Wat is een lan-schakelaar of -schakelaar en waar dient deze voor?

In de wereld van netwerken is het altijd belangrijk om te weten hoe we de verschillende apparaten kunnen onderscheiden waarmee we ze kunnen maken en onze apparatuur met elkaar kunnen verbinden. Dus vandaag gaan we alles leren over wat een Switch is. We zullen ook de verschillen zien tussen deze en andere apparatuur zoals routers, hubs of zelfs modems. Dus laten we beginnen!

Inhoudsindex

Wat is een netwerkswitch of -switch:

Laten we beginnen met te definiëren wat een switch is, ook wel LAN- switch genoemd . Het is een apparaat waarmee we de verschillende apparatuur en knooppunten in een netwerk met elkaar kunnen verbinden, altijd bekabeld en dit is belangrijk om in gedachten te houden. In feite verbindt een switch altijd apparaten op een lokaal netwerk, weet u, degene die we kennen als LAN.

De switches werken op de linklaag of laag 2 van het OSI- model (Open System Interconection), een referentiemodel dat wordt gebruikt voor netwerkprotocollen en hun definitie. De datalinklaag is die tussen laag 1 of fysiek (transportmiddel en signalen) en laag 3 of netwerk (routing en logische adressering). Dit behandelt de fysieke adressering van de pakketten die over het netwerk reizen volgens het MAC-adres dat is geassocieerd met elk apparaat dat erop is aangesloten.

De technische en operationele specificaties van de switches zijn gedefinieerd in de IEEE 802.3- standaard voor Ethernet- netwerkstandaardisatie. Het zijn een reeks standaarden die in feite de snelheid bepalen waarmee de netwerkverbinding zal kunnen werken. Onder hen zijn de standaarden 802.3i (10BASET-T 10 Mbps), 802.3u (100BASE-T 100 Mbps), 802.3z / ab (1000BASE-T 1Gbps over glasvezel of twisted pair), etc. bekend.

Momenteel worden deze standaarden gevolgd door al deze apparaten, die altijd een stertopologie gebruiken om de knooppunten te verbinden, waarbij het kernteam de Switch zelf is. Door middel van een reeks poorten of RJ45- of SFP- poorten worden de knooppunten met elkaar verbonden.

Wat een switch wel en niet kan doen

Het is erg belangrijk om te weten wat het werkgebied van een switch is, omdat dit helpt om te weten hoe en waar het moet worden aangesloten en waarvoor het is ontworpen. En natuurlijk om ze te onderscheiden van andere netwerkapparaten.

Wat je kunt doen:

• Verbind apparaten op een bekabeld netwerk Schakel pakketten door van bron naar bestemming met behulp van de netwerkgeschaalde MAC-adrestabel en als een link naar de IP-adresserver, die een router of hostcomputer kan zijn

Wat je niet kunt doen:

• Het is niet in staat om ons connectiviteit te geven met andere netwerken, die buiten het subnetmasker vallen.Daarom is het niet in staat om een ​​internetverbinding te bieden

We zullen zien dat er schakelaars zijn die dankzij een firmware of een klein besturingssysteem nog meer dingen kunnen doen dan de functies waarvoor ze zijn ontworpen.

Functies en elementen

We kunnen schakelaars vinden van praktisch elke grootte qua poorten, maar ze zijn de sleutel tot het opzetten van complexe gegevensverwerkingscentra, met apparatuur en kasten met honderden poorten.

Poorten en snelheid

De bediening van een switch wordt uitgevoerd via netwerkpoorten, die de onderlinge verbinding van de verschillende knooppunten in het interne netwerk mogelijk maken. Het aantal is wat de capaciteit en het vermogen bepaalt, evenals de snelheid. Het is normaal om ze tussen 4 en 20 poorten te vinden, maar er zijn veel meer bedrijven. Je kunt hebben:

• RJ45: eigen poort voor twisted pair-kabels, de typische 4 twisted pair UTP-kabels voor LAN die werken op 10/100/1000/10000 Mbps

• SC: glasvezelpoort voor snelle verbindingen met 1/10 Gbps.

• SFP- of GBIC- poorten: dit worden modulaire poorten genoemd omdat ze geen specifieke connector hebben, maar eerder een gat waarin de connector moet worden gestoken met het type poort dat we willen. Dit kan een GBIC (Gigabit Interface Converter) zijn, normaal gesproken met geïntegreerde RJ45-poorten of de SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), een kleinere poort met RJ45- of 10 Gbps glasvezel.

• Combo-poorten: ze zijn geen soort poort als zodanig, maar een manier om de switch een grotere verscheidenheid aan poorten te bieden. Ze komen meestal in panelen van 2 RJ45 + 2 SFP of 4 + 4, waar we de een of de ander kunnen gebruiken, maar nooit beide tegelijkertijd omdat ze een bus delen.

De snelheid wordt bepaald door de verschillende versies van de 802.3-standaard die we aan het begin hebben gezien. We vinden momenteel switches die 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps en 10 Gbps kunnen leveren.

Schakelmethoden van een schakelaar

Switch is de Spaanse naam van een Switch, wij denken dat dat duidelijk is, deze naam verwijst naar de werking op de Ethernet-standaard. Dit is gebaseerd op de overdracht van gegevens in LAN via frames die de gegevens transporteren met een koptekst waarmee zowel afzender als ontvanger kunnen worden geïdentificeerd met behulp van het MAC-adres. Wees voorzichtig, we hebben het over het MAC-adres en niet het IP-adres, het werkt in een andere OSI-laag. Er zijn twee communicatiemethoden in netwerken:

• Half duplex: in dit verband reizen de gegevens in de ene of de andere richting, maar nooit in beide richtingen tegelijk, bijvoorbeeld een Full Duplex Walkie Talkie : het is degene die de verzend- en ontvangstkanalen tegelijkertijd gebruikt, bijvoorbeeld een telefoon.

Een zeer belangrijk element dat de schakelcapaciteit van een Switch bepaalt, zijn buffers, geheugenelementen die dienen om de frames op te slaan die naar het corresponderende knooppunt moeten worden doorgestuurd. Deze buffers voeren de cachefunctie uit, vooral belangrijk om twee knooppunten met poorten met verschillende snelheden te verbinden, om het bottleneck-effect te verminderen.

Er zijn verschillende schakeltechnieken op een switch:

• Store-and-forward Cut-Through Adaptieve Cut-Through

(opslaan en doorsturen)

Bij deze eerste methode slaat de schakelaar bij ontvangst het volledige gegevensframe op in de buffer. Dit wordt gedaan om mogelijke fouten daarin op te sporen en uiteraard om oorsprong en bestemming te analyseren. Hierna wordt het naar de ontvanger gestuurd.

Deze methode wordt altijd gebruikt op switches met verschillende snelheidspoorten, hoewel we er rekening mee moeten houden dat er altijd een kleine vertraging of vertraging zal optreden bij het verzenden van deze methode.

(direct doorsturen)

In dit geval wordt het frame niet volledig gebufferd, maar wordt alleen de koptekst gelezen om de bron- en bestemmings-MAC te kennen en vervolgens doorgestuurd.

Het is een snellere techniek dan de vorige, maar biedt geen foutcontrole in beschadigde frames. Bovendien moeten de poorten van het apparaat allemaal met dezelfde snelheid werken.

(adaptive direct forwarding)

Het is geen nieuwe methode, maar het vermogen van de switch om te kiezen tussen de twee voorgaande methoden. Als de Switch bijvoorbeeld detecteert dat er te veel mislukte en verloren pakketten binnenkomen, schakelt hij automatisch over op opslag en doorsturen, en als de poorten dezelfde snelheid hebben, gebruikt hij directe doorsturing.

Werken met Jumbo Frames

Wanneer we een Switch gaan kopen, is het gebruikelijk dat ze in de specificaties praten over Jumbo-frames als het team ermee kan werken.

We hebben al gezegd dat een switch werkt met ethernetframes, die een standaardgrootte van 1500 bytes hebben. Maar het is mogelijk om ze groter te maken, tot 9000 Bytes, die Jumbo Frames worden genoemd. Deze vallen niet onder de 802.3-standaard.

Deze frames worden gebruikt om met grote hoeveelheden informatie te werken, waardoor de gegevensoverdracht snel efficiënter wordt, hoewel het latentie toevoegt aan de verbinding omdat het meer informatie moet verwerken. Om deze reden worden Jumbo Frames gebruikt met vrij krachtige schakelaars.

Schakel types

We hoeven alleen de typen Switch te zien die we op de markt vinden, die op bepaalde taken zullen zijn gericht, afhankelijk van hun capaciteit, poorten en andere standaarden die ze implementeren.

Schakelt onhandelbaar en beheersbaar of niveau 3/4

Over het algemeen hebben de schakelaars geen beheercapaciteit gehad, althans in de meest basale modellen. Deze werken op de 802.3u-standaard, wat aangeeft dat een switch een automatische onderhandelingscapaciteit moet hebben. Zonder de tussenkomst van een persoon, "beslissen" de klant en de schakelaar hoe de schakelparameters eruit zullen zien. Dit zijn de onbeheerde switches.

Maar na verloop van tijd heeft de hardware een lange weg afgelegd, waardoor de omvang kleiner is geworden, het vermogen is vergroot en deze apparaten meer intelligentie hebben gekregen. Het is niet ongebruikelijk om switches te zien met 4-core processors en RAM van 512 MB of zelfs meer. Maar het belangrijkste is dat ze firmware hebben die toegankelijk is via de browser of een speciale poort, om hun parameters te wijzigen. Dit zijn de beheerde switches.

Deze capaciteit is nodig of in ieder geval optioneel voor die computers die naast switchen ook de mogelijkheid bieden om VPN netwerken, Port Mirroring (port monitoring of Port Trunking (link aggregation)) aan te maken, deze switches worden ook level 3 switches genoemd. als ze IP-routeringsfuncties kunnen uitvoeren, dat wil zeggen werken op laag 3 van het OSI-model, bijvoorbeeld om een ​​VPN te creëren. Als we hier de controle van logische poorten aan toevoegen, dan zullen we het hebben over een niveau 3-switch / 4.

PoE-schakelaar

PoE (niet te verwarren met PPPoE) staat voor Power Over Ethernet of Power over Ethernet. Het is een technologie die misschien wel lijkt op USB of Thunderbolt die we allemaal kennen, omdat het niet alleen het verzenden van gegevens naar de client-switch toestaat, maar ook stroom levert. Dit gebeurt rechtstreeks via de UTP-kabel. Het is gebaseerd op standaarden:

• IEEE 802.3af: PoE met vermogen tot 15, 4 W IEEE 802.3at: PoE +: verhoogt capaciteit tot 30 W 3bt: uPoE bereikt 51 W of 71 W

De stroomcapaciteit is uiterst handig voor het verbinden van Wi-Fi-toegangspunten, IP-bewakingscamera's of VoIP-telefoons. Zo worden de meeste camera's in openbare instellingen gevoed.

Desktop-, Edge- en Trunk-schakelaars

Desktop-switches zijn de meest elementaire van allemaal, die bijna nooit worden beheerd, omdat ze eenvoudigweg zijn bedoeld om ons thuisnetwerk uit te breiden zonder grote complicaties. Ze bieden tussen de 4 en 8 poorten, met 100 Mbps met zowel half-duplex als full-duplex functionaliteit. In feite integreren de meeste routers al minstens 4 of 5 poorten met deze kenmerken.

De tweede groep zijn de perimeterschakelaars, ze hebben een groter aantal poorten, die gemakkelijk 24 of zelfs 48 poorten kunnen bereiken. Deze worden gebruikt om kleine subnetten te creëren die zijn georiënteerd op computerzalen van educatieve centra, laboratoria, kantoren, enz. Je verbinding is meestal 1 Gbps.

Trunk-switches zullen niet alleen meer poorten aanbieden, maar ook beheersbaar zijn en OSI Layer 2- en 3-functies bieden voor het afhandelen van pakketten en het routeren. Als we ook modulariteit toevoegen via rackkasten, kunnen we honderden poorten hebben die werken op 1 Gbps of zelfs 10 Gbps voor datacenters.

Verschillen tussen een switch en HUB

Na in detail te hebben gezien wat een Switch is, moet deze worden onderscheiden van de daarmee verbonden netwerkapparaten.

De eerste en meest voor de hand liggende is de Hub of hub, een apparaat dat kan worden beschouwd als de voorganger van de Switch. Zo heeft het een paneel met een bepaald aantal poorten om de verschillende knooppunten in de verbonden met elkaar te verbinden.

Het grote verschil is dat de Hub niet kan onderscheiden of de informatie die er doorheen gaat naar de ene of de andere computer wordt geleid. Dit apparaat is beperkt tot het ontvangen van de informatie en het herhalen voor alle poorten, ongeacht wat je ermee hebt verbonden, wat we uitzending noemen.

Verschillen tussen switch, router en modem

Het volgende onderscheid dat we moeten maken, is dat van de switch met de routers en de modem, en dit zal gemakkelijk zijn, afhankelijk van de OSI-niveaus.

We weten dat de Switch van nature werkt in laag 2 van het model, de datalinklaag, omdat hij via zijn MAC-tabel pakketten naar de bestemmingshost kan sturen. Hoewel het waar is dat er computers zijn die dankzij hun firmware ook in laag 3 en 4 kunnen werken.

Aan de andere kant werkt een modem alleen op laag 1 of fysiek, het is alleen bedoeld voor het converteren en vertalen van de signalen die het van het netwerk ontvangt. Bijvoorbeeld analoog in digitaal, draadloos in elektrisch en optisch in elektrisch.

Ten slotte is de router een apparaat dat voornamelijk werkt in laag 3, de netwerklaag, omdat het verantwoordelijk is voor pakketroutering en overdracht van het openbare netwerk naar het interne netwerk dat hierdoor wordt gecreëerd. Maar natuurlijk zijn de huidige routers zeer compleet en bevatten ze ook de functie van Switch met meerdere poorten en zelfs functies van laag 4 en 7 dankzij de creatie van VPN of gedeelde datadiensten.

Conclusies over schakelaars

Momenteel heeft bijna niemand van ons een switch nodig om onze apparatuur op het netwerk aan te sluiten, aangezien de huidige routers hiervoor tot 8 poorten en wifi hebben. Ze worden en blijven echter onbetwistbaar gebruikt in datacenters, educatieve centra en nog veel meer.

De grote evolutie die deze apparaten hebben doorgemaakt dankzij de toegenomen kracht van de hardware en de complexiteit van de firmware, maken ze tot echte computers bijna op het niveau van routers.

We laten u nu achter met enkele netwerkartikelen:

Heeft u ooit een Switch gehad, welke capaciteit? Laat uw opmerkingen of vragen die u passend acht in het vak achter