Як правильно вибрати комутатор Ethernet

Мережевий комутатор (або switch) - це комунікаційний пристрій, який використовується для розподілу даних кабельними мережами. Зазвичай він є коробкою з кількома портами Ethernet або оптоволоконними портами. Його не слід плутати з мережним концентратором (hub), навіть якщо вони виглядають однаково. Промислові комутатори Ethernet призначені для використання у екстремальних умовах.

Керований, некерований чи смарт-комутатор Ethernet?

Комутатори Ethernet марки Siemens Ви можете вибрати некерований комутатор, якщо ваша мережа має комплексний характер і у вас є можливість залишити всі порти відкритими без необхідності ізолювати частину з них. Такі комутатори цікаві з погляду їх низької ціни, якщо вам лише потрібно підключити кілька пристроїв один до одного і підключити всіх їх до інтернету. Цей тип комутатора зазвичай підтримує функцію «plug-and-play», тобто. вам достатньо підключити його, щоб він почав працювати. Якщо ви поки не знаєте, яким чином має функціонувати ваша мережа, вам краще вибрати керований комутатор та зберегти налаштування за замовчуванням. Ця конфігурація дає можливість не перебудовувати мережу, якщо згодом її функціонування змінюватиметься. Керовані комутатори дозволяють керувати мережею та вносити до неї зміни віддалено, відповідно до ваших потреб. Цей тип комутатора цікавий тим, що він дозволяє керувати комплексними мережамиПроте, для моніторингу безпеки портів, списків контролю доступу (ACL) та розподілу пропускної спроможності потрібна наявність кваліфікованого інженера. Деякі комутатори оснащені API, що дозволяє виконувати IAC (автоматизоване розгортання). Якщо ви хочете зберегти контроль над вашою мережею, при цьому вона залишається відносно нескладною, ви можете вибрати смарт-комутатор (Smart Switch), який частково керується через веб-інтерфейс. Ці комутатори є відмінним компромісом між некерованими та керованими комутаторами. Залежно від вибраної моделі, у вас може бути доступ до таких опцій, як якість серсісу (QoS) або віртуальні мережі (VLAN), які підходять для управління VoIP телефонами, або, якщо ви хочете ізолювати частини мережі один від одного, для підвищення безпеки та продуктивності мережі.

Якими є переваги вибору комутатора Ethernet PoE?

• Стандарт 802.3af забезпечує максимальну потужність 12.9 ват при напрузі 48 вольт для кожного пристрою.
• Стандарт 802.3at, також відомий як PoE+, забезпечує потужність від 24 до 30 Вт, при напрузі 48 вольт для кожного пристрою.

• немає необхідності подавати харчування на кожен компонент мережі
• потребує охолодження
• максимальна відстань між 2 приладами = 100 м

Який тип мережі вибрати залежно від використання?

• Для збору даних: для датчиків необхідні керовані комутатори з виділеними портами.
• Для контролю та керування: для контролю та керування автоматичними пристроями все частіше потрібне резервування в кільцевій топології. Для забезпечення такого резервування необхідно використовувати комутатори з пропускною здатністю щонайменше 100 Мбіт/сек.
• Backbone: від 100 автоматів у мережі необхідно використовувати основне кільце, зване backbone, яке з'єднує комутатори за допомогою оптоволокна. Потім обладнання розподіляється по мідним кабелям зі швидкістю більше 100 Мбіт/с кільцевим дротяним підмережам.
• Відеоспостереження: від 20 камер вам знадобиться виділена мережа Giga Ethernet. Для живлення камер рекомендується вибирати мережу PoE.

Чи відіграє роль кількість портів?

Кількість портів, доступних на комутаторі, дуже важлива, оскільки вона визначає кількість пристроїв, які можуть бути підключені до нього. Комутатор може вміщувати від 2-х до 64 портів. Щоб правильно вибрати відповідний комутатор, вам необхідно визначити, скільки пристроїв потрібно підключити і чи зміниться їх кількість в короткостроковій або середньостроковій перспективі.
Деякі комутатори оснащені роз'ємом STACK, який дозволяє підключати їх один до одного і тим самим збільшує доступні порти.

Які ще моменти слід враховувати під час вибору комутатора?

• Комутатори для невеликих мереж зазвичай оснащені системою монтажу на DIN-рейку, яка є нормою для інтеграції різного обладнання до шафи або електричної шафи.
• У великих мережах комутатори спроектовані для монтажу в стійку, в цьому випадку їх розмір вказується в одиницях 19-дюймового блоку в шафі (наприклад, вимикач займає 1U, тобто ширина 19-дюймової стійки на висоті 1,75 дюйма). 19-дюймова стійка відповідає стандартизованим розмірам (у Європі стандарт DIN 41494).
• Якщо кількість пристроїв для підключення до комутатора невелика, ви можете залишити його на столі поруч із пристроями, однак, необхідно взяти до уваги рівень шуму, чим більше портів у комутатора, тим більше шуму він видаватиме.

Якими є останні тенденції в управлінні мережами?

• Програмовані мережі (SDN або Software Defined Network) : йдеться про архітектуру, яка покращує управління мережею і дозволяє швидко реагувати на функціональні потреби, що змінюються. Ця архітектура вимагає використання керованих комутаторів, оскільки вони керуються централізованим контролером SDN.
• Інтернет речей (IoT) : кількість підключених об'єктів швидко змінюється, і ви повинні передбачити такі зміни на майбутнє при визначенні розмірів мережі, щоб вона швидко не застаріла.

Ви також можете знайти на ринку комутатори рівня 3, які працюють як маршрутизатори з великою кількістю портів.

Як правильно вибрати жорсткий диск

Технологія PoE у питаннях та відповідях

У статті у популярній формі питання-відповідь розповідається про ключові моменти при використанні живлення за допомогою PoE (Power over Ethernet). Наводяться відмінності між стандартами, дається інформація про захист пристроїв від імпульсів перенапруг та інші корисні речі.

Що таке PoE?

PoE (Power over Ethernet) — технологія подачі електроживлення на клієнтський пристрій через кручену пару стандарту Ethernet (зазвичай використовується кабель cat.5. з роз'ємами RJ45). Один і той же кабель використовується для передачі даних і для живлення пристрою.

Які пристрої підтримуються?

Як пристрої живлення можуть виступати:

• комутатори,
• маршрутизатори,
• та інше мережеве обладнання.

Як клієнтські пристрої можуть використовуватися:

• дротові телефони,
• відеокамери,
• точки доступу,
• різні датчики та інше периферійне обладнання.

Існують також пристрої для інтеграції з обладнанням, яке не підтримує
PoE.

Навіщо це потрібно?

Як писав поет Володимир Маяковський: «Якщо зірки запалюються, це комусь потрібно». Нижче наводяться переваги використання цієї технології.

Підключення пристроїв у важкодоступних місцях

Наприклад, на робочому місці користувача передбачено лише дві розетки: для монітора та системного блоку. Часто такі вимоги виникають не через помилку у плануванні, а диктуються галузевими, регіональними та іншими стандартами ІТ-безпеки, пожежної безпеки, охорони праці тощо.

Інший приклад - якщо відеокамера або точка доступу закріплена під стелею, туди буває складно протягнути ще й провід живлення.

Управління харчування

Друга користь полягає в тому, що PoE дозволяє керувати пристроєм живлення, наприклад, тимчасово відключати, включати або виконувати перезапуск (при зависанні, оновленні або іншій необхідності).

Це зручно, якщо доводиться працювати віддалено, або коли пристрої знаходяться у важкодоступних місцях.

Особливо це корисно при роботі з точками доступу, які можуть бути на значній відстані або взагалі приховані десь над фальш-стелі.

Примітка. Майже всі сучасні точки доступу від Zyxel підтримують PoE
і в тому числі нові моделі з підтримкою Wi-Fi 6: як «бюджетні» NWA110AX так і більш просунуті WAX650S і WAX510D

Малюнок 1. Двохдіапазонна точка доступу 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.

Спрощення обслуговування

Крім зручності експлуатації, застосування PoE дозволяє зняти головний біль у плані закупівлі та ремонту адаптерів живлення, забезпечення користувачів розетками, наприклад через придбання PDU (простіше кажучи, «переносок-розгалужувачів). Менше вузлів – менше точок відмови – менше дзвінків у техпідтримку.

Електробезпека

Хто б що не казав, а 220 Вольт – це багато. Це дуже б'є, це вбиває. А ось 57 вольт, що є максимумом для PoE – також неприємно небезпечно, але вже не так сильно. У деяких організаціях для того, щоб сисадмін виконував роботу ще й електрика, потрібен спеціальний допуск. Регламентується це тими самими галузевими і регіональними стандартами. А з PoE — нічого такого зроду не знали. Слаботочка - вона і є слаботочкою.

Естетика

Технічному персоналу, що в першу чергу потрібно? Аби працювало. Але деяким особливо просунутим товаришам потрібно, щоб це було ще й красиво. Наприклад, щоб «зайві» дроти не звисали. Або щоб усі одного кольору було. А PoE позбавляє цих «зайвих» провідників. Особливо чутливі до цього різноманітні перевіряльники, комісії та «велике начальство».

Які мінуси у PoE?

Вища вартість пристроїв

Справді, коштує дорожче. Особливо якщо брати більш менш перевірене обладнання, а не покладатися на «авось», купуючи «недорогі NoName рішення».

З іншого боку, принцип «дорожче — отже, краще» працює не завжди. Тому полювати за дорогим брендом має сенс тільки якщо існують додаткові вимоги (є список «дозволеного обладнання»).

Але навіть при високій ціні на обладнання з PoE, його ціна може бути набагато нижчою, ніж організація «з нуля» додаткової розгалуженої кабельної системи для живлення віддалених пристроїв.

Падіння потужності

При передачі низьковольтного сигналу по тоненьких зволікання ККД, скажімо так, буде не дуже. Чим далі від пристрою живлення, тим менше електричної потужності залишиться для живлення споживачів. Решта витрачається на опір та нагрівання проводів. З місцевим харчуванням (не PoE) справа простіше. Засунув блок живлення в розетку «і пішла енергія, пішла…»

Втім, подібні проблеми з відстанню можуть бути вирішені за допомогою використання спеціальних комутаторів зі збільшеною потужністю сигналу, наприклад Zyxel серій [GS1300] (https://www.zyxel.com/ru/ru/products_services/Unmanaged-Switch-For-Surveillance -GS1300-Series/) та GS1350.

Вимоги до кваліфікації персоналу

Скажімо так, хоча застосування PoE не вимагає великих знань, деякі деталі
освоїти треба. Інформацію з цього питання знайти можна без особливих зусиль, хоча, якщо людина жодного разу не працювала з даною технологією, вона зіткнеться з деякою розрізненістю та фрагментацією навчального матеріалу.

Стандарти PoE

Для новачків може виникнути певна плутанина. Існує 3 покоління
стандарту:

Перше покоління PoE (стандарт IEEE 802.3af) забезпечує живлення до 15,4 Вт постійного струму кожного підключеного пристрою.

Друге покоління стандарту IEEE 802.3at, також зване PoE+ може видавати потужність до 30 Вт для кожного пристрою. Цей стандарт використовується для живлення більш «ненажерливих» споживачів, наприклад камер відеоспостереження Pan-Tilt-Zoom (PTZ) та бездротових точок доступу 11n.

Для простоти сприйняття основні відмінності зведені до таблиці:

Третє покоління описано стандартом IEEE 802.3bt.

Пристрої третього покоління PoE дозволяють забезпечити електроживлення потужністю до 51 Вт по одному кабелю.

Примітка. Для живлення пристроїв із використанням технологій стандарту IEEE 802.3bt. задіяні всі вісім провідників кабелю сучасної кручений пари (кат. 5 і вище), тоді як для перших двох поколінь можна обійтися лише чотирма.

Якщо говорити про сумісність, то пристрої PoE назад сумісні - більш потужний пристрій живлення стандарту 802.3bt може використовуватися для старіших споживачів PoE і PoE + (802.3af, і 802.3at).

Термінологія: End-span та Mid-Span

End-span - пристрій, що забезпечує подачу електроживлення від початку кабельної.
лінії.

Класичний приклад: комутатор IP телефонії забезпечує електроживлення невеликої мережі стаціонарних телефонів у межах офісу.

Інший приклад - система відеоспостереження на невеликому складі, де відеокамери отримує електроживлення від комутатора через PoE

Зазвичай в таких системах не передбачено додаткових пристроїв для посилення сигналу живлення.

Mid-span — коли пристрій живлення, підключається не з початку кабельної лінії, а додатково між комутатором і кінцевим пристроєм. Наприклад, живлення відеокамери через інжектор, який включається після комутатора в проміжній кросовій шафі.

Ще трохи термінології:

• PSE (Power Source Equipment) - Живильне обладнання.
• PD (Powered Device) - Пристрій, що живиться.

Чи може живильне пристрій зрозуміти, яке підключили клієнтський пристрій: з PoE або без?

Якщо йдеться про End-span, наприклад про комутатора, все відбувається не просто, а дуже просто. Джерело живлення, наприклад, комутатор з портами PoE включає подачу живлення для цього порту лише в тому випадку, якщо підключений пристрій (наприклад, точка доступу) підтримує технологію PoE.

1. На початку виконується перевірка: чи підтримує пристрій-клієнт живлення через PoE. Подається напруга від 2,8 до 10Вольт, визначається вхідний опір. У випадку, коли отримані результати можна визнати задовільними для живлення через PoE, пристрій живлення переходить до наступного етапу.
2. Пристрій живлення визначає необхідну потужність для живлення пристрою-клієнта, для подальшого управління цією потужністю. Залежно від рівня споживання пристроям надається клас: від 0 до 4.

Однак якщо йдеться про недорогі пристрої Mid-Span, що включаються після звичайного мережевого обладнання (без PoE), тут все не так райдужно. У таких випадках зазвичай до лінії подається постійне живлення з фіксованими параметрами, а перевірка на предмет: «Який пристрій знаходиться на іншому кінці лінії?», — не проводиться.

А що робити, коли потрібно підключити пристрої без підтримки PoE, а розетки для адаптера живлення не передбачено?

Для таких ситуацій служить Passive PoE з використанням PoE сплиттера.

У цьому випадку джерело живлення не опитує підключений пристрій та не узгоджує його потужність. Харчування просто подається по вільним провідникам кручений пари за допомогою PoE спліттера.

PoE спліттер поділяє сигнал, що надходить по кручений парі, на дані і живлення (12В-24В). Таким чином стає можливим подати живлення та інтегрувати в існуючу інфраструктуру пристрій без підтримки PoE. При цьому способі підключення необхідно ретельно підбирати потужність джерела живлення та його споживача.

А якщо навпаки? Потрібно підключити PD (клієнтський пристрій з PoE) до звичайного мережного обладнання?

Для живлення клієнтських пристроїв з PoE можна використовувати PoE інжекторякий призначений для подачі в мережевий кабель додаткового електроживлення.

PoE інжектор має на вході роз'єм RJ45 та роз'єм для підключення до джерела живлення. На виході він має єдиний роз'єм RJ45 з PoE.

PoE інжектор приймає стандартний мережевий сигнал і наводить «ін'єкцію» електроживлення в лінію для підключення до мережі, що дозволяє підключити на виході пристрій c PoE.

Рисунок 2. Zyxel PoE інжектор PoE12-HP

Які вимоги до кабелю?

Для підключення при живленні через PoE використовується кручена пара не нижче cat.5e.

Важливо. Провідники повинні бути мідними, а не обмідненими, завтовшки не менше 0,51 мм (24 AWG). Опір у провідниках має перевищувати 9,38Ом/100 м.

Зазвичай на практиці рекомендують не використовувати кабелі довжиною понад 75м, хоча стандарти 802.3af та 802.3at говорять про підтримку 100м. У випадку з Passive PoE практичні рекомендації мають ще песимістичніший характер — реальна довжина кабелю для нормальної роботи не повинна перевищувати 60м.

Однак спеціальні комутатори, наприклад керовані GS1350 Extended Range Essentials можуть підтримувати пристрої на відстані 250м при швидкості 10Mb/s.

3. Ілюстрація роботи Extended Range.

Що таке захисту від імпульсних перенапруг (УЗІП)?

У будь-якому протяжному електричному ланцюзі існує загроза виникнення короткострокових імпульсів, викликаних накопиченням заряду (збільшення різниці потенціалу - перенапруги) з наступним розрядом. Нижче наводяться причини коротких імпульсів перенапруг.

• Удар блискавки поблизу об'єкта, у тому числі блискавковідведення викликає електричний імпульс і електромагнітне обурення, що створює наведену ЕРС в кабелі.
• Накопичення статичної електрики, викликане іонізацією повітря та іншими зовнішніми явищами, призводить до появи імпульсів статичної напруги, здатних вивести з ладу обладнання.
• Перенапруження внаслідок комутацій та перемикань обладнання, наприклад, комутація патчкордів у кросовій, включення додаткових пристроїв живлення, включення та відключення потужного навантаження призводить до виникнення перехідних процесів в електричних ланцюгах з різкими стрибками напруги імпульсного характеру, що може призвести до виходу з ладу обладнання.

Примітка.Через ряд причин: удар блискавки поблизу об'єкта під час грози, а також іонізації повітря та накопичення атмосферної електрики перед грозою такий вид захисту іноді називають «грозозахист». безпосереднього удару блискавки.

Існує два варіанти захисту (УЗІП): придбання та встановлення зовнішніх пристроїв і вбудовування захисту в пристрої з PoE.

Ну і насамкінець відповідь на запитання: які пристрої вибрати?

Вибір пристрою живлення

Коли говорять про вибір пристрою-джерела для живлення PoE, мають на увазі end-span і зазвичай це комутатор. охоронних систем, контролерів СКУД тощо.

Тут важливо враховувати кілька факторів:

1. Сумісність зверху вниз Тобто більш сучасний пристрій, що підтримує останній стандарт IEEE 802.3bt, може використовуватися для підключення і живлення старіших пристроїв.
2. Віддаленість PD (харчованих пристроїв) Крім довжини, яка є «тут і зараз», варто задуматися про майбутнє.
3. Управління пристроями. Крім варіанта «зайти» на комутатор і вручну вимкнути-включити живлення», існують інші можливості управління, наприклад, з використанням протоколу LLDP для відеокамер.
4. Захист від імпульсних перенапруг (УЗІП) та інших шкідливих факторів.

Це моделі нової серії GS1350. Ми вже писали про них раніше. для живлення телефонів, точок доступу та інших пристроїв із PoE.

Малюнок 4. Спеціалізований керований комутатор PoE GS1350-26HP.

Некеровані комутатори серії GS1300 також є непоганим вибором.

Рисунок 5. Модельний ряд керованих та некерованих комутаторів із підтримкою PoE від Zyxel.

Вибір пристрою-споживача

Зазвичай при виборі кінцевих пристроїв орієнтуються на їх споживчі характеристики, наприклад, якість картинки при виборі відеокамери, підтримці Wi-Fi стандартів при виборі точок доступу і так далі.

Однак електроживлення також накладає свій відбиток.

1. Економічність устрою.
2. Можливості керування.
3. Ціна та якість.

Важливо! Незважаючи на заявлену сумісність, зверху вниз не варто 100% сподіватися на цю можливість. Переробка цілого шматка інфраструктури, що гордо іменується «модернізацією», найчастіше обходиться дорожче, ніж деякі додаткові витрати на етапі застосування.

Корисні посилання

Спеціальні керовані комутатори серії GS1350 та некеровані GS1300 на сайті Zyxel

Комутатори L2, L2+ та L3 - що, коли, куди, звідки, як, навіщо і чому?

«Але це ж у будь-якому підручнику по мережах написано!» - обуриться нетерплячий читач.

Однак не потрібно поспішати з висновками. Написано із цього приводу багато, але, на жаль, далеко не завжди зрозумілою мовою. От і народжуються шкідливі міфи.

Тому не завжди точно зрозуміло, коли і куди який пристрій пристосувати. Уявіть, дзвонить сисадміну начальник ІТ відділу та вимагає швидко підібрати в запас «дуже бюджетний комутатор, і щоб усі основні функції закривав, доки гроші не перехопили і настрій у директора добрий».

І починає наш герой ламати голову: взяти L3, щоб «на всі випадки життя», але він дорогий або взяти дешевше — L2, а раптом прогадаєш… Та ще цей L2+ незрозуміло, що за проміжний рівень.

Подібні сумніви іноді турбують навіть досвідчених фахівців, коли постає питання вибору пристроїв при жорсткому ліміті бюджету.

Для початку спростуємо основні міфи

Комутатор L3 має більшу пропускну здатність ніж L2?

Такого взаємозв'язку немає. Все залежить від апаратного та програмного забезпечення (firmware), розміщених портів (інтерфейсів), підтримки відповідних стандартів.

Зрозуміло, зв'язок з використанням комутатора рівня L3 через мережний інтерфейс 1Gb/s буде повільнішим, ніж з використанням комутатора L2 через 10 Gb/s.

Можливо, цей міф пов'язаний з тим, що комутатори L3 підтримують більше функцій, що знаходить відображення в апаратному забезпеченні: процесор швидше, більше пам'яті, ніж у комутаторів L2 того ж покоління.Але, по-перше, іноді комутатори L2 теж випускаються на базі потужних контролерів, що дозволяють швидко обробляти службові дані та пересилати кадри Ethernet, по-друге, навіть посиленому «залізу» комутатора L3 є чим зайнятися: керувати VLAN, аналізувати ACL на основі IP та так далі. Тому якщо судити із завантаження, однозначно відповісти на запитання: «Який комутатор «потужніший»?» - Не вийде.

Комутатори L3 більш сучасні, а L2 вже вчорашній день?

Це зовсім не так. На сьогоднішній день випускаються як комутатори L2, так і комутатори L3. Комутаторів рівня L2 випускається досить багато, тому що працювати їм доводиться найчастіше на рівні доступу (користувачів), де і портів, і комутаторів потрібно значно більше.

Трохи теорії у питаннях та відповідях

Звідки взялися ці назви L2, L3?

Із 7 рівнів моделі OSI.

Комутатор L2 працює на другому, канальному рівні.

Комутатор L3 працює як на другому, так і третьому рівні.

Примітка. Мережева модель OSI (The Open Systems Interconnection model) визначає різні рівні взаємодії систем. При такому розбиття кожному рівню відводиться своя роль і призначені певні функції взаємодії по мережі.

Таблиця 1. Рівні моделі OSI ISO

А просто, зрозуміло і двома словами?

У найпростішому випадку комутатор служить зв'язку кількох пристроїв локальної мережі (LAN). Цими пристроями можуть бути, наприклад, окремі комп'ютери чи інші комутатори.

Саме так працює комутатор L2 – на рівні Ethernet: аналізує апаратні MAC адреси, заносить їх до таблиці комутації та згідно з цією таблицею перерозподіляє трафік.

Комутатор L3 також може аналізувати пакети по MAC адресам і перенаправляти кадри між підключеними пристроями, але, крім пересилання Ethernet кадрів, він вміє перенаправляти трафік, виходячи з аналізі IP адрес і виконувати функції внутрішнього маршрутизатора.

А детальніше?

Комутатор L2 обробляє та реєструє MAC адреси кадрів, здійснює фізичну адресацію та управління потоком даних. Деякі додаткові функції: VLAN, QoS підтримуються лише на рівні, необхідному для передачі параметрів або участі у загальній схемі мережі. Наприклад, на комутаторі L2 можна прописати кілька VLAN, але не можна налаштувати повноцінну маршрутизацію між ними, для цього вже потрібний комутатор L3. Простіше кажучи, комутатор рівня L2 забезпечує деякі додаткові функції, але з керує ними масштабу мережі.

На відміну від своїх простіших побратимів, комутатори L3 можуть брати на себе функції маршрутизаторів, у тому числі перевірку логічної адресації та вибір шляху (маршруту) доставки даних.Завдяки повсюдному впровадженню стека протоколів TCP/IP, комутатори рівня L3 є важливою частиною мережі, оскільки можуть виконувати пересилання пакетів не тільки на основі аналізу MAC адрес, але й «піднімаючись на поверх вище», тобто на основі IP адрес та відповідних протоколів маршрутизації

Зрозуміло, нікому на думку не спаде будувати зовнішню розгалужену мережу з BGP маршрутизацією на базі комутаторів. Однак для внутрішньої маршрутизації у межах локальної мережі такий варіант цілком підходить. Мало того, це дозволяє заощаджувати придбання додаткових пристроїв (маршрутизаторів), використовувати універсальний підхід до організації мережі.

Через підтримку багатьох функцій комутатор рівня L3 мають складнішу внутрішню конфігурацію і, відповідно, коштують дорожче. Іноді користувач постає перед вибором: купити простіший і бюджетніший варіант з Layer 2 або дорожчий і «просунутий» Layer 3.

А що за "додаткові" рівні: "доступу", "агрегації", "ядра"?

Крім рівнів моделі OSI: Layer 2, Layer 3, у літературі часто згадуються рівень доступу, рівень агрегації, рівень ядра мережі.

Якщо описати коротко:

• Рівень доступу - група комутаторів, основним завданням яких є підключення користувачів до мережі.
• Рівень агрегації (або рівень розподілу) – наступна група, яка об'єднує комутатори рівня доступу, дозволяє виконати налаштування керування та маршрутизації та делегує Uplink на більш високий рівень – рівень ядра мережі.
• Рівень ядра мережі — центральний вузол, який поєднує всі гілки комутаторів рівня агрегації з підключеними комутаторами рівня доступу до єдиної мережі.

Якщо порівнювати з деревоподібною структурою, то ядро ​​мережі – це стовбур, рівень агрегації/розподілу – це великі гілки, комутатори рівня доступу – дрібні гілочки, а комп'ютери користувачів – це листя.

Рисунок 1. Рівні побудови локальної мережі.

Комутатори, які служать для об'єднання інших комутаторів у єдину мережу, називають комутатори рівня агрегації (або комутатори рівня розподілу).

Якщо говорити про рівень ядра мережі, то для нього існують свої потужні комутатори, основне завдання яких максимально швидко передавати трафік. Функції управління у своїй досить часто делегується до рівня агрегації.

Чи є зв'язок між поняттями рівнів L2 та L3 з рівнем доступу та рівнем агрегації? Традиційно вважається, що для рівня доступу краще підходять комутатори L2 (насамперед через нижчу ціну, а для рівня агрегації краще вибирати L3 заради підвищеної функціональності.

Чим добрий такий підхід? Встановлювати більш функціональні та дорогі комутатори рівня L3 на рівні доступу може бути невиправданим кроком, якщо їх функції маршрутизації та контролю не будуть потрібні. А цих же функцій бракуватиме простішим комутаторам L2 лише на рівні агрегації (розподілу).

Теорія - це добре, але начальник вимагає швидше підібрати потрібний комутатор.

Якщо є сумніви який рівень комутатора вибрати: рівня 2 або рівня 3, в основу потрібно ставити питання, де його передбачається використовувати. Якщо є лише невелика мережа, що дозволяє всім працювати в єдиному широкомовному домені, можна зупинити свій вибір на одному або двох комутаторах L2.

Другий випадок, де комутатори другого рівня добре почуваються - рівень доступу, тобто там, де комп'ютери користувачів підключаються до локальної мережі.

Якщо потрібний комутатор для об'єднання (агрегування) кількох простих комутаторів доступу користувачів — для цієї ролі краще підходить комутатор рівня 3. Крім об'єднання в мережу, він може виконувати маршрутизацію між VLAN, керувати проходженням трафіку за допомогою ACL (Access Control List), забезпечувати заданий рівень ширини пропускання (QoS) тощо.

Ще одна область, де комутатори L3 часто бувають затребувані - якщо необхідно забезпечити підвищені вимоги до безпеки, наприклад, більш гнучке розмежування доступу. Деякі функції, доступні для цього рівня, наприклад, управління трафіком на рівні IP адрес, будуть нездійсненні стандартними засобами рівня L2.

Чим відрізняються комутатори L2 та L2+

L2+ – це комутатор другого рівня з доданими функціями. Наприклад, може бути додана підтримка статичної маршрутизації, фізичного об'єднання в стек кількох комутаторів для стійкості до відмов, додаткові функції безпеки і так далі.

Примітка. У порівняльній таблиці, що наводиться наприкінці статті, можна побачити, що рівні L2 і L2+ можуть бути різними на одну-дві функції. Однак, навіть така невелика деталь може виявитися критичною, наприклад, для питань відмовостійкості або безпеки.

Від слова до діла! Порівняємо різні комутатори на прикладі

Для наочності виберемо три моделі приблизно рівня. Зрозуміло, що комутатори L2, L2+ та L3 чудово відрізняються за функціями. Тому доводиться використати загальні ознаки.Наприклад, порівнювати комутатори на 5 та 50 портів (включно з Uplink) буде некоректно.

У результаті ми вибрали три комутатори:

Зверніть увагу, що зовні пристроїв досить схожі, чого не скажеш про їхні можливості та передбачувані ролі. Для наочності нижче наводимо невеликий фрагмент порівняльної таблиці функцій.

А функцій цих моделей комутаторів дуже багато. Щоб не намагатися охопити неосяжне, ми вибрали найбільш очевидні функціональні області: керування трафіком, безпека та маршрутизація. Інші групи опцій також відрізняються, але не так очевидно.

Zyxel XGS4600-32 - комутатор Layer 3

• Має 24 гігабітні порти під кручені пари, 4 порти Combo (SFP/RJ‑45) і чотири інтегрованих 10-Gigabit SFP+
• Підтримує об'єднання у фізичний стек із використанням одного або двох слотів 10-Gigabit SFP+.
• Підтримує і статичну, і динамічну маршрутизацію.
• Має два окремі роз'єми підключення живлення.

Рисунок 2. Комутатор Zyxel XGS4600-32 – комутатор Layer 3.

Zyxel XGS2210 - комутатор Layer 2+

Одне з призначень - створення мережі для передачі трафіку VoIP, відеоконференцій, IPTV та IP-камер відеоспостереження спостереження та управління трафіком сучасних конвергентних програм.

Підтримує об'єднання у фізичний стек за допомогою двох портів 10-Gigabit SFP+.

Підтримує PoE (стандарти IEEE 802.3af PoE та 802.3at PoE Plus) до 30Ват на порт для живлення пристроїв з більшою споживаною потужністю, наприклад, це можуть бути точки доступу 802.11ac та IP-відеотелефони.

У цій моделі є додаткові засоби підтримки безпеки, наприклад, IP source guard, DHCP snooping та ARP inspection, механізми фільтрації L2, L3 та L4, функцію MAC freeze, ізоляцію портів та створення гостьової VLAN.

Додані елементи статичної маршрутизації IPv4/v6 та призначення DHCP relay з конкретним IP-інтерфейсом відправника.

Малюнок 3. Zyxel XGS2210 - комутатор Layer 2+

Zyxel GS2220 - комутатор Layer 2

Цікаво, що серія GS2220 – це гібридні комутатори з доступними варіантами управління: через хмару Zyxel Nebula, через локальне підключення плюс підтримка SNMP.

З цікавих функцій можна виділити L2 multicast, IGMP snooping, Multicast VLAN Registration (MVR).
Ця модель непогано підходить і для забезпечення мережевого середовища VoIP, відеоконференцій та IPTV.

Рисунок 4. Zyxel GS2220 – комутатор Layer 2.

Це цікаво

Компанія Zyxel Networks повідомила про підтримку своїх комутаторів у спеціалізованому режимі Networked AV (створеного спільно з компанією ATEN), що дозволяє полегшити впровадження AV-систем на базі комутаторів та підвищити ефективність їх використання.

Варто відзначити спеціальну програму – майстер налаштування. Вона спеціально розроблена для зручного керування функціями, які часто використовуються при налаштуванні потокових мереж аудіо/відео.

Також з'явилася нова консоль Networked AV dashboard для контролю основних параметрів: дані про порти, витрата електроенергії та інша інформація, завдяки якій можна відразу перевірити поточний стан мережі та налаштувати комутатор.

Для гігабітних керованих комутаторів другого рівня серії GS2220 режим Networked AV доступний з вересня 2020 (потрібно оновити мікропрограму до версії v4.70 або пізнішої). Для комутаторів серії XGS2210 доступ очікується до кінця 2020 року.

Таблиця 2. Порівняння комутаторів XGS4600-32 (L3), XGS2210-28 (L2+) та GS2220-28 (L2).

* Функції, доступні також у режимі хмарного керування.

Невеликі підсумки

Кожна річ хороша на своєму місці (спасибі, капітан Очевидність).

Немає сенсу переплачувати за більш високий рівень комутатора тільки тому, що він здається крутішим. У той же час скупий платить двічі, і нестача критичної функції може вимагати додаткових витрат у вигляді заміни комутатора.

У деяких випадках рятують комутатори L2+ як компромісний варіант. Функції, яких немає в L2, але є в L2+, можуть бути дуже корисними і здатними вивести мережну інфраструктуру на новий рівень відмовостійкості та безпеки.

Корисні посилання

1. Telegram chat Zyxel
2. Форум з обладнання Zyxel
3. Багато корисного відео на каналі Youtube
4. Комутатори Zyxel L3 серії XGS4600
5. Комутатори Zyxel L2+ серії XGS2210
6. Комутатори Zyxel L2 серії GS2220
7. Побудова інфраструктури мережі на базі Nebula. Частина 1 — завдання та рішення
8. Побудова інфраструктури мережі на базі Nebula. Частина 2 - приклад мережі

• Zyxel
• маршрутизація
• маршрутизатор
• міжмережеві екрани
• шлюз
• router
• routing
• switch
• комутатор
• nebula cloud
• мережеві технології
• мережеве адміністрування
• мережева інфраструктура
• мережеве обладнання
• хмарні сервіси
• хмарні технології
• saas сервіси