коммутатор управляемый что это значит

Чем отличаются управляемый коммутатор от неуправляемого?

Мы привыкли к тому, что коммутатор (свитч/switch) — это устройство с разъемами rj-45 и/или с оптическими портами. Эти самые устройства могут различаться по функционалу, и не факт, что вам нужен именно коммутатор! Возможные варианты: медиаконвертер, межсетевой экран, концентратор, хаб, роутер и т.д.

Перед началом выбора коммутатора стоит самостоятельно определиться с основными потребностями и задачами, которые необходимо будет решать устройству. Далее в этой статье мы рассмотрим основные отличия неуправляемого коммутатора от управляемого, которые должны будут помочь в принятии окончательного решения.

Сетевой коммутатор – устройство, предназначенное для объединения нескольких сетевых устройств (или узлов) для передачи данных, обычно в одном сегменте. Данное устройство работает на канальном (L2) или сетевом уровне (L3) модели OSI, но об этом позже.

Коммутаторы различаются и по скорости работы (передачи данных): 10/100Мбит, 1Гб, 10Гб и даже 100Гб. Многие коммутаторы поддерживают автоматическое определение скорости. В современном мире не нужно разбираться, какой кабель подобрать: прямой или кроссовый, поэтому можно всегда использовать прямой при подключении любых устройств (функция MDI/MDIX).

Так в чем же разница между управляемыми и неуправляемыми коммутаторами? Конечно, в самой начинке и функционале.

Разберем каждый свитч по его возможностям.

Неуправляемый коммутатор – это устройство по функционалу напоминающее хаб, т.е. самостоятельно передающее пакеты данных с одного порта на остальные. НО! В отличие от хаба свитч передает данные только непосредственно получателю, а не всем устройствам подряд, так как в коммутаторе есть таблица MAC-адресов, благодаря которой коммутатор помнит на каком порту какое находится устройство.

Неуправляемый свитч с оптическими портами может являться альтернативой медиаконвертера с ограниченным количеством портов, например, когда необходимо конвертировать оптику и передавать пакеты данных далее сразу на несколько портов/устройств.

Стоит отметить, что в данных коммутаторах нет web-интерфейса, так как настраивать в них нечего.

Самый очевидный пример использования – объединение компьютеров, камер, контроллеров и других ethernet устройств в одну сеть.

Управляемый коммутатор – более сложное устройство, которое может работать как неуправляемый, но при этом имеет ручное управление, расширенный набор функций и поддерживает протоколы сетевого управления по сети благодаря наличию микропроцессора (по сути управляемый свитч – это узкоспециализированный компьютер).

Доступ к настройкам данного типа устройства осуществляется несколькими способами: при помощи протокола Telnet или SSH, WEB-интерфейса или через SNMP; используется графическое меню, текстовое меню или командная строка.

Одно из основных преимуществ управляемого коммутатора – это возможность разделения локальной сети с помощью VLAN. То есть помимо заполнения MAC-таблицы коммутатор добавляет информацию о принадлежности полученного кадра к определенному сегменту сети. Соответственно, как минимум, мы избавляемся от большого количества широковещательного трафика, устанавливаем самостоятельно доступность устройств к определенной подсети и повышаем безопасность.

Еще одно отличие управляемого коммутатора – протоколы резервирования, которые позволяют создавать сложные топологии. Стандарт Ethernet поддерживает только последовательное соединение, но при помощи специальных «хитростей» в логике работы устройств можно организовывать физические кольца, полукольца, и сети типа Mesh (ячеистая топология). При этом на самом деле логическое подключение все равно остаётся шинным.

Ниже приведен пример (схема), решающий сразу несколько задач. Во-первых, это резервирование коммутаторов в кольце, т.е. есть существует основное кольцо Turbo Ring; к нему подключены ещё несколько коммутаторов через Turbo Chain без изменения основной топологи кольца.

Читайте также: Технология Turbo Ring и Технология Turbo Chain
Во-вторых, к свитчам возможно подключение различных устройств для объединения в сеть, и разделения по VLAN, например. В-третьих, это повышенная безопасность от нежелательного подключения, т.к. здесь используется списки контроля доступа (ACL – access control list) по MAC-адресу. Соответственно, устройство A, не включенное в список, не будет иметь доступ к SCADA серверу. Помимо списков доступа (ACL), с похожей задачей можно использовать RADIUS-сервер с функцией MAB (MAC Authentication Bypass).

В последнее время становится популярным ещё один, особый вид устройства – smart-коммутатор. Его иногда называют полууправляемым или настраиваемым.

Читайте также: Обзор новейшего smart-коммутатора SDS-3008 от MOXA
По сути, это неуправляемый коммутатор, который поддерживает основные протоколы управляемых, такие как, например, STP, RSTP, VLAN и др. Благодаря этому свитч, например, может являться идеальным решением для инженеров АСУ ТП, где необходимо наличие неуправляемого коммутатора, но видимого для SCADA-систем.

Существует понятие «уровень коммутатора». Оно основано на сетевой модели OSI (open system interconnection) – Базовая эталонная модель взаимодействия. Всего уровней для сетевого взаимодействия – семь. Рассмотрим только интересующие нас L2 и L3.

L2 – канальный уровень. Здесь выполняется работа с кадрами (фреймами). Коммутаторы данного уровня идентифицируют и передают информацию по MAC-адресам, т.е. здесь мы еще не сталкиваемся с ip-адресами. Коммутаторы L2 бывают управляемыми и неуправляемыми. В этой статье речь шла в основном о них.

L3 – сетевой уровень. Здесь коммутаторы уже понимают ip-адреса устройств, определяют пути передачи данных и кратчайшие маршруты (маршрутизация) с использованием протоколов, например, RIP v.1 и v.2, OSPF и др. Коммутаторы L3, как уже понятно, могут быть только управляемыми.

Источник

Выбор сетевых коммутаторов для видеонаблюдения

Автор статьи: Озеров Евгений Игоревич
Ведущий инженер ЗАО НВП «Болид»

Системы безопасности, июнь-июль 2018

Эволюция сетевых технологий в последние годы привела к новому устойчивому тренду в развитии систем видеонаблюдения. Из системы телевидения замкнутого контура (Сlosed Circuit Television, CCTV) видеонаблюдение все больше смещается в сторону одной из IT систем собственника. С теми же принципами передачи, обработки и хранения информации, а зачастую и с той же средой передачи данных локальной вычислительной сети (ЛВС) заказчика.

В данной статье обсудим основные подходы к подбору сетевых коммутаторов для систем видеонаблюдения на примере оборудования ЗАО НВП “Болид”.

Принципы подбора оборудования

Попробуем разобраться с базовыми принципами выбора сетевых коммутаторов для видеонаблюдения.

Управляемые или неуправляемые?

Для грамотного ответа на данный вопрос придется немного погрузиться в то, как устроен процесс передачи данных в сетях связи. Проще всего для этого воспользоваться стандартной базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем OSI (open systems interconnection basic reference model).

Всего в модели OSI 7 уровней. Но на практике нам интересны лишь два из них: второй канальный (layer 2 data link или L2) и третий сетевой (layer 3 network или L3).

Сетевой коммутатор работает либо на 2 уровне, либо на 2 и 3 уровне по модели OSI. Разберемся, что это означает. Канальный уровень предназначен для обмена данными между узлами, находящимися в том же сегменте локальной сети. Сетевой уровень предполагает взаимодействие между разными сегментами локальной сети. Однако для систем видеонаблюдения, которые как правило физически отделены от локальных вычислительных сетей предприятия, 3 уровень модели OSI используется достаточно редко. Поэтому, несмотря на то, что управляемые коммутаторы могут поддерживать как 2 и 3 уровень модели OSI (L3) так и только 2 (L2), для систем видеонаблюдения используются коммутаторы второго уровня L2.

Теперь можно определить, чем отличаются управляемые коммутаторы от неуправляемых. Неуправляемый коммутатор – это устройство, самостоятельно передающее пакеты данных с одного порта на остальные. Но не всем устройствам подряд, а только непосредственно получателю, так как в коммутаторе есть таблица MAC-адресов. Благодаря данной таблице коммутатор «помнит», на каком порту находится какое устройство. Неуправляемый коммутатор с оптическими портами может являться альтернативой медиаконвертера с ограниченным количеством портов, например, когда необходимо конвертировать оптику и передавать пакеты данных далее сразу на несколько портов/устройств. Стоит отметить, что в данном типе коммутаторов нет web-интерфейса, именно поэтому они и называются неуправляемыми.

Самый очевидный пример использования неуправляемых коммутаторов – объединение видеорегистраторов, серверов, видеокамер, рабочих станций оператора в одну сеть.

Управляемый коммутатор – более сложное устройство, которое может работать как неуправляемый, но при этом имеет расширенный набор функций, и поддерживает протоколы сетевого управления благодаря наличию микропроцессора (по сути управляемый свитч – это узкоспециализированный компьютер). Доступ к настройкам данного типа устройства осуществляется, как правило, через WEB-интерфейс. Одно из основных преимуществ управляемого коммутатора – возможность разделения локальной сети с помощью виртуальной локальной сети (VLAN). Это необходимо если по каким-либо причинам невозможно выделить локальную сеть видеонаблюдения из общей локальной сети предприятия физически.

Еще одно отличие управляемого коммутатора – протоколы резервирования, которые позволяют создавать сложные топологии, например физические кольца. При этом логическое подключение все равно остается шинным.

Таким образом, все коммутаторы можно разделить на 3 категории:

“Витая пара” или “оптика”?

Это зависит от расстояния между камерой, коммутатором и сервером. Расстояние от точки терминирования “витой пары” (кабеля UTP / FTP категории 5 либо выше) в горизонтальном кроссе телекоммуникационной (рядом с сервером / регистратором) до точки терминирования в телекоммуникационной розетке (рядом с камерой видеонаблюдения) не должно превышать 90 метров (п. 5.2.1 ГОСТ Р 53246-2008 Системы кабельные структурированные).

Почти всегда топология построения локальной вычислительной сети (ЛВС) для систем видеонаблюдения строится по топологии типа “звезда”. Для крупных систем идет разделение: на коммутаторы уровня доступа, к которым подключаются камеры видеонаблюдения, и на коммутатор уровня ядра сети, к которому подключаются коммутаторы уровня доступа, видеосервера, рабочие станции поста охраны. Для небольших ЛВС один коммутатор может совмещать уровень доступа и уровень ядра.

Однако бывают случаи, когда стандартная топология не является идеальной. Это относится в первую очередь к периметральным системам охранного телевидения, где очевидны преимущества кольцевой топологии: более равномерная нагрузка на каналы связи, автоматическое восстановление сети после единичного обрыва.

Коммутатор BOLID SW-204 с двумя гигабитными оптическими портами 100/1000 Base-X поддерживает стандартный протокол RSTP (Rapid spanning tree protocol) и кольцевую топологию с функционалом резервирования связи Fast Ring Network для построения локальных вычислительных сетей периметральных систем видеонаблюдения (см. рис.1).

Рисунок 1. Сравнение кольцевых топологий для построения периметральных систем видеонаблюдения.

На данный момент для создания кольцевой топологии с поддержкой Fast Ring Network требуется использовать сторонние L2+ коммутаторы, поддерживающие протокол Fast Ring Network (Ring topology), однако, очередном обновлении линейки видеонаблюдения «Болид» целесообразность расширения модельного ряда коммутаторов будет рассмотрена.

Сформулируем рекомендации по использованию управляемых и неуправляемых коммутаторов компании «Болид»:

Резервирование электропитания

При выборе коммутатора необходимо учитывать параметры сетевого электропитания. Как правило, стоечные 19” коммутаторы питаются переменным напряжением 220 VAC. Коммутаторы промышленного исполнения могут иметь различные, не всегда стандартные номиналы питающего напряжения.

Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet.

При выборе коммутатора необходимо учитывать два параметра, касающиеся использования технологии PoE:

Максимальная мощность, выделяемая коммутатором на 1 порт не должна быть меньше потребляемой мощности ни одной из подключенных к коммутатору камер. Суммарная потребляемая мощность всех камер не должна превышать общую мощность, выделяемую коммутатором на все PoE порты. Коммутаторы «Болид» поддерживают IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. В таблице представлены данные по коммутаторам «Болид»:

Классы потребление PoE IP камер Болид

Классы потребления мощности питаемых устройств приведены в таблице:

Выводы

Источник

Коммутаторы L2, L2+ и L3 — что, когда, куда, откуда, как, зачем и почему?

«Но это же в любом учебнике по сетям написано!» — возмутится нетерпеливый читатель.

Однако, не нужно спешить с выводами. Написано по этому поводу много, но, к сожалению, далеко не всегда понятным языком. Вот и рождаются вредные мифы.

Поэтому не всегда в точности понятно, когда и куда какое устройство приспособить. Представьте, звонит сисадмину начальник ИТ отдела и требует быстро подобрать в запас «очень бюджетный коммутатор, и чтобы все основные функции закрывал, пока деньги не перехватили и настроение у директора хорошее».

И начинает наш герой ломать голову: взять L3, чтобы «на все случаи жизни», но он дорогой или взять подешевле — L2, а вдруг прогадаешь… Да ещё этот L2+ непонятно что за промежуточный уровень.

Подобные сомнения иногда обуревают даже опытных специалистов, когда встаёт вопрос выбора устройств при жёстком лимите бюджета.

Для начала опровергнем основные мифы

Коммутатор L3 имеет большую пропускную способность чем L2?

Такой взаимосвязи нет. Всё зависит от аппаратного и программного обеспечения (firmware), размещённых портов (интерфейсов), поддержки соответствующих стандартов.

Разумеется, связь с использованием коммутатора уровня L3 через сетевой интерфейс 1Gb/s будет медленнее, чем с использованием коммутатора L2 через 10 Gb/s.

Возможно, этот миф связан с тем, что коммутаторы L3 поддерживают больше функций, что находит отражение в аппаратном обеспечении: быстрее процессор, больше памяти, нежели чем у коммутаторов L2 того же поколения. Но, во-первых, иногда коммутаторы L2 тоже выпускаются на базе мощных контроллеров, позволяющих быстро обрабатывать служебные данные и пересылать кадры Ethernet, во-вторых, даже усиленному «железу» коммутатора L3 есть чем заняться: управлять VLAN, анализировать ACL на основе IP и так далее. Поэтому если судить по загрузке, однозначно ответить на вопрос: «Какой коммутатор «мощнее»?» — не получится.

Коммутаторы L3 — более современные, а L2 — уже вчерашний день?

Это вовсе не так. На сегодняшний день выпускаются как коммутаторы L2, так и коммутаторы L3. Коммутаторов уровня L2 выпускается достаточно много, потому что работать им приходится чаще всего на уровне доступа (пользователей), где и портов, и коммутаторов требуется значительно больше.

Немного теории в вопросах и ответах

Откуда взялись эти названия L2, L3?

Из 7 уровней модели OSI.

Коммутатор L2 работает на втором, канальном уровне.

Коммутатор L3 работает как на втором, так и на третьем уровне.

Примечание. Сетевая модель OSI (The Open Systems Interconnection model) определяет различные уровни взаимодействия систем. При таком разбиении каждому уровню отводится своя роль и назначены определённые функции для взаимодействия по сети.

Таблица 1. Уровни модели OSI ISO

А просто, понятно и в двух словах?

В самом простом случае коммутатор служит для связи нескольких устройств локальной сети (LAN). Этими устройствами могут быть, например, отдельные компьютеры или другие коммутаторы.

Именно так работает коммутатор L2 — на уровне Ethernet: анализирует аппаратные MAC адреса, заносит их в таблицу коммутации и согласно этой таблице перераспределяет трафик.

Коммутатор L3 тоже может анализировать пакеты по MAC адресам и перенаправлять кадры между подключёнными устройствами, но, помимо пересылки Ethernet кадров, он умеет перенаправлять трафик, основываясь на анализе IP адресов и выполнять функции внутреннего маршрутизатора.

А подробней?

Коммутатор L2 обрабатывает и регистрирует MAC адреса фреймов, осуществляет физическую адресацию и управления потоком данных. Некоторые дополнительные функции: VLAN, QoS поддерживаются только на уровне, необходимом для передачи параметров или для участия в общей схеме сети. Например, на коммутаторе L2 можно прописать несколько VLAN, но нельзя настроить полноценную маршрутизацию между ними, для этого уже нужен коммутатор L3. Проще говоря, коммутатор уровня L2 обеспечивает некоторые дополнительные функции, но не управляет ими в масштабе сети.

В отличие от своих более простых собратьев, коммутаторы L3 могут брать на себя функции маршрутизаторов, в том числе проверку логической адресации и выбор пути (маршрута) доставки данных. Благодаря повсеместному внедрению стека протоколов TCP/IP, коммутаторы уровня L3 являются важной частью сети, так как могут выполнять пересылку пакетов не только на основе анализа MAC адресов, но и «поднимаясь на этаж выше», то есть на основе IP адресов и соответствующих протоколов маршрутизации

Разумеется, никому в голову не придёт строить внешнюю разветвлённую сеть с BGP маршрутизацией на базе коммутаторов. Однако для внутренней маршрутизации в пределах локальной сети такой вариант вполне подходит. Мало того, это позволяет экономить на приобретении дополнительных устройств (маршрутизаторов), использовать универсальный подход к организации сети.

Из-за поддержки многих функций коммутатор уровня L3 имеют более сложную внутреннюю конфигурацию и, соответственно, стоят дороже. Иногда пользователь встаёт перед выбором: купить более простой и бюджетный вариант с Layer 2 или более дорогой и «продвинутый» Layer 3.

А что за «дополнительные» уровни: «доступа», «агрегации», «ядра»?

Помимо уровней модели OSI: Layer 2, Layer 3, в литературе часто упоминаются «уровень доступа», «уровень агрегации», «уровень ядра сети».

Если описать кратко:

Рисунок 1. Уровни построения локальной сети.

Коммутаторы, которые служат для объединения других коммутаторов в единую сеть, называют коммутаторы уровня агрегации (или коммутаторы уровня распределения).

Если же говорить про уровень ядра сети, то для него существуют свои мощные коммутаторы, основная задача которых максимально быстро передавать трафик. Функции управления при этом довольно часто делегируется на уровень агрегации.

Есть ли связь между понятиями уровней L2 и L3 с уровнем доступа и уровнем агрегации? Традиционно считается, что для уровня доступа лучше подходят коммутаторы L2 (в первую очередь из-за более низкой цены, а для уровня агрегации лучше выбирать L3 ради повышенной функциональности.

Чем хорош такой подход? Устанавливать более функциональные и дорогие коммутаторы уровня L3 на уровне доступа может быть неоправданным шагом, если их функции маршрутизации и контроля не будут востребованы. А этих же функций будет недоставать более простым коммутаторам L2 на уровне агрегации (распределения).

Теория — это отлично, но начальник требует побыстрее подобрать подходящий коммутатор.

Если есть сомнения какой уровень коммутатора выбрать: уровня 2 или уровня 3, во главу угла нужно ставить вопрос, где его предполагается использовать. Если в наличии только небольшая сеть, позволяющая всем работать в единственном широковещательном домене, можно остановить свой выбор на одном или двух коммутаторах L2.

Второй случай, где коммутаторы второго уровня хорошо себя чувствуют — уровень доступа, то есть там, где компьютеры пользователей подключаются к локальной сети.

Если необходим коммутатор для объединения (агрегирования) нескольких простых коммутаторов доступа пользователей — для этой роли лучше подходит коммутатор уровня 3. Помимо объединения в сеть, он может выполнять маршрутизацию между VLAN, управлять прохождением трафика при помощи ACL (Access Control List), обеспечивать заданный уровень ширины пропускания (QoS) и так далее.

Ещё одна область, где коммутаторы L3 часто бывают востребованы — если необходимо обеспечить повышенные требования к безопасности, например, более гибкое разграничение доступа. Некоторые функции, доступные для этого уровня, например, управление трафиком на уровне IP адресов, будут неосуществимы стандартными средства уровня L2.

Чем отличаются коммутаторы L2 и L2+

L2+ — это коммутатор второго уровня с добавленными функциями. Например, может быть добавлена поддержка статической маршрутизации, физического объединения в стек нескольких коммутаторов для отказоустойчивости, дополнительные функции безопасности и так далее.

Примечание. В сравнительной таблице, приводимой в конце статьи, можно видеть, что уровни L2 и L2+ могут различаться на одну-две функции. Однако даже такая небольшая деталь может оказаться критичной, например, для вопросов отказоустойчивости или безопасности.

От слова к делу! Сравним разные коммутаторы на примере

Для наглядности выберем три модели примерно одного уровня. Понятно, что коммутаторы L2, L2+ и L3 здорово отличаются по функциям. Поэтому приходится использовать общие признаки. Например, сравнивать коммутаторы на 5 и 50 портов (включая Uplink) будет некорректно.

В итоге мы выбрали три коммутатора:

Обратите внимание, что внешне устройств довольно похожи, чего не скажешь об их возможностях и предполагаемых ролях. Для наглядности ниже приводим небольшой фрагмент сравнительной таблицы функций.

А функций у этих моделей коммутаторов очень много. Чтобы не пытаться объять необъятное, мы выбрали наиболее очевидные функциональные области: управление трафиком, безопасность и маршрутизация. Другие группы опций тоже отличаются, но не так очевидно.

Zyxel XGS4600-32 — коммутатор Layer 3

Рисунок 2. Коммутатор Zyxel XGS4600-32 — коммутатор Layer 3.

Zyxel XGS2210 — коммутатор Layer 2+

Одно из предназначений — создание сети для передачи трафика VoIP, видеоконференций, IPTV и IP-камер видеонаблюдения наблюдения и управление трафиком современных конвергентных приложений.

Поддерживает объединение в физический стек с помощью двух портов 10-Gigabit SFP+.

Поддерживает PoE (стандарты IEEE 802.3af PoE и 802.3at PoE Plus) до 30Ватт на порт для питания устройств с большей потребляемой мощностью, например, это могут быть точки доступа 802.11ac и IP-видеотелефоны.

В данной модели присутствуют дополнительные средства поддержки безопасности, например, IP source guard, DHCP snooping и ARP inspection, механизмы фильтрации L2, L3 и L4, функцию MAC freeze, изоляцию портов и создание гостевой VLAN.

Добавлены элементы статической маршрутизации IPv4/v6 и назначение DHCP relay с конкретным IP интерфейсом отправителя.

Рисунок 3. Zyxel XGS2210 — коммутатор Layer 2+

Zyxel GS2220 — коммутатор Layer 2

Интересно, что серия GS2220 — это гибридные коммутаторы с доступными вариантами управления: через облако Zyxel Nebula, через локальное подключение, плюс поддержка SNMP.

Из интересных функций можно выделить L2 multicast, IGMP snooping, Multicast VLAN Registration (MVR).
Данная модель неплохо подходит и для обеспечения сетевой среды VoIP, видеоконференций и IPTV.

Рисунок 4. Zyxel GS2220 — коммутатор Layer 2.

Это интересно

Компания Zyxel Networks сообщила о поддержке своих коммутаторов в специализированном режиме Networked AV (созданного совместно с компанией ATEN), позволяющего облегчить внедрение AV-систем на базе коммутаторов и повысить эффективность их использования.

Стоит отметить специальную программу — мастер настройки. Она специально разработана для удобного управления функциями, которые часто используются при настройке сетей потоковой передачи аудио/видео.

Также появилась новая консоль Networked AV dashboard для контроля основных параметров: данные о портах, расход электроэнергии, и другая информация, благодаря которой можно сразу проверить текущее состояние сети и настроить коммутатор.

Для гигабитных управляемых коммутаторов второго уровня серии GS2220 режим Networked AV доступен с сентября 2020 года (нужно обновить микропрограмму до версии v4.70 или более поздней). Для коммутаторов серии XGS2210 доступ ожидается до конца 2020 года.

Таблица 2. Сравнение коммутаторов XGS4600-32 (L3), XGS2210-28 (L2+) и GS2220-28 (L2).

* Функции, доступные также в облачном режиме управления.

Небольшие итоги

Каждая вещь хороша на своём месте (спасибо, капитан Очевидность).

Нет смысла переплачивать за более высокий уровень коммутатора только потому, что он кажется круче. В то же время скупой платит дважды, и нехватка критической функции может потребовать дополнительных расходов в виде замены коммутатора.

В некоторых случаях выручают коммутаторы L2+ как компромиссный вариант. Функции, которых нет в L2, но есть в L2+ — могут быть весьма полезны и способны вывести сетевую инфраструктуру на новый уровень отказоустойчивости и безопасности

Источник