каком состоянии должен находиться порт. в любой момент времени. Два состояния называются прослушивание, и обучение, , во время которых процесс связующего дерева прослушивает BPDU, а также изучает адреса источника из любых полученных кадров.

На рисунке 1-5 показаны состояния порта связующего дерева, которые включают следующее:

Отключено

Порт в этом состоянии был намеренно отключен администратором или автоматически отключен из-за разрыва соединения. Это также может быть порт, который вышел из строя и больше не работает. В отключенное состояние можно войти или выйти из любого другого состояния.

Блокировка

Порт, который включен, но не является корневым портом или назначенным портом, может вызвать петлю коммутации, если он был активен.Чтобы этого избежать, порт переводится в состояние блокировки. Данные станции не отправляются и не принимаются через блокирующий порт. После инициализации порта (соединение устанавливается, включается питание) порт обычно переходит в состояние блокировки. После обнаружения через BPDU или тайм-ауты того, что порту может потребоваться стать активным, порт перейдет в состояние прослушивания на пути к состоянию пересылки. Блокирующий порт также может перейти в состояние пересылки, если другие ссылки не работают. Данные BPDU все еще принимаются, пока порт находится в состоянии блокировки.

Прослушивание

В этом состоянии порт отбрасывает трафик, но продолжает обрабатывать пакеты BPDU, полученные через порт, и воздействует на любую новую информацию, которая может привести к возврату порта в заблокированное состояние. На основе информации, полученной в блоках BPDU, порт может перейти в состояние обучения. Состояние прослушивания позволяет алгоритму связующего дерева решить, будут ли атрибуты этого порта, такие как стоимость порта, заставлять порт стать частью связующего дерева или вернуться в состояние блокировки.

Обучение

В этом состоянии порт еще не пересылает кадры, но он изучает адреса источника из всех полученных кадров и добавляет их в базу данных фильтрации. Коммутатор заполнит таблицу MAC-адресов пакетами, полученными через порт (до истечения таймера), прежде чем перейти в состояние пересылки.

Пересылка

Это рабочее состояние, в котором порт отправляет и принимает данные станции. Входящие BPDU также отслеживаются, чтобы мост мог определить, нужно ли ему перевести порт в состояние блокировки, чтобы предотвратить образование петли.

Рисунок 1-5. Состояния портов связующего дерева

В исходном протоколе связующего дерева состояния прослушивания и обучения длились 30 секунд, в течение которых пакеты не пересылались. В новом протоколе Rapid Spanning Tree Protocol можно назначить тип порта «edge» для порта, что означает, что порт, как известно, подключен к конечной станции (пользовательский компьютер, VoIP-телефон, принтер и т. Д.) И не к другому переключателю. Это позволяет конечному автомату RSTP обходить процессы обучения и прослушивания на этом порту и немедленно переходить в состояние пересылки.Разрешение станции немедленно начать отправку и получение пакетов помогает избежать таких проблем, как тайм-ауты приложений на пользовательских компьютерах при их перезагрузке. ^[] Хотя это и не требуется для работы RSTP, полезно вручную настроить граничные порты RSTP в соответствии с их типом порта, чтобы избежать проблем на компьютерах пользователей. Установка типа порта на граничный также означает, что RSTP не нужно отправлять пакет BPDU при изменении состояния соединения (соединение вверх или вниз) на этом порту, что помогает уменьшить объем трафика связующего дерева в сети.

Подсказка

Изобретатель протокола связующего дерева, Радия Перлман, написала стихотворение, описывающее, как это работает. ^[] При чтении стихотворения полезно знать, что с точки зрения математики сеть может быть представлена ​​как тип графа, называемого сеткой, и что цель протокола связующего дерева – превратить любую заданную сетевую сетку в дерево. структура без петель, охватывающая весь набор сегментов сети.

Думаю, я никогда не увижу
График красивее дерева.
Дерево, ключевое свойство которого
– это соединение без петель.
Дерево, которое должно обязательно охватывать
Таким образом, пакеты могут достигать любой LAN.
Сначала нужно выбрать рут.
По ID избран.
Трассируются пути с наименьшей стоимостью от корня.
В дереве эти пути размещены.
Сетка создается такими людьми, как я,
Затем мосты находят остовное дерево.

– Радия Перлман Алгорим

Это краткое описание предназначено только для предоставления основных концепций, лежащих в основе работы системы.Как и следовало ожидать, есть больше деталей и сложностей, которые не описаны. Полная информация о том, как работает конечный автомат связующего дерева, описана в стандартах IEEE 802.1, с которыми можно ознакомиться для более полного понимания протокола и того, как он функционирует. Подробные сведения об улучшениях связующего дерева для конкретных поставщиков можно найти в документации поставщика. См. Приложение A для ссылок на дополнительную информацию.

Исходный протокол связующего дерева, стандартизованный в IEEE 802.1D определил единый процесс связующего дерева, работающий на коммутаторе, управляющий всеми портами и VLAN с помощью одного конечного автомата связующего дерева. Ничто в стандарте не запрещает поставщику разрабатывать собственные усовершенствования в развертывании связующего дерева. Некоторые поставщики создали свои собственные реализации, в одном случае предоставляя отдельный процесс связующего дерева для каждой VLAN. Этот подход был использован Cisco Systems для версии, которую они называют связующим деревом для каждой VLAN (PVST).

Стандартный протокол связующего дерева IEEE развивался на протяжении многих лет.Обновленная версия, получившая название Rapid Spanning Tree Protocol, была определена в 2004 году. Как следует из названия, Rapid Spanning Tree увеличила скорость работы протокола. RSTP был разработан для обеспечения обратной совместимости с исходной версией связующего дерева. Стандарт 802.1Q включает как RSTP, так и новую версию связующего дерева под названием Multiple Spanning Tree (MST), которое также разработано для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями. ^[] MST дополнительно обсуждается в разделе «Виртуальные локальные сети».

При построении сети с несколькими коммутаторами вам необходимо обратить особое внимание на то, как поставщик ваших коммутаторов развернул связующее дерево, а также на версию связующего дерева, которую используют ваши коммутаторы. Наиболее часто используемые версии, классический STP и более новый RSTP, совместимы и не требуют настройки, что приводит к операции «подключи и работай».

Прежде чем вводить новый коммутатор в работу в сети, внимательно прочтите документацию поставщика и убедитесь, что вы понимаете, как все работает.Некоторые поставщики могут не включать связующее дерево по умолчанию для всех портов. Другие поставщики могут реализовывать специальные функции или версии связующего дерева для конкретных поставщиков. Как правило, поставщик будет упорно трудиться, чтобы убедиться, что его реализация связующего дерева «просто работает» со всеми другими коммутаторами, но существует достаточно вариаций в функциях и конфигурации связующего дерева, при которых вы можете столкнуться с проблемами. Чтение документации и тестирование новых коммутаторов перед их развертыванием в сети может помочь избежать любых проблем.

Одиночное полнодуплексное соединение Ethernet предназначено для перемещения кадров Ethernet между интерфейсами Ethernet на каждом конце соединения. Он работает с известной скоростью передачи данных и известной максимальной частотой кадров. ^[] Все соединения Ethernet с заданной скоростью будут иметь одинаковые характеристики скорости передачи данных и частоты кадров. Однако добавление коммутаторов в сеть создает более сложную систему. Теперь ограничения производительности вашей сети становятся комбинацией производительности соединений Ethernet и производительности коммутаторов, а также любых перегрузок, которые могут возникнуть в системе, в зависимости от топологии.Вы должны убедиться, что приобретаемые вами коммутаторы обладают достаточной производительностью для выполнения своей работы.

Производительность внутренней коммутирующей электроники может не поддерживать полную частоту кадров, поступающую со всех портов. Другими словами, если все порты одновременно представляют коммутатору высокие нагрузки трафика, которые также являются непрерывными, а не только короткими пакетами, коммутатор может не справиться с объединенной скоростью трафика и может начать отбрасывать кадры. Это известно как блокировка , , состояние в системе коммутации, в которой недостаточно ресурсов для обеспечения потока данных через коммутатор.Неблокирующий коммутатор – это коммутатор, который обеспечивает достаточную внутреннюю коммутационную способность для обработки полной нагрузки, даже когда все порты одновременно активны в течение длительных периодов времени. Однако даже неблокирующий коммутатор будет отбрасывать кадры, когда порт становится перегруженным, в зависимости от шаблонов трафика.

Производительность пересылки пакетов

Типичное оборудование коммутатора имеет выделенные вспомогательные схемы, которые предназначены для повышения скорости, с которой коммутатор может пересылать кадры и выполнять такие важные функции, как поиск адресов кадров в базе данных фильтрации адресов.Поскольку вспомогательные схемы и высокоскоростная буферная память являются более дорогими компонентами, общая производительность коммутатора представляет собой компромисс между стоимостью этих высокопроизводительных компонентов и ценой, которую готовы платить большинство клиентов. Таким образом, вы обнаружите, что не все переключатели работают одинаково.

Некоторые менее дорогие устройства могут иметь более низкую производительность пересылки пакетов, меньшие таблицы фильтрации адресов и меньшие размеры буферной памяти. Коммутаторы большего размера с большим количеством портов обычно имеют компоненты с более высокой производительностью и более высокую цену.Коммутаторы, способные обрабатывать максимальную частоту кадров на всех своих портах, также называемые неблокирующими коммутаторами, могут работать на скорости провода . В наши дни широко распространены полностью неблокирующие коммутаторы, которые могут обрабатывать максимальную скорость передачи данных одновременно на всех портах, но всегда полезно проверить спецификации на коммутатор, который вы рассматриваете.

Требуемая производительность и стоимость приобретаемых коммутаторов могут варьироваться в зависимости от их расположения в сети.Коммутаторы, которые вы используете в ядре сети, должны иметь достаточно ресурсов для обработки высоких нагрузок трафика. Это потому, что ядро ​​сети – это то место, где сходится трафик от всех станций в сети. Базовые коммутаторы должны иметь ресурсы для обработки нескольких разговоров, высокой нагрузки трафика и длительного трафика. С другой стороны, коммутаторы, используемые на границах сети, могут иметь более низкую производительность, поскольку они требуются только для обработки нагрузки трафика непосредственно подключенных станций.

Все коммутаторы содержат некоторую высокоскоростную буферную память, в которой фрейм сохраняется, хотя и ненадолго, перед переадресацией на другой порт или порты коммутатора. Этот механизм известен как коммутация с промежуточным хранением, . Все коммутаторы, совместимые с IEEE 802.1D, работают в режиме промежуточного хранения, в котором пакет полностью принимается портом и помещается в буферную память высокоскоростного порта (сохраняется) перед пересылкой. Больший объем буферной памяти позволяет мосту обрабатывать более длинные потоки последовательных кадров, повышая производительность коммутатора при наличии всплесков трафика в локальной сети.Обычная конструкция коммутатора включает пул высокоскоростной буферной памяти, которую можно динамически распределять по отдельным портам коммутатора по мере необходимости.

Учитывая, что коммутатор – это компьютер специального назначения, центральный процессор и оперативная память коммутатора важны для таких функций, как операции связующего дерева, предоставление управляющей информации , управление потоками многоадресных пакетов, а также управление портом коммутатора и конфигурацией функций.

Как обычно в компьютерной индустрии, чем выше производительность процессора и оперативной памяти, тем лучше, но вы также заплатите больше.Продавцы часто не упрощают клиентам поиск спецификаций ЦП и ОЗУ коммутатора. Как правило, более дорогие коммутаторы предоставляют эту информацию, но вы не сможете заказать более быстрый процессор или больше оперативной памяти для данного коммутатора. Вместо этого это информация, полезная для сравнения моделей от поставщика или среди поставщиков, чтобы увидеть, какие коммутаторы имеют лучшие характеристики.

Производительность коммутатора включает ряд показателей, включая максимальную полосу пропускания или коммутационную способность электронных компонентов коммутатора пакетов внутри коммутатора.Вы также должны увидеть максимальное количество MAC-адресов, которые может содержать база данных адресов, а также максимальную скорость в пакетах в секунду, которую коммутатор может пересылать на объединенный набор портов.

Здесь показан набор спецификаций коммутатора, скопированный из типовой таблицы данных поставщика. Спецификации поставщика выделены жирным шрифтом. Для простоты в нашем примере мы показываем спецификации небольшого недорогого коммутатора с пятью портами. Это предназначено, чтобы показать вам некоторые типичные значения переключателей, а также помочь вам понять, что означают значения и что происходит, когда маркетинг и спецификации встречаются на одной странице.

Экспедирование

С промежуточным хранением

Относится к стандартному мосту 802.1D, при котором пакет полностью принимается через порт и в буфер порта («хранилище») перед пересылкой.

Встроенная буферизация пакетов 128 КБ

Общий объем буферизации пакетов, доступный для всех портов. Буферизация распределяется между портами по запросу. Это типичный уровень буферизации для небольшого, легкого, пятипортового коммутатора, предназначенного для поддержки клиентских подключений в домашнем офисе.

Совет

Некоторые коммутаторы, разработанные для использования в центрах обработки данных и других специализированных сетях, поддерживают режим работы, называемый сквозной коммутацией , в котором процесс пересылки пакетов начинается до того, как весь пакет будет считан в буферную память. Цель состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для пересылки пакета через коммутатор. Этот метод также пересылает пакеты с ошибками, поскольку он начинает пересылку пакета до того, как будет получено поле проверки ошибок.

Производительность

Пропускная способность: 10 Гбит / с (без блокировки)

Поскольку этот коммутатор может обрабатывать полную нагрузку трафика на всех портах, работающих с максимальной скоростью трафика на каждом порту, это неблокирующий коммутатор. Пять портов могут работать со скоростью до 1 Гбит / с каждый. В полнодуплексном режиме максимальная скорость через коммутатор со всеми активными портами составляет 5 Гбит / с в исходящем направлении (также называемом «исходящим») и 5 ​​Гбит / с во входящем направлении (также называемом «входящим». »).Производители любят указывать в своих спецификациях совокупную пропускную способность 10 Гбит / с, хотя входящие данные 5 Гбит / с на пяти портах отправляются как 5 Гбит / с исходящих данных. Если бы вы считали максимальную совокупную передачу данных через коммутатор равной 5 Гбит / с, вы были бы технически правы, но не преуспели бы в маркетинге. ^[]

Скорость переадресации

Порт 10 Мбит / с: 14800 пакетов / с
Порт 100 Мбит / с: 148 800 пакетов / с
Порт 1000 Мбит / с: 1 480 000 пакетов / с

Эти спецификации показывают, что порты могут обрабатывать полную скорость коммутации пакетов, состоящую из кадров Ethernet минимального размера (64 байта), что соответствует максимальной скорости передачи пакетов при минимальном размере кадра.Фреймы большего размера будут иметь более низкую скорость передачи пакетов в секунду, поэтому это максимальная производительность коммутатора Ethernet. Это показывает, что коммутатор может поддерживать максимальную скорость передачи пакетов на всех портах на всех поддерживаемых скоростях.

Задержка (с использованием пакетов размером 1500 байт)

10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)
100 Мбит / с: 6 микросекунд (макс.)
1000 Мбит / с: 4 микросекунды (макс.)

Это количество времени, необходимое для перемещения кадра Ethernet из принимающего порта в передающий порт, при условии, что передающий порт доступен и не занят передачей какого-либо другого кадра.Это мера внутренней задержки переключения, создаваемой электроникой переключателя. Это измерение также отображается как 30 мкс с использованием греческого символа «мю» для обозначения «микро». Микросекунда – это одна миллионная секунды, а задержка в 30 миллионных секунды на портах 10 Мбит / с – разумное значение для недорогого коммутатора. При сравнении переключателей меньшее значение лучше. Более дорогие коммутаторы обычно обеспечивают меньшую задержку.

База данных MAC-адресов: 4000

Этот коммутатор может поддерживать до 4000 уникальных адресов станций в своей базе данных адресов.Этого более чем достаточно для пятипортового коммутатора, предназначенного для домашнего и небольшого офисов.

Средняя наработка на отказ

(Среднее время безотказной работы):> 1 миллион часов (~ 114 лет) Среднее время безотказной работы велико, потому что этот коммутатор мал, не имеет вентилятора, который может изнашиваться, и имеет небольшое количество компонентов; не так много элементов, которые могут потерпеть неудачу. Это не означает, что коммутатор не может выйти из строя, но в этой электронике мало отказов, что приводит к большой средней наработке на отказ для данной конструкции переключателя.

Соответствие стандартам

IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet
IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet
IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet
Уважает теги приоритета IEEE 802.1p и DSCP
Jumbo-фрейм: до 9720 байт

Под заголовком «Соответствие стандартам» поставщик предоставил подробный список стандартов, соответствие которым этот коммутатор может претендовать.Первые три пункта означают, что порты коммутатора поддерживают стандарты Ethernet для витой пары для скоростей 10/100/1000 Мбит / с. Эти скорости выбираются автоматически при взаимодействии с клиентским соединением с использованием протокола автосогласования Ethernet. Затем поставщик заявляет, что этот коммутатор будет учитывать теги приоритета Class of Service в кадре Ethernet, сначала отбрасывая трафик с тегами с более низким приоритетом в случае перегрузки порта. Последний пункт в этом подробном списке отмечает, что коммутатор может обрабатывать нестандартные размеры кадров Ethernet, часто называемые «jumbo-кадрами», которые иногда настраиваются на интерфейсах Ethernet для определенной группы клиентов и их серверов в попытке для повышения производительности. ^[]

Этот набор спецификаций поставщика показывает, какие скорости портов поддерживает коммутатор, и дает представление о том, насколько хорошо коммутатор будет работать в вашей системе. При покупке более крупных и высокопроизводительных коммутаторов, предназначенных для использования в ядре сети, вам следует учитывать другие характеристики коммутатора. К ним относятся поддержка дополнительных функций, таких как протоколы управления многоадресной рассылкой, доступ к командной строке, позволяющий настраивать коммутатор, и простой протокол сетевого управления, позволяющий контролировать работу и производительность коммутатора.

При использовании коммутаторов необходимо учитывать требования к сетевому трафику. Например, если ваша сеть включает высокопроизводительных клиентов, которые предъявляют требования к одному серверу или набору серверов, то любой используемый вами коммутатор должен иметь достаточную производительность внутренней коммутации, достаточно высокие скорости портов и скорости восходящего канала, а также достаточное количество буферов портов для обработки задача. В общем, более дорогие коммутаторы с высокопроизводительными коммутационными матрицами также имеют хорошие уровни буферизации, но вам необходимо внимательно прочитать спецификации и сравнить различных поставщиков, чтобы убедиться, что вы получаете лучший коммутатор для работы.

Открытый водонепроницаемый сквозной коммутатор PoE

Открытый водонепроницаемый сквозной коммутатор PoE – чрезвычайно надежная сетевая система для наружных применений с высокой гибкостью установки.

Комбинация инжектора PoE мощностью 90 Вт, установка этого устройства на открытом воздухе без опасения повреждения водой и обеспечение быстрой сети и достаточной мощности для множества сетевых устройств с простой и быстрой установкой.

Открытый водонепроницаемый сквозной коммутатор PoE предназначен для использования вне помещений, где трудно найти локальный источник питания переменного тока, поскольку его сквозная пропускная способность и коммутатор хорошо защищены внутри водонепроницаемого металлического корпуса с полным классом защиты IP67. обеспечение более длительного использования.Кроме того, его можно закапывать прямо под землю.

Порт ввода данных PoE в коммутаторе получает питание и данные от другого коммутатора PoE или инжектора PoE, что обеспечивает высокий бюджет мощности до 71 Вт для удовлетворения различных требований по одному кабелю Ethernet, а сквозной коммутатор расширяется до 7 сетевые порты с PoE и гигабитной коммутационной способностью, обеспечивающие питание нескольких IP-устройств. Порт PoE соответствует стандарту IEEE802.3at (PoE +). Каждый порт PoE способен выдавать максимальную мощность до 30 Вт.

Коммутатор позволяет расширить доступ к сети в разумных количествах, экономя ненужные затраты, при этом повторяет возможности сети еще на 100 метров. Более того, отсутствие необходимости в розетке переменного тока идеально подходит для случая, когда источник питания не представлен в области развертывания IP-устройств.

Коммутатор PoE отличается компактными размерами, но с высоким бюджетом мощности, а также безвентиляторной конструкцией с естественным охлаждением. Коммутатор может работать в диапазоне температур от -5 ℃ до 50 ℃, в различных условиях окружающей среды.

Как это работает