Как правильно выбрать коммутатор?

Лучшие коммутаторы на 16 портов и больше

16-ти и более -портовые коммутаторы предназначены для эксплуатации на предприятиях, в больших офисах и компаниях. Из семи претендентов мы едва смогли определиться с достойными нашего рейтинга. Промышленные свитчи отличаются разнообразием дополнительных возможностей, надёжностью и большим временем безотказной работы. Они слишком разные, чтобы сравнивать, но мы попытались.

HP 1820-24G

Управляемый 16-портовый переключатель для офисов, где важно снижение сложности эксплуатации и подготовки сети к функционированию. Благодаря интеллектуальному управлению и минимуму опций с настройкой справится любой пользователь компьютера

Оснащается 24 гигабитными портами с поддержкой PoE+ для подведения электрического питания к клиентам, к которым не проложены электрокабели. Реализована технология IGMP для мониторинга сетевого трафика. Есть пара разъёмов для оптоволоконных кабелей.

Интуитивный веб-интерфейс с настройками и расширенной панелью управления прост в использовании и освоении. Конструкция спроектирована для установки в шкаф, но может монтироваться на стену либо ставиться на ровную поверхность. Энергосберегающие технологии EEE снижают энергопотребление благодаря динамическому управлению мощностью и отключению неактивных портов. Программное обеспечение предоставит графики по расходу электричества.

Достоинства:

• Пассивное охлаждение.
• Беспроблемная работа на протяжении нескольких лет.
• Элементарная настройка.
• Три способа монтажа.

Недостатки:

Нет функции ограничения скорости по портам.

Уникальное устройство для среднего офиса с пожизненной гарантией с некоторыми ограничениями. Интеллектуальная приоритизация трафика отдаёт предпочтение протоколу VoIP и передаче видеопотоков.

Ubiquiti UniFi Switch US-16-150W

Высокопроизводительный коммутатор с 16-ю гигабитными портами и парой разъёмов для оптоволоконного кабеля по 1 Гбит каждый. PoE-разъёмы поддерживают до 150 Вт суммарной мощности для питания потребителей: принтеры, камеры. Благодаря большой площади поверхности не испытывает проблем с охлаждением. Универсальная конструкция позволяет устанавливать на стол, в стойку или закреплять вертикально. Светодиодные индикаторы подсвечиваются разными цветами в зависимости от режима работы устройства.

Совместим с фирменным программным обеспечением UniFi Controller для централизованного мониторинга и управления коммутаторами линейки UniFi. Устройства поддерживают аутентификацию 802.1X, изолированную работу клиентов и два способа маркировки VLAN. При максимальной физической нагрузке 18 Гбит устройство выдерживает до 36 Гбит, что указывает на его стабильность и работу без нагрузки.

Достоинства:

• Бесшумная конструкция.
• Три способа монтажа.
• Стабильность функционирования.

Недостатки:

Высокая стоимость.

UniFi Switch US-16-150W адаптирован под сбор информации с видеокамер, объединение точек доступа в сеть и сегментов корпоративной сети. Двукратный запас мощности указывает на продолжительность функционирования без сбоев.

Zyxel GS1100-16

Неуправляемая модель на 16 портов с интегрированным блоком питания и пассивным охлаждением. Радиаторы делают прибор бесшумным – можно ставить в жилой комнате или посреди офиса. Энергоэффективный Ethernet следит за трафиком и, с учётом длины кабеля, динамически управляет энергопотреблением клиентов.

Несмотря на промышленную ориентацию для подключения свитча не нужен IT-специалист. Устройства подсоединяются по принципу Plug-n-Play – не нуждаются в настройке. Обладает функцией автоматического определения полярности. Для обеспечения плавности передачи потокового видео в 4K реализована приоритизация 802.1p. Индикаторы на задней панели не отображают скорость соединения.

Достоинства:

• Встроенный блок питания.
• Монтаж на стену.

Недостатки:

Часто виснет при температуре ниже +100C.

Бесшумный коммутатор без настройки, который может огорчить реализацией индикации – светодиоды не покажут скорость подключения конкретного клиента. При установке в узком пространстве, где плохо со свободным движением воздуха, возможен перегрев процессора.

Простой и удобный коммутатор для малых сетей

При проектировании небольших сетей начального уровня встаёт дилемма:

• с одной стороны, нет смысла вкладывать средства в универсальное решение на все случаи жизни потому что на данном этапе не до конца понятно: будет ли развиваться данная инфраструктура, если будет, то в каком направлении;
• с другой стороны, закладываться исключительно в рамках узкого решения, без учёта роста, без возможности манёвра — обычно это означает потратить деньги впустую, потому что со временем всё равно придётся что-то менять.

Решить эту задачу с учётом развития помогают модульные решения. Так один коммутатор вначале является единственным для ИТ инфраструктуры, а впоследствии, после появления в сети уровня агрегации — становится одним из многих коммутаторов уровня доступа.

С другой стороны, если ИТ инфраструктура так и не получит развития, то и затраты на неё должны быть минимальны. Поэтому простота управления и прозрачность настройки приветствуются.

Коммутатор Zyxel XGS1010-12 как раз и призван разрешить данное противоречие. Несмотря на небольшое количество портов, это действительно универсальное решение:

• 8 портов (с 1 по Gigabit Ethernet;
• 2 порта (9 и 10) с поддержкой 2.5Gbps;
• 2 порта (11 и 12) — 10 Gigabit Ethernet SFP+.

Например, можно подключить 9 пользователей на рабочих станциях и ноутбуках через витую пару, 1 принт-сервер тоже через витую пару, дополнительно повесить 2 точки доступа с подключением по витой паре к портам 9 и 10 со скоростью 2.5Gbps, а для Uplink использовать порты 11 и 12 с подключением по оптоволокну через трансивер.

Рисунок 3. 12-портовый неуправляемый мультигигабитный коммутатор Zyxel XGS1010-12 с 2 портами 2.5G и 2 портами 10G SFP+

В Zyxel XGS1010-12 интересно решён вопрос QoS и приоритетов — за счёт задания характеристик портов на аппаратном уровне.

Из 8 гигабитных портов:

• порты 7 и 8 имеют максимальный приоритет;
• порты 5 и 6 — средний приоритет;
• остальные порты с 1 по 4 имеют обычный, то есть низкий приоритет.

Чтобы задать приоритет трафика, достаточно подключить патчкорд в нужный порт. Довольно простое решение, позволяющее обойтись без дополнительных настроек.

Рисунок 4. Распределение портов Zyxel XGS1010-12.

Для чего нужен свитч если есть роутер

• Не достаточно LAN портов у роутера для подключения всех устройств. Их может быть всего два. Тогда Вы сможете подключить только компьютер и SIP-телефон. Если же потребуется дополнительно использовать сетевой принтер, то тут уже не хватит двух портов.
• Если Ethernet устройства сосредоточены в нескольких местах. Например, в разных комнатах офиса. Тогда для каждой комнаты можно выделить свой свитч.

Так же возможность использования некоторого функционала, если он поддерживается:

• Для создания узла сети, по которому будет отслеживаться статистика.
• Дополнительная настройка приоритетов (QoS)
• Наличие функции зеркалирования портов.
• Наличие PoE который необходим для подключения некоторых устройств.
• И другие.

Лучшие коммутаторы на 2-4 порта

После пристального изучения десятка претендентов на топ сетевых коммутаторов осталось всего три достойных варианта. Они созданы по принципу «включил и работай» – устройства не требуют сложной или вообще настройки – готовы к эксплуатации «из коробки». Какие модели ни выберете, останетесь довольны их функциональностью и долговечностью.

MikroTik RouterBoard RB260GS

Универсальное устройство, объединяющее в себе медиаконвертер и коммутатор – снизит себестоимость подключения нескольких абонентов для оптоволоконной линии и изолирует их посредством VLAN. Оснащается пятью сетевыми интерфейсами, один из которых подаёт питающее напряжение потребителю. Питается и от штатного БП.

Резиновые ножки не позволят устройству съехать даже с лакированного стола. Благодаря отверстиям для шурупов девайс крепится на стену или иную поверхность. Устройство не перегревается при длительное работе, тем более в корпусе полно свободного места для циркуляции воздуха.

Прошивка позволяет включать и отключать порты, управлять обменом данных, запрещать клиентам обмениваться информацией. Из других сегментов сети управлять устройством нельзя – не предусмотрена возможность указать адрес шлюза. 4-портовый коммутатор может применяться в качестве медиаконвертера.

Достоинства:

• Стабильная работа.
• Невысокая стоимость.
• Совместимость с VLAN и Passive PoE.
• Гигабитные порты.
• Мощное программное обеспечение.

Недостатки:

• Трудный в настройке.
• Нет подробных инструкций.

Мощный 5-портовый коммутатор с гигабитными портами и оптическим интерфейсом. Актуален для объединения небольших сегментов сетей, где необходимо изолировать клиентов. Выполняет роль медиаконвертера. Удалённое управление через интернет не поддерживает.

Hikvision DS-3E0105P-E

Неуправляемый сетевой коммутатор для подключения до 4-х клиентов к одной сети через гигабитный Ethernet. Широко применяется для подключения Hikvision камер видеонаблюдения к управляющему устройству. В режиме CCTV поддерживает коммутацию камер, отдалённых от свитча на расстояние до 250 м. Может питать оборудование по витой паре.

Оснащён грозозащитой с мощным предохранителем до 6 кВ и может работать в температурном диапазоне – 0º до +45ºC. Разработан специально для домашней эксплуатации и маленьких офисов/производств, где нужно объединить несколько удалённых на пару сотен метров друг от друга клиентов.

Благодаря подающей мощности до 58 Вт работает с оборудованием, совместимым с IEEE 802.3at. Решение снижает затраты на прокладку дополнительных кабелей для подведения питания.

Достоинства:

• Надёжность при работе в помещениях.
• Простота в настройке.
• Мощное питание по витой паре.
• Работа с удалёнными на 250 м камерами.
• Защита от перенапряжения.

Недостатки:

Примитивная инструкция по эксплуатации.

Устройство адаптировано для работы с камерами наблюдения собственного производства. Благодаря высокой мощности PoE способно питать их напряжением, экономя средства на прокладку кабелей и монтаж розеток. Демонстрирует непревзойдённую надёжность – раз настроил, и он безотказно работает.

HiWatch DS-S504P

Бюджетная неуправляемая модель с пятью 100-мегабитными Ethernet-портами. Позволяет объединять до четырёх устройств в режиме EXTEND PoE, удалённых от переключателя на расстояние до 250 м. Максимальная скорость передачи данных в таком режиме не превышает 10 Мбит/с. Бюджет PoE не превышает 35 Вт – этого хватит для питания нескольких видеокамер. Размер таблицы MAC-адресов 1000 шт.

На переднюю панель вынесены индикаторы, уведомляющие о наличии питающего напряжения, переключении устройства в режим Link/Act и PoE. Если поток достигает максимальной пропускной способности, приоритет отдаётся двум первым портам. Устройство рассчитано на работу в помещениях с положительной температурой до +450 C. Благодаря резиновым ножкам устойчиво стоит даже на слегка наклонной поверхности. Есть отверстия для крепления девайса на стену.

Достоинства:

• Объёмная таблица для MAC-адресов.
• Индикация рабочего состояния.
• Приоритет питания для двух первых портов.
• Защита от неправильного подключения.
• Монтаж на стену и установка на стол.

Недостатки:

Не обнаружены.

Почему коммутируемый Ethernet более надежный и эффективный?

Когда проблема возникает в коаксиальном Ethernet (10base2), трудно определить, где находится ошибка. Инженер по связи должен проверять все разъемы один за другим, что требует времени. Также необходимо учитывать, что из-за хрупкости коаксиального кабеля сеть часто выходит из строя.

Коаксиальный Ethernet использует 2 кабеля (внутренний и внешний) для отправки и получения данных по сети. При полудуплексной связи компьютер не может отправлять и получать данные одновременно. Когда сеть загружена, возникают множественные коллизии, когда две или более станций пытаются передать данные одновременно. Что почти гарантированно снижает скорость передачи данных в несколько раз, а часто в десятки и сотни раз..

При работе с коммутируемой сетью повреждение одного кабеля не повлияет на других абонентов. Если дверь сломается, пользователь может просто подключить кабель к другим рабочим портам.

Что касается производительности, механизм внутри коммутатора может обеспечивать полнодуплексную связь. Поскольку вероятность сетевых коллизий при правильной настройке оборудования практически сводится к нулю, этот факт увеличивает производительность всей системы.

Выбор свитча

У коммутаторов обычно в наличии больше портов, чем у роутера.

Свитчи могут быть двух видов:

• управляемые
• не управляемые

К управляемым коммутаторам можно подключиться через веб интерфейс и настроить его. Они могут иметь дополнительный функционал, который может оказаться полезным для вас. Например, просмотр статистики, зеркалирование портов.

Следует обратить внимание на скорость передачи, которую поддерживает коммутатор. Если нет необходимости передавать большие объемы данных по локальной сети, то вполне достаточно 100 Мбит в секунду. Иногда может возникнуть необходимость, чтобы у коммутатора на некоторых портах было PoE

Например, есть IP видеокамеры, питание которых производится через патч-корд, которым она подключается к коммутатору

Иногда может возникнуть необходимость, чтобы у коммутатора на некоторых портах было PoE. Например, есть IP видеокамеры, питание которых производится через патч-корд, которым она подключается к коммутатору.

На некоторых свитчах есть VIP порт. Трафик через него будет более приоритетным для данного свитча.

Как работает коммутатор

Как работает ethernet switch второго уровня? Все довольно просто — разберем, к примеру, функционал узла А. Все кадры, исходящие от узла А и имеющие в заголовке адрес получающего клиента в сегменте Бета (например, R), поступают в первый порт коммутатора второго уровня, а затем он выходит из второго порта, чтобы быть переданным в узел R. Такой процесс имеет название «ретрансляция», по английски — forwarding. Кадр получается ретранслированным в том случае, если он был принят одним портом коммутатора 2-го уровня и передан через другой порт устройства.

Кадр, который исходит из узла A и имеющий адрес получателя пункта B, поступает и на место назначения, и на коммутатор второго уровня, но тот определяет, что узлы имеют один сегмент, и не передает его. Этот процесс называется фильтрацией, то есть, если коммутатор получает кадр, но не передает его, то он называется отфильтрованным.

Учтите, что здесь не зря используется именно термин «кадр», а не привычное «пакет». Коммутатор — это не повторитель, он занимается исключительно кадрами, а также понимает MAC-адреса. Повторитель же, в свою очередь, оперирует пакетами, в которых хранятся кадры. Порт коммутатора второго уровня, как и узел, является сетевым интерфейсом с пакетом MAC-средств. В общем, коммутатор — это крупный узел, имеющий несколько сетевых интерфейсов.

В технических описаниях к коммутаторам и некоторым сетевым устройствам часто попадается мнение, что коммутация или маршрутизация трафика проводится на полной скорости текущего канала (wire speed). Что значит этот термин? Например, при проверке устройства выяснилось, что производится маршрутизация 20 Ethernet-потоков на полной скорости канала. Значит, устройство маршрутизирует поступающие пакеты с такой же скоростью, с которой они приходили по Ethernet каналам. Если размер пакета — 64 байт, то скорость маршрутизации будет около 297 тысяч пакетов в секунду.

Логично, что если в определении маршрутизатора идет речь о работе устройства на скорости канала, то называть его медлительным нет смысла, ведь его производительность в данном случае зависит напрямую от канала связи.

Ретрансляция кадров из сегмента ЛВС в другой коммутатор может осуществляться при помощи таких способов коммутации, как:

• Сквозная коммутация (Cute-Through).
• Сквозная коммутация модифицированная (Interim Cute-Through).
• Промежуточная буферизация или накопление с последующей ретрансляцией (Store-and-Forward).
• Коммутация гибридного типа.

Не стоит говорить, что у каждого типа коммутации есть и свои плюсы, и весомые недостатки.

Для технологии коммутации второго уровня характерны высокая производительность, что позволяет создавать сложные сети широковещательных областей-доменов.

Вступление

Как мы уже писали ранее в статье «Коммутаторы L2, L2+ и L3 — что, когда, куда, откуда, как, зачем и почему?» — корпоративную сеть можно условно разделить на три уровня:

• Уровень доступа — предназначен для подключения клиентских устройств.
• Уровень агрегации/распределения, который, как следует из названия, является промежуточным и служит для предварительного управление трафиком.
• Уровень ядра сети.

Рисунок 1. Уровни корпоративной сети

Коммутаторы ядра находятся в самом центре корпоративной сети и обеспечивают общую коммутацию (а если необходимо, то и маршрутизацию), связывающие все остальные сегменты.

Разумеется, нельзя каждый уровень рассматривать отдельно от предыдущего.

Общее увеличение трафика на уровне доступа ведёт к дополнительной нагрузке на коммутаторы уровня распределения, что в итоге влияет на загрузку ядра. Разумеется, возможны ситуации, когда всплеск трафика происходит локально в рамках одного сегмента (в переделах одного коммутатора уровня агрегации или даже уровня доступа). Но если имеется общая тенденция к росту трафика и передаваемых объёмов, это всё равно приводит к повышению нагрузки на ядро сети.

Поэтому важно учитывать не только сиюминутные потребности, но и что ждёт в будущем. Особенности нагрузки в ядре сильно отличаются от нагрузки на уровне доступа

Если коммутатор уровня доступа привязан к работе пользователей (которых может попросту не быть в офисе), то на коммутаторе ядра будет присутствовать трафик обмена данными между серверами, СХД, облачными системами для резервного копирования и т.д. Поэтому коммутаторы ядра необязательно самые быстрые, но уж точно самые надёжные, рассчитанные на долговременную загрузку

Особенности нагрузки в ядре сильно отличаются от нагрузки на уровне доступа. Если коммутатор уровня доступа привязан к работе пользователей (которых может попросту не быть в офисе), то на коммутаторе ядра будет присутствовать трафик обмена данными между серверами, СХД, облачными системами для резервного копирования и т.д. Поэтому коммутаторы ядра необязательно самые быстрые, но уж точно самые надёжные, рассчитанные на долговременную загрузку

Важный нюанс — уровень ядра наиболее критичен к простоям при выполнении технических работ. Выключение и замена одного коммутаторов уровня ядра приводит к бездействию большого числа участников сетевого обмена. Поэтому желание сократить число и продолжительность таких «остановок» вполне объяснимо. Для этого необходимо: во-первых, выбрать оптимальную архитектуру будущей сети, во-вторых, подобрать наиболее подходящие коммутаторы ядра.

Как выбрать коммутатор

Чтобы купить правильный коммутатор, необходимо точно знать, сколько и каких устройств будете к нему подключать. От них зависит количество нужных портов. Брать желательно с запасом для дальнейшего расширения сети. В зависимости от клиентов, им может понадобиться электропитание. Для IP-камер и телефонов нужна поддержка технологии PoE+ – подача питания по витой паре. От характеристик устройств зависит общая максимальная мощность и каждой линии (порта). Также учитывайте:

Скорость и количество портов – Ethernet и 1000Base-X SFP для подключения оптоволоконной линии связи.
Гарантия – не менее 2-3 лет. Желательна пожизненная гарантия, но такую дают немногие производители.
Тип: управляемый или неуправляемый

Для домашнего использования и офисов, где нет соответствующих специалистов, берите неуправляемую модель.
Метод коммутации: дуплексный – приёмник и передатчик работают одновременно и полудуплексный – поочерёдно.
Тип монтажа – обращайте внимание. Встречаются модели для установки в шкаф, на стол и с креплением на стену.
Поддержка PoE и характеристики питания: мощность общая и каждого порта.
Поддерживаемые сетевые стандарты и протоколы.
Тип охлаждения: активное или пассивное, уровень шума вентилятора.
Наличие и возможности программного обеспечения.

Виды коммутаторов

При обзоре основных типов коммутаторов необходимо упомянуть то, что современные системы наделены рядом существенных преимуществ, благодаря которым эти устройства получили повышенную эффективность и надёжность. Достичь таких показателей удалось применением в конструкции микропроцессорных узлов. Сегодня автомобильный рынок предлагает самые различные модели, в число которых входят двухканальные и многоканальные коммутаторы. В зависимости от используемых в конструкции деталей, данные устройства делятся на несколько типов:

• Транзисторные. В них используется контактная система, что снижает срок их службы в виду быстрого износа элементов из-за обгорания. Энергия накапливается в электромагнитном поле катушки.

• Тиристорные. Главным отличием от первого вида является то, что в этих устройствах создание необходимой силы тока происходит в конденсаторе. При включении системы, происходит подключение заряженного конденсатора  к обмотке катушки. Внутри их происходит разряжение, которое приводит к возникновению искры на свече.

• Гибридные. Этот вид коммутаторов пользуется хорошей популярностью. Он представляет собой тандем нескольких вышеописанных типов. Данное конструктивное решение позволяет повысить эффективность и свести к минимуму недостатки.

• Бесконтактные устройства считаются наиболее эффективными системами. Этот вид представляет самые современные коммутаторы, которые значительно превосходят по параметрам другие виды. В их конструкции используются инфракрасные электронные датчики. Отсутствие контактного способа зажигания обеспечивает длительный ресурс работы, так как нет сегментов, на поверхности которых накапливается нагар. На отечественных автомобилях эта система зажигания была впервые представлена на моделях ВАЗ-2108.

В чем отличие Коммутатора (Switch) от Концентратора (Hub)

Концентратор (Hub) — это сетевое устройство, позволяющее подключать несколько компьютеров к одной сети. Концентраторы могут быть основаны на соединениях Ethernet, Firewire или USB.

Коммутатор (Switch) — устройство управления, которое включает или выключает поток электроэнергии в цепи. Он также может использоваться для маршрутизации информационных шаблонов при потоковой передаче электронных данных, передаваемых по сетям. В контексте сети коммутатор – это компьютерное сетевое устройство, которое соединяет сегменты сети.

Различия в производительности концентраторов и коммутаторов

Коммутатор является эффективной альтернативой концентратору. Люди, как правило, выигрывают от использования свитча, если в их домашней сети четыре или более компьютеров. Также вы невооруженным взглядом заметите разницу при использовании в своей сети приложений, которые генерируют значительный объем сетевого трафика:

• таких как многопользовательские игры
• обмен тяжелыми музыкальными файлами.

Технически говоря, концентраторы работают с использованием широковещательной модели, а коммутаторы — с использованием модели виртуальных каналов. Например, когда четыре компьютера подключены к концентратору, и два из этих компьютеров взаимодействуют друг с другом, концентраторы просто передают весь сетевой трафик на каждый из четырех компьютеров. Коммутаторы, с другой стороны, способны определять пункт назначения каждого отдельного элемента трафика (такого как кадр Ethernet) и выборочно пересылать данные только на один компьютер, который действительно нуждается в этом. Вырабатывая меньше сетевого трафика при доставке сообщений, коммутатор работает лучше, чем концентратор в загруженных сетях.

В следующем видео сравниваются концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Режимы коммутации

Есть три режима, в которых свитч передаёт данные узлам-адресатам. Ключевые особенности каждого режима — степень надёжности передачи и связанное с ней время ожидания.

Первый режим называется Cut-Through — сквозной. Свитч принимает данные, считывает из них только адрес узла-получателя и без каких-либо дополнительных проверок отправляет их по назначению. Время ожидания в этом случае минимально, но возникает вероятность передачи данных с ошибками.

Второй режим называется Store and Forward — с промежуточным хранением. Коммутатор не только считывает адрес получателя, но и анализирует всю поступившую информацию с целью поиска ошибок. Лишь после этого данные передаются по назначению. Время ожидания в сравнении с предыдущим режимом увеличивается — оно необходимо свитчу для проверки.

Третий режим называется Fragment-Free — бесфрагментный, или гибридный. Он представляет собой сочетание двух описанных выше режимов. Коммутатор принимает кадр данных, считывает адрес получателя, а затем проверяет информацию на предмет ошибок, но не всю, а лишь первые 64 байта. После проверки свитч отправляет данные получателю.

Условия передачи данных непостоянны — они меняются со временем. Полезно иметь коммутатор, в котором реализована адаптивная подстройка под эти условия. В начале работы такое устройство включает сквозной режим коммутации для всех портов. Затем те порты, на которых появляется слишком много ошибок, автоматически переводятся в гибридный (бесфрагментный) режим. Наконец, если и после этого ошибок остаётся слишком много, порты переводятся в режим с промежуточным хранением данных.