Как подключается выключатель: 65 фото и основных схем подсоединения
65 фото и основных схем подсоединения
На данном этапе времени трудно представить хотя бы один дом без выключателей света. Указанные агрегаты бывают различных видов, но все они довольно легко устанавливаются, их вполне сможет подсоединить к сети даже человек, обладающий базовыми знаниями электрики.
Инструменты
Прежде чем переходить к подсоединению выключателя к сети нужно подготовить ряд инструментов:
- фигурную, прямую и индикаторную отвертки;
- соединитель;
- наточенный нож;
- плоскогубцы.
Особенности разводки проводов
Схема подключения выключателя в зависимости от его типа (учитывается количество клавиш) немного разнится.
Наиболее простым вариантом является подключение одноклавишного выключателя, в таком случае всё можно сделать самостоятельно. В такой ситуации, в коробке распределения, присутствует всего 2 провода – ноль и фаза.
Провод синего цвета (ноль), соединяется с таким же проводом на светильнике. Вводная фаза изначально движется к устройству для выключения света, после чего снова возвращается в коробку распределения, а уже затем соединяется с фазой от лампочки.
Основным условием подключения одноклавишного выключателя света является внимательность, поскольку даже при наличии всего двух проводов, довольно часто встречаются ситуации, когда человек путает жилы.
Подключение двухклавишного выключателя потребует больших знаний электрики, это обосновывается тем, что все группы светильников имеют отдельный разрыв цепи. Как и с одноклавишным агрегатом, в коробке распределения присутствует две жилы. Провод синего цвета ещё на входе соединяется с другими проводами аналогичного цвета.
Существуют способы подключения выключателей без распределительной коробки, но они требуют больших навыков в электрике и выполняются, в основном профессионалами.
Фаза изначально проводиться на разрыв, на обе кнопки, затем осуществляется её фиксация в заранее предусмотренной выемке. Исходящие провода идут к каждой присутствующей группе осветительных приборов или на две отдельные лампочки.
Обязательно нужно учитывать тот факт, что задняя часть корпуса содержит три отверстия: два размещены по левую сторону, и ещё один по правую. Туда где только одно отверстие подсоединяется фаза входа, а туда, где два отверстия – фаза выхода, направляющаяся к светильнику.
При установке агрегата выключения света с тремя клавишами, нужно действовать по аналогии с установкой прибора, содержащего две клавишы. Ноль, как и в представленных вариантах, соединяют с нулями каждой отдельной группы лампочек.
Фазу ввода направляют на разрыв, а после этого делят на три разных фазных проводника, каждый из которых направляется к собственной группе лампочек.
Подключение через розетку
Если поблизости с планируемым местом установки агрегата для выключения света, располагается розетка, то можно запитать от неё фазу и ноль.
Для того чтобы подключение выключателя от розетки, оказалось успешным, нужно соблюдать такую последовательность действий:
Изначально нужно убрать из розетки подачу тока. Подобные действия можно выполнить, сняв напряжение со всего дома.
Нужно вскрыть розетку и проверить напряжение.
К фазе розетки подключается провод, вторая сторона которого прикрепляется на вводе выключателя. На вывод агрегата для выключения света, прикрепляется непосредственно подключенный к светильнику провод.
К нулевому контакту розетки прикрепляется провод, второй конец которого соединяется с выводом светильника. Таким же образом подключается защитный провод, только к соответствующему контакту светильника.
Закончив указанные манипуляции, следует выполнить укладку проводов, заизолировать проводящие ток участки и подать напряжение, чтобы проверить эффективность работы.
Особой популярностью на данном этапе времени начали пользоваться выключатели с подсветкой, при их установке желательно обратиться к профессионалу, поскольку неправильное соединение таких выключателей может отказать повышенную нагрузку на проводку, вследствие чего она подвергнется сгоранию.
При отсутствии базовых навыков в электрике, стоит отказаться даже от самостоятельной установки выключателей, содержащих одну клавишу.
С некоторыми фото выключателя можно ознакомиться ниже.
Фото процесса подключения выключателя
Также рекомендуем посетить:
Post Views: Статистика просмотров 1 725
Выключатель одноклавишный: назначение, схема подключения проводов
Одноклавишный выключатель считается простым устройством, используемым для управления системой освещения в помещении. Со временем возникает необходимость в замене или ремонте такого элемента электросистемы, поэтому необходимо понимать принцип функционирования и особенности схемы подключения.
Представляет собой одноклавишный выключатель коммутационное устройство для включения и выключения одной категории источников освещения. Управление выполняется при помощи одной кнопки, имеющей два положения. На практике часто установка выключателя вызывает массу вопросов. Перед выполнением работ по ремонту или замене, необходимо выяснить функциональное предназначение всех проводов и только после этого выполнять подсоединение устройства.
Где применяется одноклавишный выключатель?
Внутреннее устройство стандартного одноклавишного выключателя предполагает наличие источника и потребителя электричества, ими выступают сеть 220 В и светильник. Чтобы выполнять включение и отключение устройства, необходимо наличие отключающего элемента между данными компонентами системы.
Одноклавишный выключатель подключается в фазовую линию электросети по последовательному соединению. Включение его в разрыв нуля не рекомендовано, поскольку такая схема небезопасна при работе электрической техники. Причиной ошибки такого способа монтажа является тот факт, что при установке устройства в разрыв нуля лампа останется под напряжением даже в отключенном состоянии выключателя. В случае прикосновения к прибору, человека может ударить током.
Устройство одноклавишного выключателя для подключения лампы освещения предполагает использование распределительной коробки, где осуществляется коммутация. К ней подсоединено 6 проводников, по двум из которых идет напряжение питания 220 вольт, и по две линии идут к лампе и одноклавишному выключателю.
Использование одноклавишных выключателей целесообразно в ситуациях, когда требуется выполнить коммутацию провода для питания одной лампы или светильника. Если же необходимо подключить люстру с большим числом ламп, тогда рекомендуется устанавливать устройство с несколькими клавишами, отвечающими за определенные лампы в люстре.
Как правильно подобрать одноклавшный выключатель
Исходя из категории электропроводки в квартире или частном доме, могут применяться следующие виды одноклавишных выключателей света:
- для наружной установки;
- для скрытой установки.
Отличие между ними заключается в способе их монтажа на стену. При наружном монтаже устройство фиксируется на размещенной на стене деревянной пластине. Во втором случае одноклавишный выключатель монтируется внутрь углубленного в стену подрозетника. Для скрытого размещения понадобится предварительное высверливание углубления подходящей глубины.
В процессе выбора изделия необходимо учитывать его предельные показатели. В большинстве случаев показатель рабочего напряжения равен 220В, а фактического тока 10А. В паспорте изделия указывается максимально допустимая коммутируемая мощность, стандартное значение составляет 2,2 кВт. Таким образом, мощность светильника должна быть в пределах указанной мощности.
Правила монтажа и установки
Изначально отметим, что монтаж одноклавишного выключателя должен выполняться с соблюдением данных правил:
- работы проводятся исключительно при выключенном напряжении;
- коммутации подлежат только фазные провода, нулевой проводник идет сразу на лампу;
- выключатель скрытого типа удобно подсоединять, если длина проводки в подрозетнике не менее диаметра выключателя;
- рекомендуется снимать изоляцию провода с помощью стриппера.
При установке стандартного одноклавишного выключателя необходимо обращать особое внимание на следующие нюансы: правильное соединение проводов в распаячной коробке и непосредственно самого выключателя.
Последовательность соединения компонентов в распределительной коробке следующая:
- определить фазу, которая идёт со стороны питания. Для этой цели подойдет индикаторная отвертка с неоновой лампочкой. Когда она подносится к фазе, неоновая лампочка загорается;
- отключить напряжение на квартирном щитке;
- подсоединить фазу к одному из проводов, идущих к выключателю;
- соединить второй провод от выключателя с проводом, идущим к центральному контакту цоколя лампы;
- затем подсоединить к нулю кабель от внешнего контакта цоколя.
Подключение проводов к лампочке в распределительной коробке выполняется разными методами:
- скрутка и дальнейшая пайка с изолированием данного участка изолентой или пластиковым СИЗ колпачком;
- винтовые зажимы;
- клеммные колодки;
- пружинные фиксаторы.
Максимально надежное подключение и контакт обеспечивается при помощи первого способа. При использовании винтовых и болтовых соединений могут повредиться непосредственно соединяемые компоненты, особенно если у выполняющего данную задачу человека недостаточно практики и опыта. Пружины в ходе эксплуатации могут растягиваться, в результате чего может возникать искрение и возгорание.
Для того чтобы подключить одноклавишный выключатель света, нужно выполнить следующие действия:
- снять клавишу выключения при помощи плоской отвертки. Причём действовать необходимо с максимальной осторожностью и точностью, поскольку некоторые модели выполнены из хрупкого пластика, который может повредиться;
- зафиксировать устройство с внешним типом фиксации шурупами на подрозетнике и использовать винты для подключения проводников к контактам;
- для скрытого типа необходимо сначала подключить провода, а затем корпус вставить в углубление стены и зафиксировать предусмотренными лапками посредством затягивания крепежных винтов. В таком случае подрозетник закрепляется в нише и проверяется надежность крепления, только после этого монтируется одноклавишный выключатель;
- после выполнения данной последовательности действий вставить клавишу на место.
Если имеющийся подрозетник в силу длительной эксплуатации вышел из строя, необходимо на подготовительном этапе выполнить его замену. В частности, замена подрозетника может появиться в помещениях с повышенной влажностью, чтобы снизить риск отсыревания проводки и замыкания. Основной задачей при этом является не нанести повреждения проводке. Алгоритм действий таков:
- при помощи перфоратора или зубилом вручную долбится гипс вокруг подрозетника до его высвобождения;
- далее он извлекается и на имеющиеся провода вставляется новый подрозетник, фиксируется он гипсом или алебастровой смесью;
- нужно дождаться полного затвердевания, и только после этого выполнить дальнейшие действия по установке;
- затем раскрутить крепежные болты распирающих скоб, чтобы уплотнительная резинка обеспечила максимально плотное прилегание к корпусу – тогда выключатель будет входить в подрозетник до конца;
- придерживать выключатель и зажать болты до полноценной фиксации, вставить клавишу и после включения напряжения на щитке проверить включение освещения выключателем.
Итак, одноклавишные выключатели используются для управления отдельными лампами. Выключатель должен подключаться в фазовый провод по последовательной схеме с лампой освещения. Выключатель необходимо подбирать так, чтобы его максимальные показатели силы тока в паспорте были не меньше протекающего через выключатель.
Проходной Выключатель Схема Подключения На 1 Лампу
Он всегда соединяется с фазовым проводом.
Схема проходного выключателя с двух мест на одну лампочку 23 Апр Автор: Алексей Лермонтов Схема подключения проводного выключателя с 2 мест. Простая схема подключения с четырех мест Принцип действия остается прежним.
Рекомендуется монтировать выключатели на высоте 90 см от уровня чистого пола и не ближе чем 10—15 см к дверному проему. Часто они перепутаны.
Схема подключения проходного выключателя с трёх мест
На перекидной контакт одного из выключателей подается питающее напряжение. Примерно то же самое следовало сделать и в 2-х других спальнях.
К таковым относятся: ВВГнг 3х1.
Также по последним нормам все соединения происходят только в монтажных коробках и при помощи контакторов. Рисунок 4.
При этом они управляют освещением из разных мест.
Комментарии посетителей по теме статьи Проходной выключатель: это про что?
Последовательное и параллельное подключение ламп
Как подключить проходной выключатель — схема управления светильником из 2 мест
Схемы проходных выключателей Отличить внешне переключатель, подключенный к подобной схеме, по наружной стороне невозможно. Еще один пример.
Одноклавишный перекрестный или перекидной выключатель. Какой лучше использовать кабель для подключения проходных выключателей Для данной фурнитуры большинство специалистов сходятся во мнении что лучше применять трехжильный медный кабель с сечением 1.
Схема соединения двух проходных выключателей с двумя отдельными светильниками Для реализации такой схемы потребуется два двухклавишных проходных выключателя. К тому же, вам не придется добираться в темноте до вашего спального места.
Если же делаете скрутки, то лучше их пропаять, а сверху хорошенько замотать изолентой. Возможность включать и выключать 2 различных светильника из четырех точек может пригодиться в длинном коридоре дома с большим количеством комнат.
Если же понадобится управление 2-мя группами ламп одного светильника, то есть нужны будут двухклавишные двойные проходные переключатели, то надо искать устройства с шестью клеммами под подсоединяемую проводку. Другой пример — большой кабинет на несколько рабочих мест.
И по нынешнему положению переключателей видно, что любым из них можно вновь запитать электроприбор.
Рисунок 7. Как вы понимаете, для реализации полноценного управления лампой с двух мест с помощью проходных выключателей, схема электропроводки требуется другая и выглядит она вот так: Подробнее о схемах подключения проходных выключателей, мы уже рассказывали ЗДЕСЬ.
Схема подключения проходного выключателя
Подключение проходного выключателя
При помощи проходных выключателей можно управлять как одним светильником или лампой, так и их группой.
Воплотить подобную схему в жизнь с помощью только лишь проходных выключателей невозможно. Если стандартный выключатель просто разрывает или соединяет электрическую цепь, то переключатель разрывая электрическую цепь на одном проводнике, переключает её на другой, от сюда и название.
Если бы питающие провода подводились со стороны лампы 2, то все соединения можно было произвести в одной коробке без лишних затрат проводов.
Нет смысла в данный момент беспокоиться по поводу разнообразия внутренних схем. Он обрывает течение электрического тока, поэтому лампочка становится неактивной. Назначение двухклавишных проходных выключателей заключается в разделении одной большой группы ламп или светильников на две группы.
Сделать это обязательно, иначе ничего работать не будет, а само устройство может сгореть. Если мы нажмем клавишу первого выключателя и переведем ее в поднятое положение, то перекидной контакт этого выключателя соответственно тоже изменит свое положение и замкнет электрическую цепь. Предлагаемая схема включения не только очень удобна, но еще и позволяет довольно существенно экономить электроэнергию. А кроме того, к вашим услугам моя помощь, задавайте ваши вопросы в комментариях к статье, я стараюсь оперативно помочь всем!
Как выглядит проходной выключатель с 2 и более мест?
Вышеуказанная схема позволит в полной мере осуществлять управление системой освещения, однако вышеуказанная схема не обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током. Отсюда и название — проходной или маршевый переключатель.
Собрать такую схему очень просто. Для этого подойдет коронка по бетону d мм. Преимущества данного метода — высокая надежность, поскольку 2 проводника сплавляются под действием большого тока обеспечивая низкое сопротивление соединения. Рисунок 5.
Рисунок 8. Подключение проходного двухклавишного выключателя производится в соответствии с принципиальной схемой, изображенной на рисунке 5. Заключение В статье мы рассмотрели все часто возникающие вопросы на тему подключения проходных выключателей. По аналогии можно увеличить число мест управления до любого значения. К каждому проходному выключателю протягиваем трехжильный провод, а к каждому перекрестному — четырехжильный.
Как подключить проходной переключатель
Навигация по записям
Преимущества и недостатки схемы ПВ с 2 мест У таковой схемы включения есть преимущества и недостатки.
Если говорить о лицевой стороне, то отличие единственное: едва заметная стрелочка на клавише вверх и вниз. Тогда в обоих местах можно будет включать и выключать как общее освещение в комнате, так и светильники у кровати.
Верно и обратное. Двухклавишный проходной выключатель: схема подключения Чтобы с нескольких мест управлять освещением двух ламп или групп ламп с одного выключателя есть двухклавишные проходные выключатели.
У переключателей точно так же, как изображено на рисунках, входная общая клемма под фазу либо ноль находится с одной стороны корпуса, а 2 выходные — с другой. Если теперь нажать клавишу второго выключателя и также изменить его положение, то цепь вновь окажется разомкнутой и лампа погаснет. С схемой управления системами освещения с трех мест Вы можете ознакомится на следующем фото: Однолинейная схема подключения данным способом выглядит так: Как видно из вышеприведенного фото, основное различие в управлении освещением между управлением из 2-х и 3-х мест это наличие перекрестного выключателя и большее количество соединенных проводов в распределительной коробке. Какой лучше использовать кабель для подключения проходных выключателей Для данной фурнитуры большинство специалистов сходятся во мнении что лучше применять трехжильный медный кабель с сечением 1.
Как подключить проходной выключатель — схема управления светильником из 3 мест
Как вы уже, наверное, поняли, что у однополюсного проходного выключателя имеются два неподвижных и один перекидной контакт. Чем отличается проходной выключатель от обычного? Во всех перечисленных случаях проходные выключатели устанавливаются рядом с дверьми. При нажатии клавиши, подвижные контакты одновременно переключаются с одной пары неподвижных контактов на другую пару.
Вы заходите в спальню и у двери включаете свет. Четыре ПВ подключаются с помощью перекрестных выключателей, как было описано выше. Наиболее часто рассматриваемая система управления освещением применяется в общественных и производственных помещениях, а именно: в длинных коридорах, туннелях, проходных комнатах, то есть в комнатах, где имеются две двери равноценно служащие в качестве входа и выхода, в лестничных маршах и других местах. Во-вторых, возможно, потребуется что-то еще, и это станет понятно из конкретных вариантов подключения устройств.
Область применения проходных переключателей Монтаж и подключение проходного выключателя будет полезно при управлении системами освещения в следующих случаях: при наличии больших коридоров или проходных комнат; при управлении осветительными приборами при входе в комнату и непосредственно возле кровати; при монтаже освещения в больших промышленных и индустриальных зданиях; при необходимости управлять освещением в соседней комнате; при наличии лестниц, соединяющих несколько этажей в большинстве случаев в коттеджных помещениях и так далее. Основное отличие между вышеуказанными проводами это тип изоляции и характер токопроводящих жил. На схематичном изображении отображено, что если свет включен, то нажатие на любую из кнопок приведет к его отключению. Управление светом осуществляется с помощью переключателей: на один источник освещения обыкновенную лампочку, или несколько ламп приходится один переключатель.
Вид сзади на проходные переключатели разного вида На фото представлен вид электроустановочных изделий сзади. Как все должно быть организовано, смотрите на рисунке.
Подключение проходного выключателя управление освещением из 3 х мест
1. Базовая работа коммутатора — коммутаторы Ethernet [Книга]
КоммутаторыEthernet связывают устройства Ethernet вместе путем ретрансляции кадров Ethernet между устройствами, подключенными к коммутаторам. Перемещая кадры Ethernet между портами коммутатора , коммутатор связывает трафик, переносимый отдельными сетевыми соединениями, в большую сеть Ethernet.
КоммутаторыEthernet выполняют свою функцию связывания, соединяя кадров Ethernet между сегментами Ethernet .Для этого они копируют кадры Ethernet с одного порта коммутатора на другой на основе адресов Media Access Control (MAC) в кадрах Ethernet. Мостовое соединение Ethernet было изначально определено в стандарте 802.1D IEEE для локальных и городских сетей: мосты управления доступом к среде (MAC). []
Стандартизация мостовых операций в коммутаторах позволяет покупать коммутаторы у разных поставщиков, которые будут работать вместе при объединении в сеть.Это результат большой напряженной работы со стороны инженеров по стандартизации, чтобы определить набор стандартов, которые поставщики могли бы согласовать и внедрить в свои конструкции коммутаторов.
Первые мосты Ethernet были двухпортовыми устройствами, которые могли связывать вместе два сегмента коаксиального кабеля исходной системы Ethernet. В то время Ethernet поддерживал подключения только к коаксиальным кабелям. Позже, когда была разработана витая пара Ethernet и стали широко доступны коммутаторы с множеством портов, они часто использовались в качестве центральной точки подключения или концентратора кабельных систем Ethernet, что привело к названию «коммутирующий концентратор».«Сегодня на рынке эти устройства называют просто переключателями.
С тех пор, как мосты Ethernet были впервые разработаны в начале 1980-х годов, многое изменилось. С годами компьютеры стали повсеместными, и многие люди используют несколько устройств на своей работе, включая ноутбуки, смартфоны и планшеты. Каждый телефон VoIP и каждый принтер — это компьютер, и даже системы управления зданием и средства контроля доступа (дверные замки) объединены в сеть. В современных зданиях есть несколько точек беспроводного доступа (AP) для обеспечения 802.11 сервисов Wi-Fi для смартфонов и планшетов, и каждая точка доступа также подключена к кабельной системе Ethernet. В результате современные сети Ethernet могут состоять из сотен коммутационных соединений в здании и тысяч коммутационных соединений в сети университетского городка.
Вы должны знать, что есть еще одно сетевое устройство, используемое для соединения сетей, которое называется маршрутизатором . Существуют большие различия в способах работы мостов и маршрутизаторов, и у них обоих есть преимущества и недостатки, как описано в разделе «Маршрутизаторы или мосты?».Вкратце, мосты перемещают кадры между сегментами Ethernet на основе адресов Ethernet с минимальной настройкой моста или без нее. Маршрутизаторы перемещают пакетов между сетями на основе адресов протокола высокого уровня, и каждая подключаемая сеть должна быть настроена в маршрутизаторе. Однако и мосты, и маршрутизаторы используются для построения более крупных сетей, и оба устройства на рынке называются коммутаторами.
Совет
Мы будем использовать слова «мост» и «коммутатор» как синонимы для описания мостов Ethernet.Однако обратите внимание, что «коммутатор» — это общий термин для сетевых устройств, которые могут функционировать как мосты, или маршрутизаторы, или даже и то, и другое, в зависимости от их наборов функций и конфигурации. Дело в том, что с точки зрения сетевых экспертов, мост и маршрутизация — это разные виды коммутации пакетов с разными возможностями. Для наших целей мы будем следовать практике поставщиков Ethernet, которые используют слово «коммутатор» или, более конкретно, «коммутатор Ethernet» для описания устройств, соединяющих кадры Ethernet.
Хотя стандарт 802.1D предоставляет спецификации для соединения кадров локальной сети между портами коммутатора, а также для некоторых других аспектов базовой работы моста, стандарт также осторожен, чтобы не указывать такие проблемы, как производительность моста или коммутатора или способ коммутатора. должен быть построен. Вместо этого поставщики конкурируют друг с другом, предлагая коммутаторы по разным ценам и с разными уровнями производительности и возможностей.
Результатом стал большой и конкурентный рынок коммутаторов Ethernet, увеличивающий количество вариантов, которые у вас есть как у клиента.Широкий спектр моделей и возможностей коммутаторов может сбивать с толку. В главе 4 мы обсуждаем переключатели специального назначения и их использование.
Существуют сети для передачи данных между компьютерами. Для выполнения этой задачи сетевое программное обеспечение организует перемещаемые данные в кадры Ethernet. Кадры перемещаются по сетям Ethernet, а поле данных кадра используется для передачи данных между компьютерами. Кадры — это не что иное, как произвольные последовательности информации, формат которой определен в стандарте.
Формат кадра Ethernet включает в себя адрес назначения в начале, содержащий адрес устройства, на которое отправляется кадр. [] Далее идет адрес источника, содержащий адрес устройства, отправляющего фрейм. За адресами следуют различные другие поля, включая поле данных, в котором передаются данные между компьютерами, как показано на рисунке 1-1.
Рисунок 1-1. Формат кадра Ethernet
Кадры определяются на уровне 2 или уровне канала передачи данных семислойной сетевой модели Open Systems Interconnection (OSI) .Семислойная модель была разработана для организации видов информации, передаваемой между компьютерами. Он используется для определения того, как эта информация будет отправляться, и для структурирования разработки стандартов передачи информации. Поскольку коммутаторы Ethernet работают с фреймами локальной сети на уровне канала передачи данных, вы иногда будете слышать их, как устройства канального уровня, а также устройства уровня 2 или коммутаторы уровня 2. []
Коммутаторы Ethernet спроектированы таким образом, что их операции невидимы для устройств в сети, что объясняет, почему такой подход к соединению сетей также называется прозрачным мостом .«Прозрачный» означает, что когда вы подключаете коммутатор к системе Ethernet, никакие изменения не вносятся в кадры Ethernet, соединяемые мостом. Коммутатор автоматически начнет работать без необходимости какой-либо настройки коммутатора или каких-либо изменений со стороны компьютеров, подключенных к сети Ethernet, что делает работу коммутатора прозрачной для них.
Далее мы рассмотрим основные функции, используемые в мосте, чтобы сделать возможным пересылку кадров Ethernet с одного порта на другой.
Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика , описанных в стандарте моста IEEE 802.1D. Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.
Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями , в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса. Эти два адреса — это адрес назначения устройства, на которое он отправляет фрейм, и адрес источника , который является адресом устройства, отправляющего фрейм.
Путь «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждый порт на коммутаторе имеет уникальный заводской MAC-адрес . Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему кадры, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме .В этом режиме интерфейс запрограммирован на прием всех кадров, которые он видит на этом порту, а не только кадров, которые отправляются на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.
При получении каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, которую поддерживает коммутатор. Таким образом коммутатор автоматически обнаруживает, какие станции доступны на каких портах.
На Рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet.Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов. Когда станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и создает таблицу, более формально называемую базой данных пересылки , которая показывает, какие станции и на каких портах доступны. После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую как показано в таблице 1-1.
Рисунок 1-2. Изучение адреса в коммутаторе
Таблица 1-1.База данных переадресации, обслуживаемая коммутатором
Порт | Станция | ||
---|---|---|---|
1 | 10 | ||
2 | 02 9007 | 3 | 30 |
4 | Нет станции | ||
5 | Нет станции | ||
25 | |||
8 | 35 |
Эта база данных используется коммутатором для принятия решения о пересылке пакетов в процессе, называемом адаптивная фильтрация .Без базы данных адресов коммутатор должен был бы отправлять трафик, полученный на любом заданном порту, через все другие порты, чтобы гарантировать, что он достиг пункта назначения. В базе данных адресов трафик фильтруется в соответствии с его адресатом. Коммутатор является «адаптивным» за счет автоматического изучения новых адресов. Эта способность к обучению позволяет вам добавлять новые станции в вашу сеть без необходимости вручную настраивать коммутатор, чтобы знать о новых станциях, или станциям, чтобы знать о коммутаторе. []
Когда коммутатор получает кадр, предназначенный для адреса станции, который он еще не видел, коммутатор отправляет кадр на все порты, кроме порта, на который он прибыл. [] Этот процесс называется лавинной рассылкой и более подробно поясняется позже в разделе «Пересылка кадров».
После того, как коммутатор создал базу данных адресов, он получает всю информацию, необходимую для выборочной фильтрации и пересылки трафика. Пока коммутатор изучает адреса, он также проверяет каждый кадр, чтобы принять решение о пересылке пакета на основе адреса назначения в кадре.Давайте посмотрим, как решение о переадресации работает в коммутаторе с восемью портами, как показано на рисунке 1-2.
Предположим, что кадр отправляется со станции 15 на станцию 20. Поскольку кадр отправляется станцией 15, коммутатор считывает кадр через порт 6 и использует свою базу данных адресов, чтобы определить, какой из его портов связан с адресом назначения. в этом кадре. Здесь адрес назначения соответствует станции 20, а база данных адресов показывает, что для достижения станции 20 кадр должен быть отправлен через порт 2.
Каждый порт коммутатора может сохранять кадры в памяти перед их передачей по кабелю Ethernet, подключенному к порту. Например, если порт уже занят передачей, когда фрейм прибывает для передачи, то фрейм может удерживаться на короткое время, необходимое порту для завершения передачи предыдущего фрейма. Для передачи кадра коммутатор помещает кадр в очередь коммутации пакетов для передачи на порт 2.
Во время этого процесса коммутатор, передающий кадр Ethernet с одного порта на другой, не вносит изменений в данные, адреса или другие поля. базового кадра Ethernet.В нашем примере кадр передается в неизменном виде на порт 2, точно так же, как он был получен на порту 6. Таким образом, работа коммутатора прозрачна для всех станций в сети.
Обратите внимание, что коммутатор не будет пересылать кадр, предназначенный для станции, которая находится в базе данных переадресации, на порт, если этот порт не подключен к целевому назначению. Другими словами, трафик, предназначенный для устройства на данном порту, будет отправляться только на этот порт; никакие другие порты не увидят трафик, предназначенный для этого устройства.Эта логика коммутации обеспечивает изоляцию трафика только от тех кабелей или сегментов Ethernet, которые необходимы для получения кадра от отправителя и передачи этого кадра на устройство назначения.
Это предотвращает поток ненужного трафика в другие сегменты сетевой системы, что является основным преимуществом коммутатора. Это контрастирует с ранней системой Ethernet, где трафик от любой станции был замечен всеми другими станциями, независимо от того, хотели они данных или нет. Фильтрация трафика коммутатора снижает нагрузку на трафик, переносимую набором кабелей Ethernet, подключенных к коммутатору, тем самым более эффективно используя пропускную способность сети.
Коммутаторы автоматически удаляют записи в базе данных переадресации по истечении определенного периода времени — обычно пяти минут — если они не видят никаких кадров со станции. Следовательно, если станция не отправляет трафик в течение определенного периода, коммутатор удаляет запись о переадресации для этой станции. Это предотвращает переполнение базы данных пересылки устаревшими записями, которые могут не соответствовать действительности.
Конечно, когда время ввода адреса истекло, коммутатор не будет иметь никакой информации в базе данных для этой станции в следующий раз, когда коммутатор получит предназначенный для него кадр.Это также происходит, когда станция вновь подключается к коммутатору или когда станция была выключена и снова включается более чем через пять минут. Так как же коммутатор обрабатывает пересылку пакетов для неизвестной станции?
Решение простое: коммутатор пересылает кадр, предназначенный для неизвестной станции, на все порты коммутатора, кроме того, на котором он был получен, таким образом лавинно отправляет кадр всем остальным станциям. Флудинг фрейма гарантирует, что фрейм с неизвестным адресом назначения достигнет всех сетевых подключений и будет услышан правильным устройством назначения, предполагая, что он активен и находится в сети.Когда неизвестное устройство отвечает обратным трафиком, коммутатор автоматически узнает, к какому порту подключено устройство, и больше не будет лавинно перенаправлять трафик на это устройство.
Широковещательный и многоадресный трафик
В дополнение к передаче кадров, направленных на один адрес, локальные сети могут отправлять кадры, направленные на групповой адрес, называемый многоадресным адресом , который может быть принят группой станций. Они также могут отправлять кадры, направленные на все станции, используя широковещательный адрес .Групповые адреса всегда начинаются с определенной битовой комбинации, определенной в стандарте Ethernet, что позволяет коммутатору определять, какие кадры предназначены для определенного устройства, а не для группы устройств.
Кадр, отправленный на адрес назначения многоадресной рассылки, может быть получен всеми станциями, настроенными на прослушивание этого адреса многоадресной рассылки. Программное обеспечение Ethernet, также называемое программным обеспечением «драйвер интерфейса», программирует интерфейс для приема кадров, отправленных на групповой адрес, так что интерфейс теперь является членом этой группы.Адрес интерфейса Ethernet, назначенный на заводе, называется одноадресным адресом , и любой заданный интерфейс Ethernet может принимать одноадресные и многоадресные кадры. Другими словами, интерфейс может быть запрограммирован на прием кадров, отправленных на один или несколько групповых адресов многоадресной рассылки, а также кадров, отправленных на одноадресный MAC-адрес, принадлежащий этому интерфейсу.
Широковещательная и многоадресная пересылка
Широковещательный адрес — это особая многоадресная группа: группа всех станций в сети.Пакет, отправленный на широковещательный адрес (адрес всех единиц), получает каждая станция в локальной сети. Поскольку широковещательные пакеты должны приниматься всеми станциями в сети, коммутатор достигнет этой цели путем лавинной рассылки широковещательных пакетов на все порты, кроме порта, на который он был получен, поскольку нет необходимости отправлять пакет обратно на исходное устройство. Таким образом, широковещательный пакет, отправленный любой станцией, достигнет всех других станций в локальной сети.
Многоадресный трафик может быть более трудным, чем широковещательные кадры.Более сложные (и обычно более дорогие) коммутаторы включают поддержку протоколов обнаружения групп многоадресной рассылки, которые позволяют каждой станции сообщать коммутатору об адресах групп многоадресной рассылки, которые она хочет услышать, поэтому коммутатор будет отправлять многоадресные пакеты только на порты. подключены к станциям, которые заявили о своей заинтересованности в приеме многоадресного трафика. Однако более дешевые коммутаторы, не имеющие возможности обнаруживать, какие порты подключены к станциям, прослушивающим данный многоадресный адрес, должны прибегать к лавинной рассылке многоадресных пакетов на все порты, кроме порта, на который был получен многоадресный трафик, как и широковещательные пакеты.
Использование широковещательной и многоадресной передачи
Станции отправляют широковещательные и многоадресные пакеты по ряду причин. Сетевые протоколы высокого уровня, такие как TCP / IP, используют широковещательные или многоадресные кадры как часть процесса обнаружения адресов. Широковещательные и многоадресные рассылки также используются для динамического назначения адресов, которое происходит при первом включении станции и ей необходимо найти сетевой адрес высокого уровня. Многоадресная рассылка также используется некоторыми мультимедийными приложениями, которые отправляют аудио- и видеоданные в кадрах многоадресной рассылки для приема группами станций, а также в многопользовательских играх как способ отправки данных группе игроков.
Следовательно, в типичной сети будет некоторый уровень широковещательного и многоадресного трафика. Пока количество таких кадров остается на разумном уровне, проблем не будет. Однако, когда многие станции объединены коммутаторами в одну большую сеть, широковещательная и многоадресная лавинная рассылка коммутаторов может привести к значительному объему трафика. Большие объемы широковещательного или многоадресного трафика могут вызвать перегрузку сети, поскольку каждое устройство в сети должно принимать и обрабатывать широковещательные рассылки и определенные типы многоадресных рассылок; при достаточно высоких скоростях передачи пакетов могут возникнуть проблемы с производительностью станций.
Потоковые приложения (видео), отправляющие многоадресную рассылку с высокой скоростью, могут генерировать интенсивный трафик. Системы резервного копирования и дублирования дисков, основанные на многоадресной рассылке, также могут генерировать большой трафик. Если этот трафик пересылается на все порты, сеть может перегружаться. Один из способов избежать этой перегрузки — ограничить общее количество станций, подключенных к одной сети, чтобы скорость широковещательной и многоадресной передачи не становилась настолько высокой, чтобы создавать проблемы.
Другой способ ограничить скорость многоадресных и широковещательных пакетов — разделить сеть на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) .Еще один способ — использовать маршрутизатор, также называемый коммутатором уровня 3. Поскольку маршрутизатор не пересылает автоматически широковещательные и многоадресные рассылки, это создает отдельные сетевые системы. [] Эти методы управления распространением многоадресных и широковещательных рассылок обсуждаются в Главе 2 и Главе 3 соответственно.
До сих пор мы видели, как один коммутатор может пересылать трафик на основе динамически создаваемой базы данных пересылки. Основная трудность этой простой модели работы коммутатора заключается в том, что множественные соединения между коммутаторами могут создавать петли, приводящие к перегрузке и перегрузке сети.
Конструкция и работа Ethernet требует, чтобы между любыми двумя станциями мог существовать только один путь передачи пакетов. Ethernet растет за счет расширения ветвей в топологии сети , называемой древовидной структурой, которая состоит из нескольких коммутаторов, ответвляющихся от центрального коммутатора. Опасность состоит в том, что в достаточно сложной сети коммутаторы с несколькими соединениями между коммутаторами могут создавать в сети кольцевые пути.
В сети с коммутаторами, соединенными вместе для формирования петли пересылки пакетов, пакеты будут бесконечно циркулировать по петле, создавая очень высокий уровень трафика и вызывая перегрузку.
Зацикленные пакеты будут циркулировать с максимальной скоростью сетевых каналов до тех пор, пока скорость трафика не станет настолько высокой, что сеть будет насыщена. Широковещательные и многоадресные кадры, а также одноадресные кадры неизвестным адресатам обычно лавинно рассылаются на все порты базового коммутатора, и весь этот трафик будет циркулировать в таком цикле. После образования петли этот режим отказа может произойти очень быстро, в результате чего сеть будет полностью занята отправкой широковещательных, многоадресных и неизвестных кадров, и станциям будет очень трудно отправлять фактический трафик.
К сожалению, таких петель, как пунктирный путь, показанный стрелками на рис. 1-3, слишком легко реализовать, несмотря на все ваши попытки их избежать. По мере того, как сети разрастаются и включают в себя все больше коммутаторов и коммутационных шкафов, становится трудно точно знать, как все соединено вместе, и не дать людям по ошибке создать петлю.
Рисунок 1-3. Петля пересылки между коммутаторами
Хотя петля на чертеже должна быть очевидной, в достаточно сложной сетевой системе любому, кто работает в сети, может быть сложно узнать, подключены ли коммутаторы таким образом, чтобы петлевые пути.Стандарт моста IEEE 802.1D предоставляет протокол связующего дерева, чтобы избежать этой проблемы, автоматически подавляя петли пересылки.
Назначение протокола связующего дерева (STP) — позволить коммутаторам автоматически создавать набор путей без петель, даже в сложной сети с несколькими путями, соединяющими несколько коммутаторов. Он предоставляет возможность динамически создавать древовидную топологию в сети, блокируя пересылку любых пакетов на определенных портах, и гарантирует, что набор коммутаторов Ethernet может автоматически настраиваться для создания путей без петель.Стандарт IEEE 802.1D описывает работу связующего дерева, и каждый коммутатор, заявляющий о соответствии стандарту 802.1D, должен иметь возможность связующего дерева. []
Работа алгоритма связующего дерева основана на сообщениях конфигурации, отправляемых каждым коммутатором в пакетах, называемых блоками данных протокола моста или BPDU. Каждый пакет BPDU отправляется на многоадресный адрес назначения, назначенный для операции связующего дерева. Все коммутаторы IEEE 802.1D присоединяются к группе многоадресной рассылки BPDU и прослушивают кадры, отправленные на этот адрес, так что каждый коммутатор может отправлять и получать сообщения конфигурации связующего дерева. []
Процесс создания связующего дерева начинается с использования информации в сообщениях конфигурации BPDU для автоматического выбора корневого моста . Выбор основан на идентификаторе моста (BID), который, в свою очередь, основан на комбинации настраиваемого значения приоритета моста (32 768 по умолчанию) и уникального MAC-адреса Ethernet, назначенного каждому мосту для использования процессом связующего дерева. называется системный MAC. Мосты отправляют друг другу пакеты BPDU, и мост с наименьшим BID автоматически выбирается в качестве корневого моста.
Если для приоритета моста было оставлено значение по умолчанию 32 768, тогда мост с наименьшим числовым значением Ethernet-адреса будет выбран в качестве корневого моста. [] В примере, показанном на рисунке 1-4, коммутатор 1 имеет самый низкий BID, и конечный результат процесса выбора связующего дерева состоит в том, что коммутатор 1 стал корневым мостом. Выбор корневого моста создает основу для остальных операций, выполняемых протоколом связующего дерева.
Выбор пути с наименьшей стоимостью
После выбора корневого моста каждый некорневой мост использует эту информацию, чтобы определить, какой из его портов имеет наименее затратный путь к корневому мосту, а затем назначает этот порт корневым. порт (RP).Все остальные мосты определяют, какой из их портов, подключенных к другим каналам, имеет наименее затратный путь к корневому мосту. Мосту с наименее затратным путем назначается роль назначенного моста (DB), а порты в DB назначаются как назначенные порты (DP).
Рисунок 1-4. Операция связующего дерева
Стоимость пути зависит от скорости работы портов, причем более высокие скорости приводят к снижению затрат. По мере того как пакеты BPDU проходят через систему, они накапливают информацию о количестве портов, через которые они проходят, и о скорости каждого порта.Пути с более медленными портами будут иметь более высокие затраты. Общая стоимость данного пути через несколько коммутаторов — это сумма затрат всех портов на этом пути.
Подсказка
Если существует несколько путей к корню с одинаковой стоимостью, то будет использоваться путь, подключенный к мосту с наименьшим идентификатором моста.
В конце этого процесса мосты выбрали набор корневых портов и назначенных портов, что позволяет мостам удалять все кольцевые пути и поддерживать дерево пересылки пакетов, которое охватывает весь набор устройств, подключенных к сети. , отсюда и название «протокол связующего дерева».”
После того, как процесс связующего дерева определил состояние порта, комбинация корневых портов и назначенных портов предоставляет алгоритму связующего дерева информацию, необходимую для определения наилучших путей и блокировки всех других путей. Пересылка пакетов на любом порту, который не является корневым портом или назначенным портом, отключена , блокируя пересылку пакетов на этот порт.
Пока заблокированные порты не пересылают пакеты, они продолжают получать BPDU. Заблокированный порт показан на рис. 1-4 с буквой «B», указывающей, что порт 10 на коммутаторе 3 находится в режиме блокировки и что канал не пересылает пакеты. Протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) отправляет пакеты BPDU каждые две секунды для отслеживания состояния сети, и заблокированный порт может стать разблокированным при обнаружении изменения пути.
Состояния портов связующего дерева
Когда активное устройство подключено к порту коммутатора, порт проходит через ряд состояний, поскольку он обрабатывает любые пакеты BPDU, которые он может получить, и процесс связующего дерева определяет, в каком состоянии должен находиться порт. в любой момент времени. Два состояния называются прослушивание и обучение , во время которых процесс связующего дерева прослушивает BPDU, а также изучает адреса источника из любых полученных кадров.
На рисунке 1-5 показаны состояния портов связующего дерева, которые включают следующее:
- Отключено
- Порт в этом состоянии был намеренно отключен администратором или автоматически отключен из-за разрыва соединения. Это также может быть порт, который вышел из строя и больше не работает. В отключенное состояние можно войти или выйти из любого другого состояния.
- Блокировка
- Порт, который включен, но не является корневым портом или назначенным портом, может вызвать петлю коммутации, если он был активен.Чтобы этого избежать, порт переводится в состояние блокировки. Данные станции не отправляются и не принимаются через блокирующий порт. После инициализации порта (соединение устанавливается, включается питание) порт обычно переходит в состояние блокировки. После обнаружения с помощью BPDU или тайм-аутов того, что порту может потребоваться стать активным, порт перейдет в состояние прослушивания на пути к состоянию пересылки. Блокирующий порт также может перейти в состояние пересылки, если другие ссылки не работают. Данные BPDU по-прежнему принимаются, пока порт находится в состоянии блокировки.
- Прослушивание
- В этом состоянии порт отбрасывает трафик, но продолжает обрабатывать пакеты BPDU, полученные через порт, и воздействует на любую новую информацию, которая может заставить порт вернуться в заблокированное состояние. На основе информации, полученной в блоках BPDU, порт может перейти в состояние обучения. Состояние прослушивания позволяет алгоритму связующего дерева решить, могут ли атрибуты этого порта, такие как стоимость порта, привести к тому, что порт станет частью связующего дерева или вернется в состояние блокировки.
- Обучение
- В этом состоянии порт еще не пересылает кадры, но он изучает адреса источника из любых полученных кадров и добавляет их в базу данных фильтрации. Коммутатор заполняет таблицу MAC-адресов пакетами, полученными через порт (до истечения таймера), прежде чем перейти в состояние пересылки.
- Пересылка
- Это рабочее состояние, в котором порт отправляет и принимает данные станции. Входящие BPDU также отслеживаются, чтобы мост мог определить, нужно ли ему перевести порт в состояние блокировки для предотвращения образования петли.
Рисунок 1-5. Состояния портов связующего дерева
В исходном протоколе связующего дерева состояния прослушивания и обучения длились 30 секунд, в течение которых пакеты не пересылались. В новом протоколе Rapid Spanning Tree Protocol можно назначить тип порта «граница» для порта, что означает, что порт, как известно, подключен к конечной станции (пользовательский компьютер, телефон VoIP, принтер и т. Д.) И не к другому переключателю. Это позволяет конечному автомату RSTP обходить процессы обучения и прослушивания на этом порту и немедленно переходить в состояние пересылки.Разрешение станции немедленно начать отправку и получение пакетов помогает избежать таких проблем, как тайм-ауты приложений на компьютерах пользователей при их перезагрузке. [] Хотя это не требуется для работы RSTP, полезно вручную настроить граничные порты RSTP с их типом порта, чтобы избежать проблем на компьютерах пользователей. Установка типа порта на граничный также означает, что RSTP не нужно отправлять пакет BPDU при изменении состояния соединения (соединение вверх или вниз) на этом порту, что помогает уменьшить объем трафика связующего дерева в сети.
Подсказка
Изобретатель протокола связующего дерева, Радия Перлман, написала стихотворение, описывающее, как это работает. [] При чтении стихотворения полезно знать, что в математических терминах сеть может быть представлена как тип графа, называемого сеткой, и что цель протокола связующего дерева — превратить любую заданную сетевую сетку в дерево. структура без петель, охватывающая весь набор сегментов сети.
Думаю, я никогда не увижу
График красивее дерева.
Дерево, ключевое свойство которого
— это соединение без петель.
Дерево, которое должно обязательно охватывать
Таким образом, пакеты могут достигать любой LAN.
Сначала нужно выбрать корень.
По ID он избран.
Трассируются пути с наименьшей стоимостью от корня.
В дереве размещены эти пути.
Сетка создается такими людьми, как я,
Затем мосты находят остовное дерево.— Радиа Перлман Алгорим
Это краткое описание предназначено только для предоставления основных концепций, лежащих в основе работы системы.Как и следовало ожидать, здесь не описаны другие детали и сложности. Полная информация о том, как работает конечный автомат связующего дерева, описана в стандартах IEEE 802.1, с которыми можно ознакомиться для более полного понимания протокола и того, как он функционирует. Подробные сведения об улучшениях связующего дерева для конкретных поставщиков можно найти в документации поставщика. См. Приложение A для ссылок на дополнительную информацию.
Исходный протокол связующего дерева, стандартизованный в IEEE 802.1D определил единый процесс связующего дерева, работающий на коммутаторе, управляющий всеми портами и VLAN с помощью одного конечного автомата связующего дерева. Ничто в стандарте не запрещает поставщику разрабатывать свои собственные улучшения в развертывании связующего дерева. Некоторые поставщики создали свои собственные реализации, в одном случае предоставляя отдельный процесс связующего дерева для каждой VLAN. Этот подход был использован Cisco Systems для версии, которую они называют связующим деревом для каждой VLAN (PVST).
Стандартный протокол связующего дерева IEEE эволюционировал с годами.Обновленная версия, получившая название Rapid Spanning Tree Protocol, была определена в 2004 году. Как следует из названия, Rapid Spanning Tree увеличила скорость работы протокола. RSTP был разработан для обеспечения обратной совместимости с исходной версией связующего дерева. Стандарт 802.1Q включает в себя как RSTP, так и новую версию связующего дерева под названием Multiple Spanning Tree (MST), которое также предназначено для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями. [] MST дополнительно обсуждается в Виртуальных локальных сетях.
При построении сети с несколькими коммутаторами вам необходимо обратить особое внимание на то, как поставщик ваших коммутаторов развернул связующее дерево, а также на версию связующего дерева, которую используют ваши коммутаторы. Наиболее часто используемые версии, классический STP и более новый RSTP, совместимы и не требуют настройки, что приводит к операции «plug and play».
Перед вводом нового коммутатора в работу в сети внимательно прочтите документацию поставщика и убедитесь, что вы понимаете, как все работает.Некоторые поставщики могут не включать связующее дерево по умолчанию для всех портов. Другие поставщики могут реализовать специальные функции или версии связующего дерева для конкретных поставщиков. Как правило, поставщик будет усердно работать, чтобы убедиться, что его реализация связующего дерева «просто работает» со всеми другими коммутаторами, но существует достаточно вариаций в функциях и конфигурации связующего дерева, которые могут вызвать проблемы. Чтение документации и тестирование новых коммутаторов перед их развертыванием в сети может помочь избежать любых проблем.
Одиночное полнодуплексное соединение Ethernet предназначено для перемещения кадров Ethernet между интерфейсами Ethernet на каждом конце соединения. Он работает с известной скоростью передачи данных и известной максимальной частотой кадров. [] Все соединения Ethernet с заданной скоростью будут иметь одинаковые характеристики скорости передачи данных и частоты кадров. Однако добавление коммутаторов в сеть создает более сложную систему. Теперь ограничения производительности вашей сети становятся комбинацией производительности подключений Ethernet и производительности коммутаторов, а также любых перегрузок, которые могут возникнуть в системе, в зависимости от топологии.Вы должны убедиться, что приобретаемые вами коммутаторы обладают достаточной производительностью для выполнения своей работы.
Производительность внутренней коммутирующей электроники может быть не в состоянии поддерживать полную частоту кадров, поступающую со всех портов. Другими словами, если все порты одновременно представляют коммутатору высокие нагрузки трафика, которые также являются непрерывными, а не просто короткими пакетами, коммутатор может не справиться с объединенной скоростью трафика и может начать отбрасывать кадры. Это известно как , блокировка , состояние в системе коммутации, в которой недостаточно ресурсов для обеспечения потока данных через коммутатор.Неблокирующий коммутатор — это коммутатор, который обеспечивает достаточную внутреннюю коммутационную способность для обработки полной нагрузки, даже когда все порты одновременно активны в течение длительных периодов времени. Однако даже неблокирующий коммутатор будет отбрасывать кадры, когда порт становится перегруженным, в зависимости от шаблонов трафика.
Производительность пересылки пакетов
Типичное аппаратное обеспечение коммутатора имеет выделенные вспомогательные схемы, которые предназначены для повышения скорости, с которой коммутатор может пересылать кадры и выполнять такие важные функции, как поиск адресов кадров в базе данных фильтрации адресов.Поскольку вспомогательные схемы и высокоскоростная буферная память являются более дорогими компонентами, общая производительность коммутатора представляет собой компромисс между стоимостью этих высокопроизводительных компонентов и ценой, которую готовы платить большинство клиентов. Следовательно, вы обнаружите, что не все переключатели работают одинаково.
Некоторые менее дорогие устройства могут иметь более низкую производительность пересылки пакетов, меньшие таблицы фильтрации адресов и меньшие размеры буферной памяти. Коммутаторы большего размера с большим количеством портов обычно имеют компоненты с более высокой производительностью и более высокую цену.Коммутаторы, способные обрабатывать максимальную частоту кадров на всех своих портах, также называемые неблокирующими коммутаторами, могут работать на скорости канала . В наши дни широко распространены полностью неблокирующие коммутаторы, которые могут обрабатывать максимальную скорость передачи данных одновременно на всех портах, но всегда полезно проверить технические характеристики коммутатора, который вы рассматриваете.
Требуемая производительность и стоимость приобретаемых коммутаторов могут варьироваться в зависимости от их расположения в сети.Коммутаторы, которые вы используете в ядре сети, должны иметь достаточно ресурсов для обработки высоких нагрузок трафика. Это потому, что ядро сети — это место, где сходится трафик от всех станций сети. Базовые коммутаторы должны иметь ресурсы для обработки нескольких разговоров, высокой нагрузки и длительного трафика. С другой стороны, коммутаторы, используемые на границах сети, могут иметь более низкую производительность, поскольку они требуются только для обработки нагрузки трафика непосредственно подключенных станций.
Все коммутаторы содержат некоторую высокоскоростную буферную память, в которой фрейм сохраняется, хотя и ненадолго, прежде чем будет перенаправлен на другой порт или порты коммутатора. Этот механизм известен как коммутация с промежуточным хранением . Все коммутаторы, совместимые с IEEE 802.1D, работают в режиме хранения и пересылки, в котором пакет полностью принимается портом и помещается в буферную память высокоскоростного порта (сохраняется) перед пересылкой. Больший объем буферной памяти позволяет мосту обрабатывать более длинные потоки последовательных кадров, повышая производительность коммутатора при наличии всплесков трафика в локальной сети.Обычная конструкция коммутатора включает пул высокоскоростной буферной памяти, которую можно динамически распределять для отдельных портов коммутатора по мере необходимости.
Учитывая, что коммутатор — это компьютер специального назначения, центральный процессор и оперативная память коммутатора важны для таких функций, как операции связующего дерева, предоставление управляющей информации , управление потоками многоадресных пакетов и управление портом коммутатора и конфигурацией функций.
Как обычно в компьютерной индустрии, чем выше производительность процессора и оперативной памяти, тем лучше, но вы также заплатите больше.Продавцы часто не упрощают поиск спецификаций ЦП и ОЗУ коммутатора. Как правило, более дорогие коммутаторы предоставляют эту информацию, но вы не сможете заказать более быстрый процессор или больше оперативной памяти для данного коммутатора. Вместо этого это информация, полезная для сравнения моделей от поставщика или среди поставщиков, чтобы увидеть, какие коммутаторы имеют лучшие характеристики.
Характеристики коммутатора включают в себя ряд показателей, включая максимальную полосу пропускания или коммутационную способность электронных компонентов коммутатора пакетов внутри коммутатора.Вы также должны увидеть максимальное количество MAC-адресов, которые может содержать база данных адресов, а также максимальную скорость в пакетах в секунду, которую коммутатор может пересылать на объединенный набор портов.
Здесь показан набор спецификаций коммутатора, скопированный из типовой таблицы данных поставщика. Спецификации поставщика выделены жирным шрифтом. Для простоты в нашем примере мы показываем спецификации небольшого недорогого коммутатора с пятью портами. Это предназначено, чтобы показать вам некоторые типичные значения переключателей, а также помочь вам понять, что означают значения и что происходит, когда маркетинг и спецификации встречаются на одной странице.
- Экспедирование
- С промежуточным хранением
- Относится к стандартному мосту 802.1D, при котором пакет полностью принимается через порт и в буфер порта («хранилище») перед пересылкой.
- Буферизация пакетов 128 КБ на кристалле
- Общий объем буферизации пакетов, доступный для всех портов. Буферизация распределяется между портами по запросу. Это типичный уровень буферизации для небольшого, легкого, пятипортового коммутатора, предназначенного для поддержки клиентских соединений в домашнем офисе.
Tip
Некоторые коммутаторы, разработанные для использования в центрах обработки данных и других специализированных сетях, поддерживают режим работы, называемый сквозной коммутацией , в котором процесс пересылки пакетов начинается до того, как весь пакет будет считан в буферную память. Цель состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для пересылки пакета через коммутатор. Этот метод также пересылает пакеты с ошибками, поскольку он начинает пересылку пакета до получения поля проверки ошибок.
- Производительность
- Пропускная способность: 10 Гбит / с (без блокировки)
- Поскольку этот коммутатор может обрабатывать полную нагрузку трафика по всем портам, работающим с максимальной скоростью трафика на каждом порту, это неблокирующий коммутатор. Пять портов могут работать со скоростью до 1 Гбит / с каждый. В полнодуплексном режиме максимальная скорость через коммутатор со всеми активными портами составляет 5 Гбит / с в исходящем направлении (также называемом «исходящим») и 5 Гбит / с во входящем направлении (также называемом «входящим». »).Производители любят указывать в своих спецификациях совокупную пропускную способность 10 Гбит / с, хотя входящие данные 5 Гбит / с на пяти портах отправляются как 5 Гбит / с исходящих данных. Если вы считаете максимальную совокупную передачу данных через коммутатор равной 5 Гбит / с, вы были бы правы технически, но не преуспели бы в маркетинге. []
- Стоимость пересылки
- Порт 10 Мбит / с: 14800 пакетов / с
Порт 100 Мбит / с: 148 800 пакетов / с
Порт 1000 Мбит / с: 1 480 000 пакетов / с - Эти спецификации показывают, что порты могут обрабатывать полную скорость коммутации пакетов, состоящую из кадров Ethernet минимального размера (64 байта), что соответствует максимальной скорости передачи пакетов при минимальном размере кадра.Фреймы большего размера будут иметь более низкую скорость передачи пакетов в секунду, поэтому это максимальная производительность коммутатора Ethernet. Это показывает, что коммутатор может поддерживать максимальную скорость передачи пакетов на всех портах на всех поддерживаемых скоростях.
- Порт 10 Мбит / с: 14800 пакетов / с
- Задержка (с использованием пакетов размером 1500 байт)
- 10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)
100 Мбит / с: 6 микросекунд (макс.)
1000 Мбит / с: 4 микросекунды (макс.) - Это количество времени, необходимое для перемещения кадра Ethernet с принимающего порта на передающий порт, при условии, что передающий порт доступен и не занят передачей какого-либо другого кадра.Это мера внутренней задержки переключения, создаваемой электроникой переключателя. Это измерение также отображается как 30 мкс с использованием греческого символа «мю» для обозначения «микро». Микросекунда — это одна миллионная секунды, а задержка в 30 миллионных секунды на портах 10 Мбит / с — разумное значение для недорогого коммутатора. При сравнении переключателей более низкое значение лучше. Более дорогие коммутаторы обычно обеспечивают меньшую задержку.
- 10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)
- База данных MAC-адресов: 4,000
- Этот коммутатор может поддерживать до 4000 уникальных адресов станций в своей базе данных адресов.Этого более чем достаточно для пятипортового коммутатора, предназначенного для домашнего и малого офиса.
- Средняя наработка на отказ
- (Среднее время безотказной работы):> 1 миллион часов (~ 114 лет) Среднее время безотказной работы велико, потому что этот коммутатор мал, не имеет вентилятора, который может изнашиваться, и имеет небольшое количество компонентов; Есть не так много элементов, которые могут потерпеть неудачу. Это не означает, что коммутатор не может выйти из строя, но в этой электронике мало отказов, что приводит к большой средней наработке на отказ для данной конструкции коммутатора.
- Соответствие стандартам
- IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet
IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet
IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet
Отмечает теги приоритета IEEE 802.1p и DSCP
Jumbo-фрейм: до 9720 байт - Под заголовком «Соответствие стандартам» поставщик предоставил подробный список стандартов, соответствие которым этот коммутатор может претендовать.Первые три пункта означают, что порты коммутатора поддерживают стандарты Ethernet для витой пары для скоростей 10/100/1000 Мбит / с. Эти скорости выбираются автоматически при взаимодействии с клиентским соединением с использованием протокола автосогласования Ethernet. Затем производитель заявляет, что этот коммутатор будет учитывать теги приоритета Class of Service в кадре Ethernet, сначала отбрасывая трафик с тегами с более низким приоритетом в случае перегрузки порта. Последний пункт в этом подробном списке отмечает, что коммутатор может обрабатывать нестандартные размеры кадров Ethernet, часто называемые «jumbo-кадрами», которые иногда настраиваются на интерфейсах Ethernet для определенной группы клиентов и их серверов в попытке для повышения производительности. []
- IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet
Этот набор спецификаций поставщика показывает, какие скорости портов поддерживает коммутатор, и дает представление о том, насколько хорошо коммутатор будет работать в вашей системе. При покупке более крупных и высокопроизводительных коммутаторов, предназначенных для использования в ядре сети, вам следует учитывать другие характеристики коммутатора. К ним относятся поддержка дополнительных функций, таких как протоколы управления многоадресной рассылкой, доступ к командной строке, позволяющий настраивать коммутатор, и простой протокол управления сетью, позволяющий контролировать работу и производительность коммутатора.
При использовании коммутаторов необходимо учитывать требования к сетевому трафику. Например, если ваша сеть включает высокопроизводительных клиентов, которые предъявляют требования к одному серверу или набору серверов, то любой используемый вами коммутатор должен иметь достаточную внутреннюю коммутационную производительность, достаточно высокие скорости портов и скорости восходящего канала, а также достаточное количество буферов портов для обработки задача. В общем, более дорогие коммутаторы с высокопроизводительными коммутационными матрицами также имеют хорошие уровни буферизации, но вам необходимо внимательно прочитать спецификации и сравнить различных поставщиков, чтобы убедиться, что вы получаете лучший коммутатор для работы.
Каковы функции сетевого коммутатора? (2020)
Функция сетевого коммутатора —
Ethernet / сетевой коммутатор работает на канальном уровне ( уровень 2 ) модели OSI . В отличие от концентратора, коммутатор пересылает сообщение определенному хосту.
Когда какой-либо хост в сети или коммутатор отправляет сообщение другому узлу в той же сети или тому же коммутатору, коммутатор принимает и декодирует кадры для чтения части сообщения с физическим (MAC) адресом.
Коммутатор Ethernet создает отдельный домен конфликтов для каждого порта коммутатора. Каждое устройство, подключенное к порту коммутатора, может передавать данные на любое другое устройство за раз, и передача не будет мешать, с оговоркой, что в полудуплексном режиме каждый порт коммутатора может либо получать, либо передавать на подключенный устройство в определенное время.
В полнодуплексном режиме каждый порт коммутатора может одновременно передавать и принимать, при условии, что подключенное устройство также поддерживает полнодуплексный режим.
Коммутация уровня 2 является аппаратной, она использует адрес Media Access Control (MAC) хоста . Коммутаторы используют специализированные интегральные схемы ( ASIC ) для создания и поддержки таблиц фильтров.
Функция Switche обрабатывает быстрее, чем маршрутизаторы, вместо этого использует аппаратный адрес, определенный на уровне канала передачи данных (MAC), чтобы решить, следует ли пересылать или отбрасывать кадр, в отличие от маршрутизатора, который работает на уровне 3 и использует IP-адрес назначения для пересылки пакетов. .
Использует коммутацию уровня 2 для подключения к сети и сегментации сети (каждый порт является отдельным доменом конфликтов).
Функции переключения уровня 2 — это
- Изучение адреса
- Вперед / Фильтр решения
- Избегание петель
1. АДРЕСНОЕ ОБУЧЕНИЕ —
Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика, описанных в IEEE 802.Стандарт одномерного моста.
Связанный — Патч-кабель против Ethernet
Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.
Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями, в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.
Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса.Эти два адреса являются адресом назначения устройства, на которое он отправляет кадр, и адресом источника, который является адресом устройства, отправляющего кадр.
Способ «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждый порт коммутатора имеет уникальный заводской MAC-адрес.
Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему фреймы, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме.
В этом режиме интерфейс запрограммирован на прием всех кадров, которые он видит на этом порту, а не только кадров, отправляемых на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.
При получении каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, поддерживаемую коммутатором.
Таким образом, функция коммутатора автоматически обнаруживает, какие станции доступны на каких портах.
На рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet. Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов.
Когда станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и строит таблицу, более формально называемую базой данных пересылки, которая показывает, какие станции и на каких портах доступны.
После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую как показано в таблице 1-1.
Связанные- Функции переключателя
2. ПЕРЕДАЧА И ФИЛЬТРАЦИЯ —
Пересылка — это процесс передачи сетевого трафика от устройства, подключенного к одному порту сетевого коммутатора, к другому устройству, подключенному к другому порту коммутатора.
Когда кадр Ethernet уровня 2 достигает порта на сетевом коммутаторе, коммутатор считывает исходный MAC-адрес кадра Ethernet как часть функции обучения, а также считывает MAC-адрес назначения также как часть функции пересылки.
MAC-адрес назначения важен для определения номера порта, к которому подключено устройство назначения.
Если MAC-адрес назначения находится в таблице MAC-адресов, коммутатор пересылает кадр Ethernet через соответствующий порт MAC-адреса.
Если MAC-адрес назначения не найден в таблице MAC-адресов, коммутатор пересылает кадр Ethernet через все свои порты, кроме порта источника. Это известно как наводнение.
Обычно переполнение происходит при запуске сетевого коммутатора.Флуд предотвращает потерю трафика при обучении коммутатора.
Когда целевое устройство получает кадр Ethernet и отправляет ответный кадр устройству-источнику, коммутатор считывает MAC-адрес целевого устройства и добавляет его в таблицу MAC-адресов, что является функцией процесса обучения.
Если MAC-адрес источника совпадает с MAC-адресом назначения, коммутатор отбрасывает кадр Ethernet. Это называется фильтрацией.
Обычно это происходит, если к порту коммутатора подключен концентратор, и к концентратору подключены как исходное, так и целевое устройство.
Связанные — Вопросы для собеседования на основе сценария сети
3. ИЗБЕЖАНИЕ ПЕТЛИ —
На практике в локальной сети создаются резервные каналы, чтобы избежать полного отказа сети в случае отказа одного канала.
Избыточные каналы могут вызывать петли коммутации уровня 2 и широковещательные штормы. Это функция сетевого коммутатора для предотвращения петель переключения уровня 2 и широковещательных штормов.
Протокол связующего дерева (STP) используется для остановки сетевых петель, при этом обеспечивая резервирование
Протокол связующего дереваразработан для выполнения смены состояния порта для уменьшения петель коммутации и обеспечения активности основного или предпочтительного пути.
Состояния порта следующие —
Блокировка — не пересылает кадры, но все равно прослушивает BPDU . По умолчанию порты блокируются при включении коммутатора.
Используется для предотвращения петель в сети.
Если заблокированный порт должен стать назначенным портом, он сначала войдет в состояние прослушивания, чтобы гарантировать, что он не создаст петлю после перехода в состояние пересылки.
Прослушивание — слушает BPDU, чтобы гарантировать отсутствие петель в сети перед передачей кадров данных.
Learning — изучает MAC-адреса и строит таблицу фильтров, не пересылает кадры.
Forwarding — отправляет и принимает все данные на портах моста. Было определено, что порт пересылки имеет наименьшую стоимость для корневого моста.
Надеюсь, вы поняли, что такое переключатель. Читайте и другие наши блоги —
> Разница между сетевым коммутатором и концентратором
Switching Top 50 вопросов на собеседовании
Посмотрите видео о функциях переключателя —
Выход из S-режима в Windows 10
Перейти к основному содержанию MicrosoftСлужба поддержки
Служба поддержкиСлужба поддержки
- Главная
- Microsoft 365
- Офис
- Windows
- Поверхность
- Xbox
- Сделки
- Больше
- Купить Microsoft 365
- Все Microsoft
Что такое коммутатор?
Обновлено: 30.06.2020, Computer Hope
Переключатель может относиться к любому из следующего:
1.Переключатель — это часть компонента физической схемы, которая управляет потоком сигналов. Наличие переключателя или тумблера позволяет открывать или закрывать соединение. В открытом состоянии переключатель пропускает сигнал или мощность через соединение. В замкнутом состоянии переключатель останавливает поток и разрывает соединение цепи. Ранние компьютеры, такие как Altair, использовали переключатели как форму ввода для компьютера.
2. В сети коммутатор — это аппаратное устройство, которое фильтрует и пересылает сетевые пакеты, но часто не способно на большее.Сетевой коммутатор более продвинутый, чем концентратор, но не такой продвинутый, как маршрутизатор. На рисунке показан пример 5-портового коммутатора NETGEAR.
Первым сетевым устройством, которое было добавлено в Интернет, был коммутатор, называемый IMP, который помог отправить первое сообщение 29 октября 1969 года.
3. Выключатель — это также кнопка или рычаг, с помощью которого можно включить или выключить устройство.
4. На клавиатуре компьютера под каждой клавишей находится переключатель , который дает ей ответ при нажатии.Например, ножничный переключатель — это тип переключателя, который используется в портативных компьютерах. На рисунке показан ножничный переключатель и то, как клавиша сжимается при нажатии.
5. При обращении к команде, переключатель команды — это доступная опция, которую можно использовать с командой. Например, команду «fdisk» можно использовать с переключателем / MBR. Использование «FDISK / MBR» позволит пользователю воссоздать главную загрузочную запись.
НаконечникЕсли вы хотите увидеть все доступные переключатели для команды, найдите команду на нашем сайте.На каждой из наших командных страниц есть полный список всех доступных переключателей с объяснением каждого переключателя.
ЗаписьКомандный переключатель не следует путать с командным параметром.