W dziedzinie sieci termin przełącznik sieciowy / switch odgrywa kluczową rolę. Przełączniki sieciowe to podstawowe urządzenia zarówno w środowisku domowym, jak i korporacyjnym, umożliwiające komunikację pomiędzy różnymi urządzeniami w sieci. Często pojawiającym się pytaniem jest, czy switch dzieli prędkość pomiędzy podłączonymi urządzeniami. W tym artykule szczegółowo opisano mechanikę przełączników sieciowych, ich typy i sposób, w jaki radzą sobie z ruchem danych, ostatecznie odnosząc się do pytania, czy i w jaki sposób przełączniki współdzielą prędkość.

Czym jest przełącznik sieciowy - podstawowe informacje

Przełączniki sieciowe to urządzenia łączące wiele urządzeń (takich jak komputery, drukarki i serwery) w sieci lokalnej (LAN) i wykorzystujące adresy MAC do przekazywania danych do właściwego miejsca docelowego. W przeciwieństwie do koncentratorów, które transmitują dane do wszystkich podłączonych urządzeń, switche wysyłają dane tylko do urządzenia, które ich potrzebuje, poprawiając wydajność i efektywność sieci.

Rola przełącznika sieciowego

Przełączniki działają w warstwie łącza danych (warstwa 2) modelu OSI i wykorzystują adresy MAC do określenia miejsca docelowego pakietów danych. Utrzymując tabelę adresów MAC, przełączniki mogą inteligentnie kierować ruchem, zapewniając, że dane dotrą do zamierzonego odbiorcy bez niepotrzebnego rozproszenia.

Wydajność: Przełączniki zmniejszają liczbę kolizji i poprawiają ogólną wydajność sieci, tworząc oddzielne domeny kolizyjne dla każdego podłączonego urządzenia.

Skalowalność: umożliwiają łatwą rozbudowę sieci poprzez dodanie większej liczby urządzeń bez znaczącego pogorszenia wydajności.

Bezpieczeństwo: segmentując ruch sieciowy, switche mogą zwiększyć bezpieczeństwo, ponieważ dane nie są transmitowane bezkrytycznie.

Przełącznik sieciowy i jego rodzaje

Aby zrozumieć, czy przełączniki sieciowe mają wspólną prędkość, konieczne jest rozróżnienie różnych typów switchów i ich funkcjonalności.

Przełączniki sieciowe niezarządzalne

Przełączniki sieciowe niezarządzalne inaczej switche niezarządzalne to podstawowe urządzenia zapewniające prostą łączność bez żadnych zaawansowanych funkcji i opcji konfiguracyjnych. Są one zwykle stosowane w małych sieciach, gdzie priorytetem jest łatwość obsługi i niski koszt.

Switche z funkcją Plug and Play: te przełączniki sieciowe działają od razu po wyjęciu z pudełka, nie wymagając żadnej konfiguracji.

Switche ze stałą konfiguracją: mają z góry określoną liczbę portów i nie mają możliwości zmiany ustawień ani ustalania priorytetów ruchu.

Przełączniki sieciowe zarządzalne

Przełączniki sieciowe zarządzalne (switche zarządzalne) zapewniają większą kontrolę i elastyczność, umożliwiając administratorom sieci konfigurowanie, zarządzanie i monitorowanie sieci. Są powszechnie stosowane w większych i bardziej złożonych sieciach.

Sieci VLAN (wirtualne sieci LAN): Przełączniki zarządzalne obsługują sieci VLAN, umożliwiając segmentację sieci w celu poprawy wydajności i bezpieczeństwa.

Jakość usług (QoS): switche z tą funkcją mogą ustalać priorytety ruchu, aby zapewnić, że krytyczne dane, takie jak VoIP lub wideokonferencje, otrzymają niezbędną przepustowość.

Monitorowanie i rozwiązywanie problemów: Przełączniki zarządzalne (switche zarządzalne) zapewniają narzędzia do monitorowania sieci, diagnostyki i rozwiązywania problemów.

Przełączniki warstwy 3

Przełączniki warstwy 3, zwane także przełącznikami wielowarstwowymi, łączą w sobie funkcjonalność switchów i routerów. Działają zarówno w warstwie łącza danych (warstwa 2), jak i w warstwie sieci (warstwa 3), umożliwiając kierowanie ruchu pomiędzy różnymi podsieciami.

Możliwości routingu: Przełączniki te mogą wykonywać routing IP, dzięki czemu nadają się do większych sieci z wieloma podsieciami.

Ulepszone zarządzanie ruchem: oferują zaawansowane funkcje umożliwiające bardziej efektywne zarządzanie ruchem i kierowanie nim.

Jak przełącznik sieciowy radzi sobie z ruchem

Aby zrozumieć, czy switch dzieli prędkość, musimy zagłębić się w sposób, w jaki obsługują i zarządzają ruchem danych.

Mechanizmy przełączające

Przełączniki sieciowe wykorzystują różne mechanizmy do efektywnej obsługi ruchu danych, takie jak:

Przechowywanie i przekazywanie: przełącznik sieciowy odbiera cały pakiet danych, sprawdza go pod kątem błędów, a następnie przekazuje go do miejsca docelowego. Ta metoda zapewnia integralność danych, ale może wprowadzić niewielkie opóźnienia.

Cut-Through: przełącznik sieciowy rozpoczyna przekazywanie pakietu natychmiast po odczytaniu adresu docelowego, co zmniejsza opóźnienia, ale potencjalnie przekazuje uszkodzone pakiety.

Brak fragmentów: kompromis pomiędzy przechowywaniem i przesyłaniem dalej a przecinaniem. Metoda ta sprawdza pierwsze 64 bajty pakietu (w których występuje najwięcej błędów) przed jego przesłaniem.

Alokacja przepustowości

Przełączniki sieciowe działają w oparciu o koncepcję znaną jako „backplane” lub „struktura przełączająca”, która określa maksymalną ilość danych, które switch może jednocześnie obsłużyć. Pojemność płyty montażowej jest zwykle wyższa niż suma szybkości wszystkich portów, co zapewnia, że ​​przełącznik może obsługiwać wiele strumieni danych jednocześnie bez znaczącego pogorszenia wydajności.

Dedykowana przepustowość: każdy port przełącznika sieciowego ma zazwyczaj dedykowaną przepustowość, co oznacza, że ​​urządzenia podłączone do różnych portów nie współdzielą przepustowości.

Tryb pełnego dupleksu (full duplex): Nowoczesne przełączniki sieciowe działają w trybie pełnego dupleksu, umożliwiając jednoczesne wysyłanie i odbieranie danych na każdym porcie, skutecznie podwajając dostępną przepustowość.

Czy switch dzieli prędkość?

Pytanie, czy switch dzieli prędkość, może być złożone i zależy od różnych czynników, w tym od typu przełącznika, jego konfiguracji i środowiska sieciowego.

Przełączniki sieciowe niezarządzalne i zarządzalne

Przełączniki sieciowe niezarządzalne(switche niezarządzalne), choć prostsze, nie mają mechanizmów zarządzania ruchem ani ustalania priorytetów. W mocno obciążonej sieci może to prowadzić do zatorów i spadku wydajności wszystkich podłączonych urządzeń. Jednak każdy port nadal ma dedykowaną przepustowość.

Z drugiej strony przełączniki zarządzalne (switche zarządzalne) można skonfigurować tak, aby ustalały priorytety ruchu, tworzyły sieci VLAN i efektywniej zarządzały przepustowością. Dzięki temu krytyczne aplikacje otrzymają niezbędną przepustowość, nawet w przeciążonych sieciach.

Konflikt dotyczący przepustowości

Chociaż przełączniki sieciowe zapewniają dedykowaną przepustowość dla każdego portu, w pewnych warunkach mogą nadal powodować rywalizację:

Wysokie natężenie ruchu: Jeśli wiele urządzeń jednocześnie wymaga większej przepustowości, niż jest w stanie obsłużyć backplane przełącznika sieciowego, wydajność może się pogorszyć.

Wspólne łącze nadrzędne: w scenariuszach, w których wiele przełączników sieciowych jest ze sobą połączonych, porty łącza nadrzędnego (połączenia między przełącznikami) mogą stać się wąskimi gardłami, jeśli nie są odpowiednio wyposażone.

Jakość usług (QoS)

Przełączniki sieciowe zarządzalne (switche zarządzalne) mogą implementować zasady jakości usług (QoS), aby nadać priorytet określonym rodzajom ruchu, zapewniając, że podstawowe aplikacje (np. VoIP, przesyłanie strumieniowe) otrzymają odpowiednią przepustowość nawet podczas szczytowego obciążenia.

Priorytetyzacja ruchu: przypisując wyższy priorytet ruchowi krytycznemu, przełączniki sieciowe mogą skuteczniej zarządzać przepustowością i minimalizować wpływ zatorów na ważne aplikacje.

Zarządzanie przepustowością: Ustawienia QoS mogą ograniczyć przepustowość dostępną dla mniej krytycznych aplikacji, zapewniając optymalną wydajność kluczowych usług.

Scenariusze i rozważania ze świata rzeczywistego

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób przełączniki sieciowe zarządzają szybkością i przepustowością, przeanalizujmy kilka rzeczywistych scenariuszy i rozważań.

Sieci domowe

W typowej sieci domowej często wystarczający jest switch niezarządzalny. Większość użytkowników domowych nie doświadcza znaczących konfliktów, ponieważ liczba podłączonych urządzeń i natężenie ruchu danych są stosunkowo niskie. Jednakże w miarę jak inteligentne urządzenia domowe i aplikacje wymagające dużej przepustowości (np. przesyłanie strumieniowe, gry) stają się coraz bardziej powszechne, zarządzanie przepustowością może stać się ważniejsze.

Przesyłanie strumieniowe i gry: Przesyłanie strumieniowe w wysokiej rozdzielczości i gry online mogą zużywać znaczną przepustowość. Zapewnienie tym aplikacjom odpowiedniej przepustowości może wymagać aktualizacji do switcha zarządzalnego np. RUT300 lub wdrożenia ustawień QoS na routerze.

Czy switch dzieli prędkość? - przemysłowy switch zarządzalny RUT300

Inteligentne urządzenia domowe: rozprzestrzenianie się inteligentnych urządzeń domowych (np. kamer, czujników) może zwiększyć ruch w sieci. Przełącznik sieciowy zarządzalny może pomóc w segmentacji i ustalaniu priorytetów ruchu w celu utrzymania optymalnej wydajności. Wyposażony dodatkowo w porty PoE pozwoli na zmniejszenie ilości okablowania i zasilania kamer bezpośrednio przez porty PoE tak jak switch zarządzalny IES6210-4P2GC.

Małe i średnie przedsiębiorstwa

W środowiskach małych i średnich firm wymagania sieciowe są wyższe i zwiększa się ryzyko rywalizacji o przepustowość. Switche zarządzalne są zazwyczaj preferowane ze względu na możliwość ustalania priorytetów ruchu, tworzenia sieci VLAN i zarządzania przepustowością.

VoIP i wideokonferencje: aplikacje te wymagają małych opóźnień i stałej przepustowości. Ustawienia QoS na switchach zarządzalnych mogą zapewnić wysoką wydajność tych usług.

Sieci gościnne: Tworzenie oddzielnych sieci VLAN dla sieci gościnnych może zapobiec ich wpływowi na wydajność krytycznych aplikacji biznesowych.

Duże przedsiębiorstwa

Duże przedsiębiorstwa mają złożoną infrastrukturę sieciową o dużym natężeniu ruchu i różnorodnych zastosowaniach. Przełączniki warstwy 3 i przełączniki sieciowe zarządzalne są niezbędne do utrzymania wydajności i niezawodności sieci.

Centra danych: W centrach danych przełączniki obsługują ogromny ruch danych. Backplanes o dużej pojemności i zaawansowane funkcje zarządzania ruchem mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia wydajności i minimalizacji opóźnień.

Oddziały: łączenie oddziałów wymaga efektywnego wyznaczania tras i zarządzania ruchem. Przełączniki sieciowe warstwy 3 mogą kierować ruch pomiędzy różnymi podsieciami i nadawać priorytet aplikacjom krytycznym.

Zaawansowane funkcje i innowacje w przełącznikach sieciowych

Wraz z ewolucją technologii sieciowej przełączniki sieciowe nadal zawierają zaawansowane funkcje i innowacje, które zwiększają wydajność, bezpieczeństwo i łatwość zarządzania.

Sieć definiowana programowo (SDN)

SDN to wyłaniający się paradygmat oddzielający płaszczyznę kontroli (która podejmuje decyzje o tym, dokąd wysyłany jest ruch) od płaszczyzny danych (która faktycznie przekazuje ruch). SDN pozwala na scentralizowane zarządzanie i dynamiczne dostosowywanie zasobów sieciowych.

Scentralizowana kontrola: kontrolery SDN mogą zarządzać wieloma przełącznikami sieciowymi i dynamicznie dostosowywać przepływ ruchu w oparciu o warunki sieciowe i wymagania aplikacji.

Większa elastyczność: SDN umożliwia bardziej elastyczne i wydajne wykorzystanie zasobów sieciowych, poprawiając ogólną wydajność i zmniejszając zatory.

Automatyzacja i orkiestracja sieci

Narzędzia do automatyzacji i orkiestracji upraszczają zarządzanie siecią, umożliwiając administratorom wydajniejsze wdrażanie, konfigurowanie i monitorowanie przełączników sieciowych.

Automatyczne udostępnianie: Automatyzacja wdrażania i konfiguracji przełączników sieciowych zmniejsza ryzyko błędu ludzkiego i zapewnia spójne ustawienia w całej sieci.

Zarządzanie oparte na zasadach: Narzędzia do orkiestracji umożliwiają zarządzanie oparte na zasadach, umożliwiając administratorom definiowanie i egzekwowanie zasad sieciowych, które ustalają priorytety krytycznych aplikacji i skutecznie zarządzają przepustowością.

Udoskonalenia zabezpieczeń

Nowoczesne przełączniki sieciowe zawierają zaawansowane funkcje bezpieczeństwa w celu ochrony zasobów sieciowych i danych.

Listy kontroli dostępu (ACL): Listy ACL mogą ograniczać dostęp do zasobów sieciowych na podstawie adresów IP, adresów MAC i innych kryteriów, zwiększając bezpieczeństwo.

Kontrola dostępu do sieci (NAC): Rozwiązania NAC zapewniają, że tylko autoryzowane urządzenia mogą łączyć się z siecią, zapobiegając nieautoryzowanemu dostępowi i zmniejszając ryzyko naruszeń bezpieczeństwa.

Optymalizacja wydajności sieci za pomocą przełączników sieciowych

Podsumowując, to, czy switch dzieli prędkość, zależy od różnych czynników, w tym od typu przełącznika sieciowego, jego konfiguracji i środowiska sieciowego. Chociaż każdy port switcha ma zazwyczaj dedykowaną przepustowość, duże natężenie ruchu i współdzielone łącza nadrzędne mogą prowadzić do rywalizacji i spadku wydajności.

Switche zarządzalne dzięki zaawansowanym funkcjom, takim jak QoS, sieci VLAN i priorytetyzacja ruchu, zapewniają większą kontrolę nad alokacją przepustowości i mogą pomóc zapewnić, że krytyczne aplikacje otrzymają niezbędne zasoby. Wraz z rozwojem technologii sieciowych pojawiają się innowacje, jednak aby mieć kontrolę nad dzieleniem prędkości przez switch należy zawsze wybierać przełączniki sieciowe zarządzalne.