Что такое коммутатор и для чего он нужен?

Содержание

Задаетесь вопросом: «коммутатор для чего нужен» и почему постановка этого вопроса звучит так странно? Коммутатор функции и коммутатор принцип работы — выражения витают в воздухе, словно их попросил добавить в текст хитрый специалист из отдела SEO. Хватит это терпеть, как говорил классик. Давайте узнаем про устройство сетевого коммутатора все, что можно.

Определение

Коммутатор — это прибор, который объединяет несколько компьютеров в одну сеть для обмена данными. Подключать можно стационарные ПК, ноутбуки, серверы, сетевые принтеры, камеры, умные приборы и даже другие коммутаторы. Коммутаторы похожи на загадочные штуки из научно-фантастических фильмов 80-х: они мигают разными огоньками, и у них есть множество отверстий для подключения (специалисты называют их LAN-портами). Устройства чаще всего присоединяются за счет витой пары, но иногда используются коаксиальный кабель или оптоволокно.

Если к вам подойдет ваш друг и спросит: «чего это ты про свитчи читаешь?», не спешите возмущаться и спрашивать, про какие такие «свечи» он говорит. Коммутаторы иногда называют «свитчами» (в разговорном — «свич», без буквы «т»). Это модное словечко пришло к нам из английского, где switch — это и есть название коммутатора.

Принцип работы, возможности и функции

Представим, что вы слегка слукавили при устройстве на работу и заявили, что работаете системным администратором с рождения. «Акушер при родах посмотрел и заявил — ну точно будущий специалист по коммутаторам!» — сказали вы на собеседовании. А когда вам принесли эту странную штуку, растерялись и стали озираться по сторонам в поисках помощи. Что же делают странные коммутаторы? Давайте рассмотрим на примере.

У вас есть свитч (не забываем, что это и есть коммутатор, только на заморском языке) на большое количество портов. Перед вами стоит задача объединить в одну сеть пять устройств. Берем витую пару (провод для LAN), подключаем к ПК и ведем его до коммутатора. Подключаем в разъем. Так повторяем со всеми устройствами, которые нужно объединить, чтобы получилась локальная сеть.

Если вы прочитали все эти умные слова и ничего не поняли, не переживайте. Просто посмотрите на следующий пример. Вы работаете в небольшой компании, у которой есть несколько отделов: кадровики, отдел безопасности, бухгалтеры и юристы. Чтобы они не бегали друг к другу, передавая бумажки и накручивая цифры активности на своих Apple (или не Apple) Watch, компьютеры этих отделов можно объединить в одну локальную компьютерную сеть. Как только умный системный администратор это сделал, вы сможете написать в документе Microsoft Word большими буквами: «Где зарплата?», сохранить файл и положить в папку «Для бухгалтерии», доступ к которой имеют сотрудники этого отдела. Коммутатор не будет отправлять данные о вашем файле и сам файл все участникам сети, нагружая сеть ненужными данными. Коммутатор поймет, что вы отправили этот файл на устройство с определенным адресом. Сотрудники бухгалтерии откроют ваш файл, напишут, что их рабочий день уже кончился, так как они трудятся только до двух, и уйдут домой. Но это, как говорит Леонид Каневский, совсем другая история.

Отличие от концентратора

Ваш друг говорит, что свитч и хаб — это одно и то же? Смело берите деревянную ложку, чтобы щелкнуть товарища по лбу. Хаб (hub), он же концентратор — это как бы предыдущая версия коммутатора. Главное отличие в том, что хаб не слишком умный. Вместо того чтобы записать MAC-адреса устройств в сети и по запросу посылать данные только туда, куда нужно, хаб — как шоколадная фабрика «Россия» — щедрая душа, он отправляет данные всем подряд. Это так называемая широковещательная передача данных. Концентратор использует ее, потому что у него нет функции определения адресата. Это и есть главное отличие концентратора от коммутатора.

Почему это плохо? Прежде всего, беспорядочные связи — не очень хорошо не только для реальной жизни, но и для сетевой активности устройств. Концентратор рассылает данные всем подряд: он не знает конечного адресата, поэтому нагружает сеть. Это может привести к ее замедлению. Кроме того, как только в сети будут появляться новые компьютеры, повысится риск появления различных ошибок передачи данных. Поэтому на сегодня коммутаторы почти вытеснили собой концентраторы. Вот такая она, дикая компьютерная природа.

Отличие от маршрутизатора

Коммутатор — свитч, концентратор — хаб. Вы не поверите, но и у маршрутизатора есть другое название. Его также называют роутером. Вы, даже если не компьютерный эксперт мирового масштаба, наверняка слышали это слово. Маршрутизатор — это мегаустройство по распределению пакета данных. Коммутатор объединяет компьютеры в локальную сеть, а роутер — в мировую.

Коммутатор при передаче данных в сети учитывает только MAC-адреса из своей таблицы и не может передать ваши данные на компьютер, допустим, вашего соседа, если он не подключен к коммутатору. Роутер учитывает внешний IP-адрес (то есть адрес в интернете), анализирует данные, фильтрует, кодирует их и рассылает по мировым сетям при необходимости. Маршрутизатор способен объединять целые сети (например, вашу локальную сеть и мировую сеть интернета), а коммутатор — только несколько компьютеров, подключенных к нему с помощью кабеля.

Разновидности

«Давайте посмотрим, какие бывают коммутаторы в дикой природе», — написали мы эту фразу, изображая голос Николая Дроздова в голове. Бывают коммутаторы управляемые (программируемые) и неуправляемые.

• Управляемые коммутаторы

  Это устройства, в которых присутствует система настройки портов. Системный администратор, поправив свой любимый свитер с котиками, может настроить гибкую работу сети. Например, разделить доступ различных отделов к доступной в сети информации. Так, отдел безопасности получит доступ к одним папкам, менеджеры — к другим, а бухгалтерия — к третьим. Кто-то сможет получить доступ к одной информации, а кто-то — не сможет. Управление доступом и является отличительной чертой управляемых (программируемых) коммутаторов.

• Неуправляемые

  Такие коммутаторы открывают доступ к информации в единой сети ко всем ее участникам и не позволяют себя настраивать. У таких устройств нет четкого ограничения, и при желании все участники сети могут получить доступ к данным друг друга.

Профессионалы также делят коммутаторы на другие разновидности — по уровням сетевых адресов. Есть коммутаторы 2-го уровня — они работают только с MAC-адресами. Коммутаторы 3-го уровня — работают с IP-адресами различных версий, например, IPv4, IPv6, IPX и IPSec. Такие коммутаторы также работают с протоколами PPTP, PPPoE и VPN, что фактически превращает коммутатор в маршрутизатор. Наконец, есть коммутаторы 4-го уровня, которые также можно по сути считать маршрутизаторами. Ведь такие типы устройств не только объединяют в себе возможности коммутаторов 2- и 3-го уровня, но и позволяют проводить очень гибкую настройку адресации.