Сетевой коммутатор: отличие от хаба и роутера

Коммутатор, или свитч, соединяет несколько устройств в один сегмент и передаёт кадры между ними. Внешне он похож на роутер: ряд портов и индикаторы. Но по функции это другое устройство. Он не разбирается в IP-адресах, не выходит в интернет самостоятельно и обычно не раздаёт адреса. Его дело состоит в быстрой пересылке кадров второго уровня.

В квартирах отдельный коммутатор встречается нечасто, потому что несколько LAN-портов уже есть в роутере. Зато в офисах, серверных и у любителей сетевых накопителей и камер он обязательный элемент.

Когда кадр приходит в порт, коммутатор запоминает: MAC-адрес отправителя находится за этим портом. Так постепенно заполняется таблица соответствий. Смотря на адрес получателя, коммутатор находит нужный порт и передаёт кадр только туда. Если получателя в таблице ещё нет, кадр рассылается во все порты, кроме входного, а после ответа связь запоминается.

Записи в таблице устаревают, если устройство долго молчит, обычно через несколько минут. Поэтому пересадка кабеля в другой порт не ломает связь: адрес быстро появится на новом месте.

Хаб, его старое название концентратор, работал проще: любой полученный сигнал он повторял на всех портах. Все устройства делили одну среду, возникали коллизии, а любой участник мог прослушать чужие кадры. Коммутатор разделил среду на отдельные каналы по порту, из-за чего скорость выросла, а лишнего трафика стало меньше. Хабы сегодня практически не встречаются.

От маршрутизатора коммутатор отличается уровнем работы. Он не разделяет широковещательные домены, если не настроены VLAN: широковещательный кадр расходится по всему сегменту. Выход в другую сеть без маршрутизатора невозможен.

Неуправляемый коммутатор работает без настройки: включил и пользуйся. Управляемый добавляет веб-интерфейс или командную строку, позволяя создавать VLAN, ограничивать скорость портов, зеркалировать трафик для анализа и отслеживать ошибки. Ещё встречается питание через порт, PoE, которым запитывают камеры и точки доступа по тому же кабелю.

Коммутаторы уровня 3 совмещают пересылку кадров с маршрутизацией между VLAN. В описании оборудования обращайте внимание на скорость портов и общую пропускную способность коммутационной матрицы: при полной загрузке всех портов внутренняя шина не должна стать узким местом.

Начните с индикаторов: горящий порт означает, что физическое соединение есть, а частое мигание без нагрузки может говорить о петле. Петля возникает, когда два порта одного коммутатора случайно соединены кабелем или через другое устройство. Широковещательный шторм тогда занимает весь канал. От такого защищает протокол STP на управляемом оборудовании.

Если скорость порта показывает 100 мегабит вместо гигабита, стоит проверить кабель: повреждённые пары или плохой обжим часто приводят именно к такому сниженному режиму.

Считайте порты с запасом: обычно к уже нужному числу устройств добавляют ещё два-три. Скорость портов должна соответствовать задаче. Для домашней сети с гигабитным интернетом подойдут гигабитные порты, а для накопителя с большими файлами иногда берут модель с портами на 2,5 гигабита. Метки на корпусе обычно показывают количество и скорость.

Подключайте коммутатор в LAN-порт роутера, а не в WAN. Одно устройство должно оставаться единственным DHCP-сервером: если включить второй роутер с раздачей адресов, клиенты получат разные настройки и связь станет нестабильной. Кабель от роутера к коммутатору лучше брать короткий и качественный, поскольку через него идёт весь трафик.

Коммутатор не шифрует трафик и не защищает от тех, кто уже подключён к сети. Управляемые модели имеют функции против подмены адресов: ограничение числа MAC-адресов на порт, привязка адреса к порту, защита от ложных DHCP-серверов. Их включают в офисах, где розетки в переговорных доступны посторонним.

Дома достаточно закрыть неиспользуемые порты физически и не подключать к сети неизвестные устройства. Сменить пароль администратора на управляемом коммутаторе и обновить его прошивку стоит сразу после покупки.

Отдельно отметим, что каждый порт коммутатора образует собственный домен коллизий, а значит, в полнодуплексном режиме устройство может одновременно и принимать, и передавать данные без столкновений сигналов.