Τι είναι ο διακόπτης και πώς χρησιμοποιήθηκε στο δίκτυο;

Διακόπτες στη δικτύωση:Μια βαθιά κατάδυση

A Διακόπτης δικτύου είναι ένα θεμελιώδες κομμάτι υλικού δικτύωσης που συνδέει συσκευές σε ένα δίκτυο, όπως υπολογιστές, διακομιστές, εκτυπωτές και ακόμη και άλλους διακόπτες. Λειτουργεί στο Layer Link Data (Layer 2) του μοντέλου OSI, κυρίως χρησιμοποιώντας διευθύνσεις MAC για την προώθηση πακέτων δεδομένων μεταξύ συσκευών.

Σκεφτείτε έναν διακόπτη σαν αστυνομικός κυκλοφορίας για το δίκτυό σας. Διευθύνει έξυπνα τα πακέτα δεδομένων στους προβλεπόμενους αποδέκτες τους στο τοπικό δίκτυο, αντί να τα μεταδίδει σε όλους σαν ένα κόμβο (μια παλαιότερη και λιγότερο αποτελεσματική συσκευή).

Εδώ είναι μια κατανομή των βασικών πτυχών:

1. Πώς λειτουργεί:

* Πίνακας διευθύνσεων MAC: Ο διακόπτης διατηρεί έναν πίνακα διευθύνσεων MAC και τις θύρες στις οποίες είναι συνδεδεμένες. Αυτός ο πίνακας έχει μάθει δυναμικά καθώς οι συσκευές επικοινωνούν μέσω του διακόπτη.

* Εκμάθηση διευθύνσεων MAC: Όταν μια συσκευή στέλνει ένα πλαίσιο στο διακόπτη, ο διακόπτης εξετάζει τη διεύθυνση MAC προέλευσης και το συνδέει με τη θύρα που έφτασε το πλαίσιο. Προσθέτει αυτές τις πληροφορίες στον πίνακα διευθύνσεων MAC.

* πλαίσια προώθησης: Όταν φτάνει ένα πλαίσιο με μια διεύθυνση MAC προορισμού, ο διακόπτης ελέγχει τον πίνακα διευθύνσεων MAC:

* Εάν ο προορισμός MAC είναι γνωστός: Ο διακόπτης προς τα εμπρός το πλαίσιο * μόνο * στη θύρα που σχετίζεται με τη διεύθυνση MAC (unicast). Αυτό μειώνει σημαντικά τη συμφόρηση του δικτύου.

* Εάν ο προορισμός MAC είναι άγνωστος: Ο διακόπτης πλημμυρίζει το πλαίσιο από όλες τις θύρες εκτός από αυτό που έλαβε το πλαίσιο (Broadcast). Στη συνέχεια, η συσκευή προορισμού θα ανταποκριθεί και ο διακόπτης θα μάθει τη διεύθυνση MAC.

* Broadcast: Ο διακόπτης προς τα εμπρός, τα πλαίσια εκπομπής (που προορίζονται για όλες τις συσκευές) από όλες τις θύρες εκτός από τη θύρα δημιουργίας.

2. Βασικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά:

* Λειτουργία Layer 2: Λειτουργεί κυρίως στο στρώμα συνδέσμου δεδομένων (OSI Layer 2), χρησιμοποιώντας διευθύνσεις MAC για προώθηση. Μερικοί διακόπτες λειτουργούν επίσης στο Layer 3 (διευθύνσεις IP), που γίνονται περισσότερο σαν δρομολογητές.

* Μέθοδοι προώθησης:

* Store-and-forward: Ο διακόπτης λαμβάνει ολόκληρο το πλαίσιο, το ελέγχει για σφάλματα και στη συνέχεια το προωθεί. Αυτό παρέχει έλεγχο σφαλμάτων, αλλά εισάγει λανθάνουσα κατάσταση.

* cut-through: Ο διακόπτης προωθεί το πλαίσιο μόλις διαβάσει τη διεύθυνση MAC προορισμού, ελαχιστοποιώντας την καθυστέρηση αλλά χωρίς έλεγχο σφαλμάτων.

* θύρες: Οι διακόπτες διαθέτουν πολλαπλές θύρες για τη σύνδεση διαφόρων συσκευών. Οι ταχύτητες της θύρας μπορεί να ποικίλουν (π.χ., 10/100/1000 Mbps Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet κ.λπ.).

* Πλήρες διπλό: Οι διακόπτες συνήθως λειτουργούν σε λειτουργία πλήρους διπλής όψης, επιτρέποντας στις συσκευές να στέλνουν και να λαμβάνουν δεδομένα ταυτόχρονα, αυξάνοντας το εύρος ζώνης δικτύου.

* Διαχειριζόμενη εναντίον μη διαχειριζόμενων:​​

* Ανεξάρτητοι διακόπτες: Απλές συσκευές plug-and-play. Δεν απαιτείται διαμόρφωση. Κατάλληλο για μικρά δίκτυα.

* Διαχειριζόμενοι διακόπτες: Προσφέρετε πιο προηγμένα χαρακτηριστικά όπως VLAN, QOS, Mirroring Port και Remote Management. Παρέχετε περισσότερο έλεγχο και ασφάλεια.

* VLANS (εικονικά LAN): Επιτρέψτε σας να ταξινομήσετε λογικά ένα δίκτυο σε μικρότερους τομείς εκπομπής. Αυτό βελτιώνει την ασφάλεια και την απόδοση.

* QOS (ποιότητα υπηρεσίας): Σας επιτρέπει να δώσετε προτεραιότητα σε ορισμένους τύπους κυκλοφορίας δικτύου (π.χ. VoIP, τηλεδιάσκεψη) για να διασφαλίσετε ότι θα λάβουν επαρκές εύρος ζώνης.

* poe (δύναμη πάνω από Ethernet): Μερικοί διακόπτες παρέχουν ισχύ σε συσκευές πάνω από το καλώδιο Ethernet (π.χ. τηλέφωνα IP, κάμερες ασφαλείας).

* Πρωτόκολλο δέντρου (STP): Χρησιμοποιείται για την πρόληψη βρόχων σε πλεονάζουσες τοπολογίες δικτύου, εξασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία.

3. Πώς χρησιμοποιούνται οι διακόπτες σε δίκτυα:

* Συσκευές σύνδεσης: Οι διακόπτες είναι το κύριο μέσο σύνδεσης υπολογιστών, διακομιστών, εκτυπωτών και άλλων συσκευών εντός ενός τοπικού δικτύου (LAN).

* Δημιουργία LAN: Οι διακόπτες σχηματίζουν τη ραχοκοκαλιά των LAN σε σπίτια, γραφεία και κέντρα δεδομένων.

* Δίκτυα τμημάτων: Οι διαχειριζόμενοι διακόπτες με VLAN σας επιτρέπουν να διαιρέσετε ένα δίκτυο σε μικρότερα, πιο διαχειρίσιμα τμήματα.

* Αύξηση του εύρους ζώνης: Οι διακόπτες παρέχουν ειδικό εύρος ζώνης σε κάθε συνδεδεμένη συσκευή, σε αντίθεση με τους κόμβους, οι οποίοι μοιράζονται το εύρος ζώνης.

* Σύνδεση με δρομολογητές: Οι διακόπτες χρησιμοποιούνται συχνά για τη σύνδεση συσκευών σε ένα δρομολογητή, ο οποίος παρέχει πρόσβαση στο διαδίκτυο.

* Κέντρα δεδομένων: Οι διακόπτες είναι απαραίτητοι για τους διακομιστές σύνδεσης, τις συσκευές αποθήκευσης και άλλα εξαρτήματα υποδομής στα κέντρα δεδομένων.

* Δίκτυα VoIP: Οι διακόπτες χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των τηλεφώνων IP και την παροχή POE (Power Over Ethernet) για την τροφοδοσία τους.

* Ασφάλεια: Οι διαχειριζόμενοι διακόπτες παρέχουν χαρακτηριστικά ασφαλείας, όπως η ασφάλεια των θυρών και το φιλτράρισμα διευθύνσεων MAC.

4. Πλεονεκτήματα χρήσης διακόπτη:

* Βελτιωμένη απόδοση: Οι διακόπτες μειώνουν τη συμφόρηση του δικτύου με την προώθηση δεδομένων μόνο στον προβλεπόμενο παραλήπτη.

* Αυξημένο εύρος ζώνης: Οι διακόπτες παρέχουν ειδικό εύρος ζώνης σε κάθε συνδεδεμένη συσκευή.

* Ενισχυμένη ασφάλεια: Οι διαχειριζόμενοι διακόπτες προσφέρουν χαρακτηριστικά ασφαλείας για την προστασία του δικτύου.

* Επιμελητικότητα: Οι διακόπτες μπορούν εύκολα να προστεθούν σε ένα δίκτυο για να φιλοξενήσουν περισσότερες συσκευές.

* Διαχείριση: Οι διαχειριζόμενοι διακόπτες παρέχουν εργαλεία για την παρακολούθηση και τη διαχείριση του δικτύου.

5. Παραδείγματα περιπτώσεων χρήσης διακόπτη:

* Αρχική δίκτυο: Συνδέοντας υπολογιστές, φορητούς υπολογιστές, έξυπνες τηλεοράσεις και κονσόλες τυχερών παιχνιδιών σε δρομολογητή για πρόσβαση στο διαδίκτυο.

* Μικρό γραφείο: Σύνδεση υπολογιστών, εκτυπωτών και διακομιστών στο γραφείο.

* Μεγάλη επιχείρηση: Σύνδεση χιλιάδων συσκευών σε πολλαπλά κτίρια, χρησιμοποιώντας VLANS για να ταξινομήσετε το δίκτυο και τους διαχειριζόμενους διακόπτες για προχωρημένες λειτουργίες.

* Κέντρο δεδομένων: Σύνδεση διακομιστών, συσκευές αποθήκευσης και άλλα εξαρτήματα υποδομής με διακόπτες υψηλής ταχύτητας για βέλτιστη απόδοση.

Συνοπτικά:

Οι διακόπτες είναι ένα κρίσιμο στοιχείο των σύγχρονων δικτύων. Παρέχουν έναν αξιόπιστο, αποτελεσματικό και ασφαλή τρόπο σύνδεσης συσκευών σε ένα τοπικό δίκτυο. Η ικανότητά τους να προωθούν έξυπνα πακέτα δεδομένων με βάση τις διευθύνσεις MAC βελτιώνει σημαντικά την απόδοση του δικτύου σε σύγκριση με τις παλαιότερες τεχνολογίες όπως οι κόμβοι. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των διακοπτών είναι απαραίτητη για όσους εμπλέκονται στη διαχείριση δικτύου, στο σχεδιασμό ή στη συντήρηση.