Switch – co to jest?

Adres fizyczny podstawą działania sieci

Tutaj należy wskazać pierwszą cechę switchów, którą jest niezależność od dostępu do Internetu. Sieć lokalna może działać niezależnie, zapewniając komunikację pomiędzy urządzeniami włączonymi do tej sieci. Switch jest zatem przełącznikiem sieciowym, który koordynuje przepływ danych pomiędzy wybranymi komputerami lub centrami danych. Switch zarządza pakietami tych danych, które może ukierunkować w stronę wybranego urządzenia, co pozwala na szybką i niezależną od sieci zewnętrznych ich wymianę. Pakiet danych to cyfrowa informacja, której wartość nie może przekroczyć 64 kb i w większości przypadków jest o wiele mniejsza. Pakiet jest później wpisany w ramkę, czyli dane identyfikacyjne opisujące jego podstawowe cechy. Jednymi z nich jest adres fizyczny urządzenia wysyłającego pakiet i tego, dla którego jest on przeznaczony.

Adres fizyczny opisywany jest skrótem MAC, co oznacza Media Access Control i jak sama jego nazwa wskazuje, jest w istocie adresem, tylko że cyfrowym. MAC nadawany jest każdemu urządzeniu sieciowemu i jest unikalny dla każdego z nich. Komputery działające w sieci lokalnej, mogą bez problemu się odszukać, właśnie dzięki połączeniu poprzez switch. Co to znaczy z punktu widzenia wspomnianej sieci? Switch nie musi mieć połączenia z Internetem, aby ta sieć działała. Zrozumienie zasady używanej przez urządzenia do znalezienia się w sieci lokalnej jest kluczowa, aby zrozumieć, jak działa switch. Jednym z najczęściej występujących problemów w sieciach lokalnych, jest brak możliwości nawiązania połączenia pomiędzy dwoma urządzeniami. Dzieje się tak, ponieważ switch nie może odszukać wybranego adresu fizycznego MAC komputera. W takim przypadku albo komunikacja zostaje całkowicie zerwana i niezbędna jest ingerencja administratora sieci, albo switch roześle pakiety do wszystkich urządzeń znajdujących się w sieci lokalnej.

Druga opcja rodzi spore problemy, ponieważ użytkownicy nie będą w stanie dowiedzieć się, czy informacja, która do nich dotarła, jest w rzeczywistości przeznaczona dla nich. Dodatkowo wydajność całej sieci spadnie, ponieważ przepustowość będzie musiała obsłużyć komunikacje pomiędzy wszystkimi urządzeniami naraz. W ten sposób działają np. huby, które są alternatywą dla switchów, ale stosowane są raczej amatorsko i nie znajdują zastosowania w bardziej skomplikowanych i wymagających sieciach lokalnych. Jednoczesne wysyłanie danych do wszystkich komputerów w tej samej sieci, wymaga wydajnych łącz, jak np. światłowody. Jednakże w perspektywie, stosowanie tego rozwiązania w dużych sieciach, jest całkowicie niepraktyczne i nie stosuje się tego typu hubów. Znacznie lepszym wyborem są omawiane switche, które dzięki ukierunkowaniu wysyłania pakietów danych pomiędzy wybranymi adresami MAC, odciążają łącza, co podnosi ich wydajność.

Warstwa L2 i L3 w switchu

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że istnieje prosty sposób na rozpoznanie tego, w jaki sposób zachowa się switch, we wspomnianej wyżej sytuacji. Jeśli po nieznalezieniu pożądanego adresu MAC, pakiety zostaną rozesłane do wszystkich urządzeń, wówczas mówimy, że switch działa w warstwie L2. Warstwa L2 definiuje możliwości switchów, czyli w tym przypadku zapewnia wymianę ramek danych. Warstwa L3 natomiast tworzy ścieżki pomiędzy węzłami, co oznacza, że switch ma możliwość lepszego przełączania zwiększonego ruchu w sieci. Warstwę L2 stosuje się w zdecydowanej większości switchów, natomiast warstwa L3 obecna jest w bardziej zaawansowanych modelach, jak przełączniki zarządzane, o których zaraz powiemy coś więcej.

Zarządzanie switchem

Wiecie już, co to jest switch i że jest przełącznikiem, który łączy urządzenia. Można go porównać do dworca autobusowego, który pełni rolę miejsca przesiadki i koordynacji transportów zbiorowych, które w tym przykładzie są pakietami danych. Switch pozwala na zarządzanie tymi pakietami, całą komunikacją i siecią, co w praktyce oznacza, ze administrator sieci może dowolnie decydować o tym, w jaki sposób będzie wyglądać cała komunikacja. Administrator ma zatem możliwość ukierunkowania lub zablokowania przepływu pakietów pomiędzy dwoma urządzeniami, ustalenia intensywności przepływu tych pakietów, a także generowania raportów dotyczących sieci. Nie jest to jednak cecha wszystkich switchów, ponieważ urządzenia te występują w różnych wersjach, spośród których każda z nich oferuje inne możliwości zarządzania. Przyjrzyjmy się zatem kategoriom switchów.

Rodzaje switchów

Przełącznik zwykły, to najprostsze urządzenie typu switch. Co to oznacza z punktu widzenia osoby, która chce stworzyć własną sieć lokalną? Zwykły switch posiada zaledwie kilka portów LAN, co pozwoli na podpięcie małej ilości urządzeń, jak komputery drukarki, czy skanery. Administrator nie ma jednak możliwości rozbudowanej kontroli sieci, ponieważ switch automatycznie rozpoznaje adresy MAC podpiętych do niego urządzeń. Oznacza to, że wystarczy wpiąć w porty urządzenia i cała sieć zostanie automatycznie skonfigurowana. Jest to duże ułatwienie, szczególnie dla osób chcących stworzyć niewielką sieć w domu lub biurze, nie wiedząc zbyt wiele o tym, jak zarządzać switchem. Trzeba jednak pamiętać, że zwykły switch ma niską przepustowość.

Kolejnym rodzajem switcha, jest tzw. inteligentny switch. Urządzenie to jest znacznie większe od wcześniej omawianego zwykłego switcha. Posiada dużą ilość portów LAN, dzięki czemu może koordynować przepływ danych pomiędzy większą ilością komputerów. W tym przypadku administrator ma możliwość zarządzania podstawowymi ustawieniami sieci, jak kontrola przepływu pakietów lub blokowanie konkretnych adresów MAC. Inteligentny switch posiada większą przepustowość, niż zwykły switch.

Ostatnim rodzajem switchów, jest przełącznik zarządzany. Jest o zdecydowanie najbardziej rozbudowany typ switchów, który pozwala na pełnie kontroli nad całą siecią lokalną oraz który korzysta z warstwy L2 i L3. Administrator może decydować dokładnie o tych samych jej aspektach, co w przypadku inteligentnego switcha, a także monitorować raporty dotyczące sieci. Switch zarządzany pozwala na stworzenie bardzo dużej sieci lokalnej, której zarządzanie wymaga dużej wiedzy i umiejętności.

Cechy fizyczne switcha

W zależności od rodzaju wybranego przez Was switcha, będzie się on różnił pod wieloma względami. Pierwsze, co rzuca się w oczy to rozmiary, które dla zwykłych switchów są niewielkie i czasami przypominają odtwarzacze DVD. Zasada jest prosta i im bardziej rozbudowany switch, tym będzie większy. Niektóre z nich osiągają rozmiary szafy, co jest niestety niezbędne przy tworzeniu dużych sieci lokalnych. Switche mogą być przymocowane do ściany, stawiane na meblach lub podłodze, a te największe posiadają własne kółka, co znacznie ułatwia ich przemieszczanie. To, w jakim miejscu znajdzie się Wasz switch, nie ma większego znaczenia, chyba, że macie zamiar podpiąć do niego router z dostępem do sieci zewnętrznej. W tym przypadku należy zadbać o to, aby router miał optymalny zasięg.

Rodzaje portów w switchu

Na co jeszcze należy zwrócić uwagę, wybierając switch? Na pewno na liczbę portów i to, jakiego rodzaju porty LAN posiada. Większa liczba portów oznacza, że będziecie mogli podpiąć do sieci lokalnej więcej urządzeń sieciowych. Nawet jeśli tworzycie taką sieć w domu, warto pamiętać o tym, że w przyszłości mogą pojawić się w nim nowe urządzenia, które będą potrzebowały swojego własnego portu. Dlatego też, lepiej zabezpieczyć się przed kłopotem związanym z potrzebą wymiany switcha na większy.

Rodzaje portów mają spore znaczenie w kontekście sieci lokalnej. Switche wykorzystują obecnie trzy rozwiązania: miedziane, optyczne i SFP. Pierwsze z nich są powszechnie stosowane i dobrze znane większości użytkowników, chociażby komputerów. Zapewniają stabilne połączenie pomiędzy dwoma urządzeniami i odpowiednią przepustowość. Porty optyczne, to nic innego jak światłowody, które zapewniają znacznie większą przepustowość łącza. Trzeba jednak pamiętać, że jedno i drugie rozwiązanie jest ograniczone przez długość przewodu. Dłuższy przewód oznacza większe spadki transferu. Port SFP to rozwiązanie chętnie stosowane w switchach zarządzanych, ponieważ pozwala na podpięcie do sieci urządzeń za pomocą przejściówki. Oznacza to, że nawet różne rodzaje złącz, mogą zostać wykorzystane do stworzenia sieci lokalnej.