Принцип работы коммутатора. Где находится коммутатор. Что такое коммутатор в автомобиле

Вашей организации нужен роутер? Или достаточно концентратора или свитча, поддерживающего протоколы маршрутизации? В чем разница между роутером и коммутатором L3? Что такое многоуровневый коммутатор? Поскольку сетевые продукты стали более сложными, определения «коммутатор» и «маршрутизатор» эволюционировали. Понимание того, чем отличаются эти устройства друг от друга, является ключом к выбору правильного сетевого оборудования.

Различия между типами сетевых устройств

В прошлом различия между коммутатором и маршрутизатором были простыми. Всё дело в уровнях модели OSI, которая разбивает сетевое взаимодействие на семь ролей. Коммутаторы обрабатывают пакеты с использованием адресов уровня 2 – MAC адресов, в то время как маршрутизаторы обрабатывают пакеты на 3-ем уровне, с использованием адресов уровня 3 – IP адресов. Коммутатор будет пересылать пакеты на основе адреса назначения в заголовке кадра Ethernet. Маршрутизатор будет пересылать пакеты, используя IP адрес назначения в заголовке IP пакета. Это звучит по-разному, и это действительно так. В обоих случаях коммутатор или маршрутизатор ищет адрес назначения в таблице памяти, чтобы выяснить, какой интерфейс использовать для следующего перехода. Однако на практике характер схем адресации уровня 2 и уровня 3 отличает этот процесс.

Коммутатор Ethernet пересылает трафик на основе изучения того, какой MAC адрес доступен на каком интерфейсе. Каждый раз, когда он получает кадр, он ищет адрес получателя, чтобы определить, что делать с кадром дальше.

Основное назначение свитчей в том, что эти устройства предназначены для работы в локальной сети, которая имеет конечное количество компьютеров.

Обычно менее 2000, даже для крупных ЛВС. Из-за этого ограничения коммутаторы Ethernet проектируются с использованием аппаратных компонентов, оптимизированных для быстрого поиска в небольшой таблице CAM (Content Addressable Memory). Пока количество хостов в сети ограничено, коммутаторы могут выполнять поиск получателей пакетов и переадресацию с линейной скоростью.

Роутер, который пересылает данные на основе IP адреса получателя, не может искать адреса хостов назначения в небольшой таблице. Он должен иметь возможность искать любой IP адрес для любого устройства в любом месте. Для интернет маршрутизатора это означает хранение таблицы, которая содержит все IP адреса, используемые глобально. И маршрутизатор должен не только выполнять поиск получателя каждого пакета для пересылки, он также должен заполнять свои таблицы пересылки, используя полученную информацию из протоколов маршрутизации от других устройств. По этой причине маршрутизаторы изначально были специализированными устройствами с программным обеспечением для управления сложными алгоритмами и структурами данных, необходимых для больших IP сетей.

В последние годы грань между свитчами и роутерами размыта. Достижения в технологии CAM позволяют роутерам хранить большие таблицы маршрутизации и выполнять поиск на аппаратном уровне, метод, который первоначально был известен как «IP коммутация». Между тем, коммутаторы Ethernet получили возможность выполнять поиск на основе IP адреса как для пересылки, так и для применения политик обработки трафика. Коммутаторы с возможностью применять функции, основанные не только на уровне 2, называют «многоуровневыми коммутаторами» или «коммутаторами третьего уровня».

Дальнейшее размывание границы между сетевыми устройствами – это создание коммутаторов, которые реализуют протоколы динамической маршрутизации. Эти устройства имеют возможность выступать в качестве роутера в фундаментальном смысле, обмениваясь информацией о маршрутах с другими маршрутизаторами и принимая решения о пересылке пакета на основе IP адресов. В задачах, которые требуют использования протоколов маршрутизации, но где таблица IP маршрутизации имеет ограниченный объём, в качестве маршрутизатора может использоваться многоуровневый коммутатор с поддержкой протоколов маршрутизации. Примеры таких задач – это крупные корпоративные сети, где маршрутизация используется для связи между сегментами ЛВС, или крупные федеральные сети с несколькими тысячами узлов, подключенными по VPN каналам.

Учитывая функционал современного сетевого оборудования, нужен ли в организации маршрутизатор? Сегодня ответ на этот вопрос зависит от необходимости использования расширенных функций для взаимодействия с сетью Интернет. Многоуровневые коммутаторы с поддержкой маршрутизации могут обеспечивать пересылку на основе IP адреса, а также различные виды фильтрации и другие политики на основе заголовков L2-L4. Это означает, что даже большие локальные сети со сложными требованиями к политике сети могут быть построены на таких коммутаторах. Однако подключение ЛВС организации к внешним сетям требует использования на оборудовании сложного функционала. Когда организации требуется VPN, межсетевой экран с отслеживанием состояния канала, передаваемого трафика или управление загрузкой канала, то ответом может быть пограничный WAN router.

Таблица – Различия между сетевыми устройствами

Маршрутизатор	Коммутатор
Функции	Передаёт пакеты между локальной сетью и сетью интернет	Передаёт пакеты между компьютерами внутри локальной сети
Формат передачи	IP пакет	IP пакет и Ethernet кадр
Количество портов	2-8	8-48
Используется в	WAN	LAN
Таблица	IP-адреса в таблице маршрутизации	CAM-таблица, которую обрабатывают специализированные интегрированные микросхемы (ASIC)
Broadcast домен	У каждого порта свой собственный широковещательный домен	Один широковещательный домен (если не реализована VLAN)
Адрес, используемый для передачи	IP-адрес	MAC адрес
Безопасность	Безопасность сети	Безопасность порта
Используется для	Соединение сетей	Соединение узлов в одной сети (L2) или нескольких сетях (L3)
NAT	Поддерживает	Не поддерживает
Дополнительные функции	Межсетевой экран, VPN, управление скоростью каналов связи	Зеркалирование трафика, агрегирование каналов

Компания ВИСТЛАН – крупный системный интегратор, работающий со всеми известными производителями сетевого оборудования. Портфель решений компании закрывает все сетевые задачи. ВИСТЛАН поставляет и настраивает большое количество сетевых устройств: роутеры и свитчи, межсетевые экраны и системы обнаружения вторжения, ВПН сервера и балансировщики нагрузки.

Мы готовы решить любую вашу сетевую задачу и предложить различные сетевые устройства.

Серии сетевых устройств

Маршрутизаторы	Коммутаторы
Компания Cisco	Cisco ISR серии 4000: https://www.vistlan.ru/products/?q=cisco+isr%204	Cisco серии Catalyst 2960: https://www.vistlan.ru/products/?q=catalyst+2960&s=%D0%9D%D0%B0%D0%B9%D1%82%D0%B8
Компания HUAWEI	Huawei серии AR2000: https://www.vistlan.ru/products/?q=huawei+ar2	HUAWEI серии S5700: https://www.vistlan.ru/products/?q=HUAWEI+S57
Компания HP	HP серии HPE FlexNetwork HSR6600: https://www.hpe.com/ru/ru/product-catalog/networking/networking-routers/pip.hpe-flexnetwork-hsr6600-router-series.5354492.html	HP серии Aruba 2930: https://www.vistlan.ru/products/?q=aruba+2930

Сотрудники компании ВИСТЛАН имеют опыт проектирования, обслуживания локальных вычислительных сетей, сетей передачи данных, настройки сетевого оборудования. Воспользуйтесь знаниями инженеров компании для выбора типа оборудования, производителя и моделей.

before—>

Существует два вида технологий Ethernet, которые мы подробно разберем в этой статье, классический и коммутируемый Ethernet. 

p, blockquote<dp>1,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>2,0,0,0,0—>

Виды Ethernet

h2<dp>1,0,0,0,0—>

Первым появился классический Ethernet в 1973 г. Он применял разделяемую среду в виде коаксиального кабеля, который прокладывали от одного ПК к другому. Впоследствии, коаксиал заменили на концентратор. В сетях данного типа, есть вероятность возникновения коллизий. Для устранения коллизий, применяется метод CSMA/CD. 

p, blockquote<dp>3,0,0,0,0—>

Плохая масштабируемость это изъян сети. Если в сети чересчур много ПК или им часто приходится передать данные, то основная часть времени затрачивается на коллизии и борьбу за доступ к среде, а не на передачу информации. 

p, blockquote<dp>4,0,0,0,0—>

Информация, которая передаётся по разделяемой среде, доступна и другим ПК. Следовательно, безопасность классического изернет достаточно низкая. 

p, blockquote<dp>5,0,0,0,0—>

Концентратор и коммутатор

h2<dp>2,0,0,0,0—>

Технология которая появилась в 1995 году и используется до сих пор — это коммутируемый Ethernet. Чтобы искоренить недостатки классического изернета, приняли решение абсолютно отказаться от разделяемой среды. Вместо неё применять соединение “точка-точка”, так чтобы не возникало коллизий. И для этого придумали и создали новый вид сетевых устройств — коммутаторы.

p, blockquote<dp>6,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>7,0,0,0,0—>

Внешне концентратор похож на коммутатор. Говоря простым языком, это коробочки, у которых есть порты для подключения сетевых кабелей. Однако внутренне, коммутаторы и концентраторы глобально различаются. 

p, blockquote<dp>8,0,0,0,0—>

Топологию “общая шина” использует концентратор, где внутри, все порты соединены друг с другом. Концентратор трудится на физическом уровне. Он отправляет электрические сигналы, поступающие на один порт, на все оставшиеся порты. 

p, blockquote<dp>9,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>10,0,0,0,0—>

Внутри коммутатора полносвязная топология, обеспечивающая объединение всех портов напрямую, с помощью технологии “точка-точка”. Коммутатор действует на канальном уровне, а это значит, что он, проводит анализ заголовка канального уровня, получает оттуда адрес принимающей стороны и передает информацию только на тот порт, к которому подключен получатель, в отличии от концентратора, который передаёт данные на все порты. 

p, blockquote<dp>11,0,0,0,0—>

Особенности работы коммутаторов

h2<dp>3,0,0,0,0—>

Чтобы нам понять, как работает коммутатор, разберем три понятия.

p, blockquote<dp>12,0,0,0,0—>

• Таблица коммутации, встроенная во все коммутаторы. Описывает, к какому именно порту коммутатора, какие ПК подключены. 
• Применяется алгоритм обратного обучения чтобы узнать mac адреса компьютеров, подключённых к его портам.
• Алгоритм прозрачного моста применяется после заполнения таблицы коммутации, для передачи данных. 

Таблицы коммутации

h2<dp>4,0,0,0,0—>

В простом виде таблица коммутации (ТК) состоит из 2-х столбцов. Столбец №1 это порт коммутатора, а 2-ой это МАК-адрес ПК, который подключен к данному порту.

p, blockquote<dp>13,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>14,0,0,0,0—>

В действительности, таблица выглядит намного сложнее, но чтобы понять принцип действия коммутатора, хватит этих 2-х полей. 

p, blockquote<dp>15,0,0,0,0—>

Алгоритм обратного обучения

h3<dp>1,0,0,0,0—>

Чтобы узнать, как коммутатор узнает mac адреса компьютеров, которые подключены к его портам, применяется алгоритм обратного обучения.

p, blockquote<dp>16,0,0,0,0—>

Например, есть коммутатор, у него 8 портов. Его только что включили и не знает ничего про ПК, подключенные к нему. Ячейки в таблице коммутации пока пустые, коммутатор принимает все кадры, которые приходят на его порты и проводит анализ заголовка канального уровня. Из заголовка он извлекает адрес отправителя. Коммутатор определяет, что к порту №3 подключен ПК с таким же mac-адресом. И следовательно, записывает этот mac-адрес в ТК.

p, blockquote<dp>17,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>18,0,0,0,0—>

И так далее, пока вся таблица коммутации не заполнится и коммутатор не будет знать МАК-адреса всех ПК, подключенные к его портам.

p, blockquote<dp>19,0,1,0,0—>

Сетевой мост

h3<dp>2,0,0,0,0—>

Чтобы отправить кадры внутри коммутаторов, применяется алгоритм прозрачного моста. Мост — был до коммутаторов, это спец устройство, используется для объединения нескольких сетей классического ethernet. Если в сети классического интернета будет подключено большое количество ПК, то возникнут коллизии и данные будут передаваться с низкой скоростью. 

p, blockquote<dp>20,0,0,0,0—>

Мосты нужны для того, чтобы разделить крупные сети на несколько маленьких, внутри которых намного меньше возникало коллизий и информация передавались с большей скоростью. Мост был подсоединен к 2-м или нескольким сегментам классического изернет, принимал все кадры, которые передаются, но передавал их в другую сеть только в том случае, есть они предназначались для компьютера из другой сети. 

p, blockquote<dp>21,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>22,0,0,0,0—>

Есть несколько видов мостов, но для коммутаторов выбрали режим работы прозрачного моста. Прозрачный мост, он незаметен для сетевых устройств. У него нет своего макадреса и ему не нужна настройка.  Вы можете подключать к нему ПК и информация будет немедленно передаваться в отличие от коммутатора. Маршрутизатору нужны конфигурации для каждого порта. В маршрутизаторах необходимо прописать ip адрес, и настроить таблицу маршрутизации. 

p, blockquote<dp>23,0,0,0,0—>

Алгоритм прозрачного моста

h3<dp>3,0,0,0,0—>

Например, таблица коммутации заполнена и коммутатор знает мак адреса компьютеров, подключённые к его портам. Коммутатор принимает кадры, проводит анализ заголовка канального уровня и извлекает оттуда адрес получателя. Он ищет этот мак-адрес в таблице коммутации, в нашем случае на картинке ниже, компьютер с таким мак адресом подключен к порту № 2. 

p, blockquote<dp>24,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>25,0,0,0,0—>

Следовательно, кадр передается на порт №2, где и есть получатель, а не на все порты, как это делает концентратор. 

p, blockquote<dp>26,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>27,0,0,0,0—>

Если пришел кадр с адресом получателя, а этого адреса нет в таблице коммутации. То коммутатор работает по такой же схеме, как и концентратор.

p, blockquote<dp>28,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>29,0,0,0,0—>

Передает кадр на все порты, кроме того порта откуда этот кадр поступил, надеясь, что к какому-нибудь из этих портов подключен компьютер получателя, просто по каким-то причинам он еще не передавал данные и поэтому его мак адреса нет в ТК. 

p, blockquote<dp>30,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>31,0,0,0,0—>

Коммутатор и коллизии

h2<dp>5,0,0,0,0—>

Применяя сеть состоящую только из коммутаторов, коллизий не возникает. Исключением является полудуплексное соединение ПК к коммутатору, при котором передача данных в одно и то же время, возможна только в одну сторону. На данный момент, полудуплексное соединение применяется очень и обычно возникает в случае ошибок работы оборудования. 

p, blockquote<dp>32,0,0,0,0—>

Если к какому-либо порту коммутатора подключить концентратор, то этот порт подключится к общей среде и на нем появятся коллизии, также как и в классическом ethernet. 

p, blockquote<dp>33,0,0,0,0—>

Коллизии

h3<dp>4,0,0,0,0—>

Необходимо, чтобы данные передавал один ПК, если информацию будут передавать несколько компьютеров, то произойдет коллизия и информация будет потеряна. 

p, blockquote<dp>34,0,0,0,0—>

Рассмотрим вариант сети с разделяемой средой, к ней подключено 4 компьютера и первый ПК начал передавать данные. 

p, blockquote<dp>35,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>36,0,0,0,0—>

Он продолжает передавать данные, при этом сигнал пока не дошел до остальных компьютеров. Второй ПК тоже решил отправлять данные и передает сигнал в разделяемую среду. 

p, blockquote<dp>37,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>38,1,0,0,0—>

Спустя время сигналы столкнутся, наложатся друг на друга и будет невозможно прочитать сообщение ни от первого компьютера, ни от второго.

p, blockquote<dp>39,0,0,0,0—>

p, blockquote<dp>40,0,0,0,0—>

Именно такая ситуация и называется коллизией. Когда сигналы от нескольких устройств накладываются и нельзя прочитать данные. 

p, blockquote<dp>41,0,0,0,0—>

Доступ к среде

h2<dp>6,0,0,0,0—>

Чтобы избежать коллизий и информация передавались успешно в сетях, где применяется разделяемая среда необходимо использовать, какой-то метод управления доступом к среде. Этот метод должен сделать так, чтобы в одно и то же время данные по разделяемой среде передавал только один компьютер. 

p, blockquote<dp>42,0,0,0,0—>

В классическом Ethernet используется метод доступа к разделяемой среде CSMA/CD. Сокращение от английского Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. По-русски множественный доступ с прослушиванием несущей частоты и обнаружением коллизий. 

p, blockquote<dp>43,0,0,0,0—>

Множественный доступ означает, что у нас есть какая-то разделяемая среда, которую используют несколько компьютеров. 

p, blockquote<dp>44,0,0,0,0—>

Прослушивание несущей частоты

h3<dp>5,0,0,0,0—>

Для того, чтобы избежать коллизий, ПК передают информацию только тогда, когда среда свободна. И прослушивание это и есть способ определить свободна среда в данный момент времени или сейчас, какой-то другой ПК передает данные, через разделяемую среду. 

p, blockquote<dp>45,0,0,0,0—>

Несущая частота это основная гармоника сигнала, применяемая для передачи информации на физическом уровне. 

p, blockquote<dp>46,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>47,0,0,0,0—>

Например, в Ethernet при манчестерском кодировании происходит смена сигнала в середине каждого такта. Также дополнительно может происходить смена сигнала в конце каждого такта. Поэтому, все компьютеры смотрят изменяется ли сигнал с заданной частотой. И если сигнал изменяется, то значит, какой-то другой компьютер передает данные, поэтому сейчас передавать данные нельзя. Если же в сети нет несущей частоты, то можно передавать данные не опасаясь, что помешаешь какому-то другому устройству. Также возможен вариант, когда в сети есть какой-то сигнал. но в нем нет явно выраженной несущей частоты. Это говорит о том, что это не сигнал передачи данных, а просто помехи.  

p, blockquote<dp>48,0,0,0,0—>

Обнаружение коллизий

h3<dp>6,0,0,0,0—>

Если два компьютера начали передавать данные одновременно, то происходит коллизия. Как в Ethernet компьютера обнаруживают коллизию? Для этого они передают и принимают данные одновременно и сравнивают эти данные между собой. Если тот сигнал, который компьютер передает в сеть отличается от того, который он принимает, это значит произошла коллизия. Входной сигнал меняется из-за того, что какой-то другой компьютер передает свой сигнал в сеть. 

p, blockquote<dp>49,0,0,0,0—>

В Ethernet если компьютер обнаружил коллизию, он останавливает передачу и передает в сеть Jam последовательность. Это сигнал, который существенным образом искажает все данные, которые передаются по сети, усиливает коллизию, чтобы все компьютеры, которые подключены к разделяемой среде, гарантированно поняли, что коллизия произошла и остановили передачу. 

p, blockquote<dp>50,0,0,0,0—>

Модель CSMA/CD

h2<dp>7,0,0,0,0—>

Работа по этому методу состоит из трех периодов, периода передачи, периода конкуренции и периода простоя. В период передачи, какому-то ПК удалось захватить доступ к разделяемой среде и он передает свои данные. В периоде простоя никому передавать данные не нужно и среда свободна. 

p, blockquote<dp>51,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>52,0,0,0,0—>

Период конкуренции возникает, когда несколько компьютеров пытаются начать передавать данные, из-за того, что данные передают несколько компьютеров, возникает коллизия, передача данных останавливается и так продолжается некоторое время, пока одному компьютеру не удастся захватить разделяемую среду себе в монопольное использование, после этого начинается период передачи. 

p, blockquote<dp>53,0,0,0,0—>

Период передачи

h3<dp>7,0,0,0,0—>

Передавать какие-то кадры компьютер может, только если в среде нет несущей частоты. Компьютер проверил, что в среде несущая частота отсутствует, значит он может начинать передачу кадр. 

p, blockquote<dp>54,0,0,0,0—>

Передача состоит из преамбулы, кадра и межкадрового интервала. 

p, blockquote<dp>55,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>56,0,0,0,0—>

Сначала передается преамбула, которая позволяет отправителю и получателю синхронизироваться и выделить кадр, затем передается сам кадр. А после этого выдерживается пауза, которая называется межкадровый интервал. 

p, blockquote<dp>57,0,0,1,0—>

Преамбула в первом варианте Ethernet имеет следующий формат. Длина преамбулы 8 байт. Первые 7 байт это последовательность чередующихся нулей и единиц, именно за счет этого обеспечивается синхронизация отправителя и получателя. В восьмом байте в конце идет две единицы подряд (все последовательности на картинке сверху) это говорит о том, что преамбула закончиась и дальше идут данные кадры. 

p, blockquote<dp>58,0,0,0,0—>

Передача кадра

h3<dp>8,0,0,0,0—>

Передача кадров в классическом Ethernet. Компьютер подключенный к разделяемой среде сначала передает преамбулу, а потом начинает передавать кадр. 

p, blockquote<dp>59,0,0,0,0—>

Все компьютеры, которые подключены к этой разделяемой среде, начинают читать кадр и записывать данные в буфер. Все ПК читаю первые 6 байт кадра, в которых находится МАК-адрес получателя. 

p, blockquote<dp>60,0,0,0,0—>

После этого компьютеры сравнивают мак адрес получателя со своим мак-адресом. И тот компьютер, который опознал свой мак-адрес продолжает записывать этот кадр в свой буфер. Все остальные ПК информацию из буфера стирают и не продолжают принимать данные. 

p, blockquote<dp>61,0,0,0,0—>

Есть специальные режимы работы сетевого адаптера, неразборчивый в котором адаптер принимает все кадры, которые передаются по разделяемой среде независимо от того для какого mac адреса они предназначены. Такой режим работы удобно использовать для диагностики работы сети.  

p, blockquote<dp>62,0,0,0,0—>

Период передачи

h3<dp>9,0,0,0,0—>

После того, как передача кадра закончилась, компьютер отправитель выдерживает межкадровый интервал. В классическом Ethernet его длина 9,6 мкс. Это нужно, чтобы один компьютер не захватил канал монопольно и не начал передавать кадр за кадром при этом не давая ничего передавать другим компьютерам, а также, чтобы привести адаптеры в исходное положение и подготовить их для принятия и передачи следующего кадра. 

p, blockquote<dp>63,0,0,0,0—>

После того, как передача кадра завершена и выдержан межкадровый интервал другие компьютеры могут попытаться начать передавать данные. Если в это время данные захочет передавать несколько компьютеров, то происходит период конкуренции. Компьютеры пытаются захватить канал для передачи данных. 

p, blockquote<dp>64,0,0,0,0—>

Период конкуренции

h3<dp>10,0,0,0,0—>

Компьютер, когда начинает передавать данные он также и принимает данные, чтобы понять произошла коллизия или нет. В период конкуренции, когда данные передают одновременно на несколько компьютеров, происходит коллизия, поэтому компьютеру необходимо сделать паузу и продолжить передачу через некоторое время. Однако, если все компьютеры будут ждать одинаковое время, то период конкуренции никогда не закончится. ПК обнаружат коллизию, подождут заданное время, снова начнут передавать данные, снова обнаружат коллизию и снова будут ждать одинаковое время. Поэтому, время для ожидания конкуренции выбирается случайным образом, по алгоритму. 

p, blockquote<dp>65,0,0,0,0—>

L*512 битовых интервалов

p, blockquote<dp>66,0,0,0,0—>

Битовый интервал это время между появлениями двух последовательных битов данных. В классическом Ethernet это 0,1 мкс, но длительность битового интервала может быть любой, главное, что она фиксирована для конкретной сетевой технологии. Число L выбирается случайным образом из диапазона [0, 2 в степени N — 1], где N — номер попытки передачи данных. 

p, blockquote<dp>67,0,0,0,0—>

Отсрочка

h3<dp>11,0,0,0,0—>

Этот алгоритм называется экспоненциальным двоичным алгоритмом отсрочки. Экспоненциальным, потому что при каждой попытке передачи данных, диапазон из которого выбирается случайное число для задержки увеличивается по экспоненте. 

p, blockquote<dp>68,0,0,0,0—>

Когда компьютеры начали передавать данные и обнаружили коллизию, число L выбирается из диапазона [0,1]. Если компьютеров много и они работают активно, то велика вероятность, что два компьютера выберут одинаковое число L и снова произойдет коллизия. На втором этапе число L будет выбираться из диапазона [0,3], если еще коллизия, то [0,7] и тд. 

p, blockquote<dp>69,0,0,0,0—>

Со временем диапазон из которого выбирается L становится достаточно большим и вероятность, что несколько компьютеров выберут одно и то же значение, снижается. При этом в классическом Ethernet используется ограничение, после 10 попыток, интервал из которого выбираются значение L не увеличивается, а после 16 попыток передача данных прекращается. Компьютер считает, что среда передачи данных неработоспособна. 

p, blockquote<dp>70,0,0,0,0—>

Экспоненциальный двоичный алгоритм отсрочки хорошо работает если в сети мало компьютеров и когда компьютеры передают данные редко. В этом случае маленькая вероятность, что два или больше компьютеров выберут одно и тоже число L для времени ожидания. Однако, если нагрузка высокая, т.е. компьютеров много и они передают данные активно, то коллизии возникают гораздо чаще, число попыток передачи растет, увеличивается диапазон из которого выбирается значение L для задержки и время задержки для передачи каждого кадра увеличивается экспоненциально. В результате скорость передачи данных по сети существенно снижается. 

p, blockquote<dp>71,0,0,0,0—>

Недостатки классического Ethernet

h2<dp>8,0,0,0,0—>

Классический Ethernet, который использует разделяемую среду для передачи данных обладает существенными недостатками. 

p, blockquote<dp>72,0,0,0,0—>

Первый недостаток, когда в сети много ПК и они активно передают данные, то сеть работает очень медленно или становится неработоспособной. ПК большую часть времени тратят на борьбу за доступ к разделяемой среде, чем на передачу данных. 

p, blockquote<dp>73,0,0,0,0—>

Некоторые оценки работоспособности, которые были проведены для классического Ethernet показали, что он может работать если в сети не более 30 компьютеров и они создают нагрузку на разделяемую среду не более 30%. 

p, blockquote<dp>74,0,0,0,0—>

Безопасность в классическом изернет низкая, все данные, которые поступают в разделяемую среду доступны всем ПК в сети, потому любой, кто подключился к разделяемой среде, может перехватить ваши данные и посмотреть все что в них находится. 

p, blockquote<dp>75,0,0,0,0—> p, blockquote<dp>76,0,0,0,1—>

И третий недостаток это разное время доставки кадра. Если компьютеру повезло и коллизий не возникло, то он может отправить кадр сразу, но для передачи другого кадра может понадобится 5-6 попыток. Разное время задержки при передачи кадров очень неудобно для трафика реального времени, такого как голосовой трафик или стриминг видео. 

after—></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp>коммутаторсуществительное

Словарь Ушакова

коммутатор

коммутатор [ому], коммутатора, муж. (лат. commutator) (тех., физ.). Прибор для замыкания и прекращения действия электрического тока, а также для перемены его направления.

Краткий словарь оперативно-тактических и общевоенных терминов

коммутатор

устройство, применяемое на узлах связи пунктов управления для подключения линий связи и оконечной аппаратуры, а также для соединения (коммута-‘ ции) проводных телефонных и телеграфных линий и радиолиний абонентов между собой. По своему устройству и назначению К. делятся на линейные, телефонные, телеграфные и радиокоммутаторы.

Тезаурус русской деловой лексики

коммутатор

1. Syn: центральная телефонная станция, цтс,2. Syn: переключатель

Энциклопедический словарь

коммутатор

(от лат. commuto — меняю), электромеханическое, электронное или электронно-лучевое устройство (переключатель, выключатель, распределитель), обеспечивающее выбор требуемой выходной электрической цепи и соединения с ней входной цепи. Выбор производится вручную либо автоматически. Простейшие электромеханические коммутаторы — рубильники, наборы электромагнитных реле, электромеханические искатели. Коммутатор входит в более сложные устройства, напр. телефонную станцию.

Словарь Ожегова

коммутатор

КОММУТАТОР, а, м.

1. Название различных устройств для изменения направления, переключения электрического тока.

2. Род местной телефонной станции с ручным соединением. Позвонить через к.

| прил. коммутаторный, ая, ое.

Словарь Ефремовой

коммутатор

1. м.
   1. Устройство для замыкания или размыкания электрической цепи или для перемены направления тока.
   2. Род местной телефонной станции, установка для ручного соединения двух или нескольких абонентов между собой.

Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

коммутатор

(электрический) [Иногда словом К. обозначают также коллектор (см.) динамоэлектрической машины.]. Под названием К. понимают приборы трех родов: 1) приборы, служащие для изменения тока в одной и той же цепи, 2) приборы, служащие для перевода тока из одной цепи в другую, и 3) приборы, служащие для размыкания и замыкания цепи.

Приборы, служащие для изменения направления тока в одной и той же цепи, применяются, главным образом, при электрических измерениях и в научных исследованиях над электрическим током. Коммутатор Поля (Pohl) состоит из деревянной дощечки (фиг. 1), в которую вделано шесть чашечек, наполняемых ртутью.

Фиг. 1.

В эти чашечки опущены концы подвижной дужки, состоящей из стеклянной палки q, кончающейся металлическими ножками o и l и такими же полудугами pn и mk, сидящими на общих оправах. Ножки o и l опущены в средние чашечки l и b; наклонив подвижную часть направо (см. фиг.), опускают концы n и k в чашечки f и g, накрест соединенные проволоками h и i с другими чашечками c и d. К чашечке b присоединяют от источника тока анод, к l — катод, а к f и g — концы внешней цепи, направление тока в которой желательно менять. В изображенном положении ток идет из b через l и k в чашечку g, отсюда в цепь r, по направлению, указанному стрелкой, затем по пути fnoe возвращается в источник. Чтобы переменить направление тока в цепи r, достаточно перекинуть дужку налево: ток пойдет из b через lm в чашечку c, отсюда через i в f и внешнюю цепь, в направлении обратном предыдущему. Коммутатор Бертена (Bertin) состоит из деревянной дощечки (фиг. 2), к которой прикреплен подвижной кружок из эбонита, который можно поворачивать с помощью ручки m.

Фиг. 2.

На кружке приделана подковообразная металлическая часть ie, соединенная под кружком с зажимом N, и стержень o, соединенный с осью кружка и зажимом P. На той же доске закреплены пружины r и r’, кончающиеся зажимами b и b’ и касающиеся стержня o и одной из ножек подковы ie. Зажимы PN присоединяются к источнику тока, а b и b’ — к концам цепи. В данном на чертеже положении ток входит в P и через o и r проходит в цепь, откуда через b’, r’,i и N возвращается в источник тока. Чтобы переменить направление тока в цепи — рычаг m поворачивают так, чтобы o коснулось пружины r, а e коснулось пружины r’. К. Румкорфа состоит из непроводящего цилиндра c (из дерева, эбонита), насаженного на ось (фиг. 3) и могущего поворачиваться вокруг нее с помощью ручки a.

Фиг. 3.

На цилиндр насажены две выпуклые металлические части d и e, из которых одна сообщена посредством оси с зажимом g, а другая также с зажимом f. Ось состоит из двух изолированных друг от друга половин. С двух сторон цилиндра на него нажимают пружины k и e, сообщенные соответственно с зажимами h и i. Поворачивая цилиндр посредством рукоятки, мы заставляем попеременно пружины k и l касаться частей d и e. К зажимам g и f присоединяют проводники от источника тока. К зажимам h и i присоединяют внешнюю цепь. Когда цилиндр повернут так, что d касается k, а e касается l, то ток идет из g, через b и d, в k и h, а оттуда, по внешней цепи, по направлению указанному стрелкой и через ileaf возвращается к источнику тока. Если мы повернем цилиндр на пол-оборота, ток пойдет в обратном направлении.

При пользовании сильными токами, по причине самоиндукции цепи и значительной силы тока, появились бы в коммутаторе сильные искры, а в цепи большой силы экстраток. Поэтому ток ослабляют предварительно с помощью реостатов, меняют его направление посредством коммутатора и затем снова доводят до первоначальной силы выведением реостатов.

К., служащие для перевода тока из одной цепи в другую, применяются тогда, когда имеется один или несколько источников тока и одна или несколько цепей, и должна быть дана возможность производить любые соединения между цепями и источниками тока. Если имеется один источник и несколько цепей, то применяется следующий простой К.: на круглой дощечке (фиг. 4) закреплены изолированные друг от друга зажимы A, B, C и O.

Фиг. 4.

Один из зажимов O соединен с металлической пластинкой a, которая может поворачиваться с помощью рукоятки E. К зажимам A, B, C прикреплены пластинки nnn, по которым скользит пластинка a при вращении рукоятки E. Зажим O соединяют с одним полюсом источника тока, другой же его полюс соединяют с концами всех трех цепей R, R₁, R₂ (фиг. 5); начала цепей R, R₁, R₂ присоединяют соответственно к зажимам A, B и C.

Фиг. 5.

Если пластинка a стоит на nA, то ток идет по цепи R, если на nB, то по цепи R₁, если на nC — то по цепи R₂. Если существует несколько источников тока и несколько цепей (такие случаи встречаются в телеграфии) и должна существовать возможность производить любые комбинации первых и последних, то применяют более сложные К. Швейцарский К. (фиг. 6) состоит из ряда металлических брусков L¹, L², L³, расположенных параллельно и изолированных друг от друга; над ними накрест проложен другой ряд брусков A¹, A², A³, A⁴, отделенный от первого слоем изолировки.

Фиг. 6.

В местах скрещивания брусков просверлены отверстия, проходящие через оба бруска; в изображенном К. таких отверстий 16. Вставляя в любое из отверстий металлический штепсельP, мы можем любой из брусков L соединить с любым из брусков A. Один ряд брусков соединяют с источником тока, другой с цепями; очевидно, что швейцарский К, можно устроить на любое число цепей, но чем больше он становится, тем труднее его сборка и содержание в порядке. В телефонии условия еще сложнее, так как число цепей может достигнуть нескольких тысяч, а число возможных комбинаций — нескольких сотен тысяч; поэтому в телефонии применяют особого рода К., о которых см. Телефония.

Приборы, служащие для размыкания и замыкания слабых токов, бывают самых разнообразных типов. В телеграфии (см.) пользуются ключами, при проводке электрических звонков — кнопками, в лампах накаливания — особыми ламповыми выключателями и т. д. Конструкция выключателей для сильных токов сводится к нескольким типам, наиболее простой из которых представляет выключатель «рубильник». Такого рода выключатель (размыкатель и замыкатель) изображен на фиг. 7.

Фиг. 7.

Он состоит из прикрепленных к одной доске зажимов B и C, соединенных соответственно с пружинящими пластинками a и b. Вокруг B на шарнире, в вертикальной плоскости, поворачивается, с помощью ручки A, медная пластинка-«нож» H. Если опустить ручку A вниз, то нож H проникает между пластинок a и b и соединяет их металлически. При размыкании тока нож H вытягивают из a и b; при этом, если размыкание тока производится недостаточно быстро, а напряжение тока достаточно велико, то между a и b и ножом в момент размыкания образуется вольтова дуга, которая может испортить прибор, обжечь руки размыкающему и т. п. Ввиду этого обыкновенно к ножу приделывают сильные пружины, которые в тот момент, когда нож выходит из пластин, автоматически быстро выдергивают его вверх, причем вольтова дуга тотчас разрывается. Иногда к одной ручке прикреплены два ножа, размыкающих ток одновременно в двух частях цепи; такой выключатель называется «двухполюсным». Иногда пользуются автоматическими выключателями (размыкателями), т. е. приборами, которые сами собою размыкают цепь, когда ток в ней сделается больше или меньше некоторой определенной величины. Особенно часто применяются такие приборы в цепях, в которых заряжаются аккумуляторы (см.) от динамо-машин. Электровозбудительная сила машины должна быть больше таковой у аккумуляторной батареи, в противном случае ток из батареи может пойти обратно в динамо-машину и повредить ее; поэтому необходимо ввести в цепь прибор, который автоматически размыкал бы ее, когда ток в цепи сделается меньше известного предела. Такой прибор изображен на фиг. 8.

Фиг. 8.

На деревянной доске укреплен электромагнит O, один конец обмотки которого соединен с зажимом A, а другой с чашечкой a, содержащей ртуть; рядом находится ртутная чашечка a₁, соединенная с зажимом A’. Против накось срезанного сердечника электромагнита O висит якорь d, подвешенный на одном плече ломанного рычага; другое плечо рычага кончается медной дужкой, ножки которой погружаются при повороте рычага в чашечки a и a₁ и соединяют их. К якорю приделана на штифте гирька m; ее передвижением можно перемещать центр тяжести верхнего плеча. Действие прибора следующее: один из проводов, соединяющих динамо-машину с аккумуляторами в какой-либо точке, разрезается и два образовавшихся конца примыкают к зажимам A и A’. Рукой прижимают медную дужку в чашечки a и а₁, тогда ток идет через прибор по пути A-O-a -дужка- a₁-A’. Сердечник, при достаточной силе тока, притягивает якорь d, отчего дужка остается погруженной в чашечки aa₁ и ток остается замкнутым. Когда по каким-либо причинам сила тока сделается менее нормальной и аккумуляторам грозит опасность разрядиться, то, благодаря грузику m, якорь d отвалится и дужка, выскочив из ртутных чашечек aa₁, разомкнет ток. Перемещая грузик т, можно установить автоматический выключатель на различные силы тока. К автоматическим выключателям принадлежат также и предохранители (см.).

Для успешного действия все К. для сильных токов должны удовлетворять следующим условиям: 1) контактные поверхности должны быть достаточно велики — не менее 1 кв. см на каждые 5 ампер; 2) контактные поверхности должны всегда обуславливать достаточное соприкосновение и всегда быть чистыми; 3) размыкание должно производиться по возможности быстро.

А. Г.

Добавить свое значениеПредложите свой вариант значения к слову коммутатор

Значения слов синонимов к слову коммутатор

Синонимы к слову коммутатор

• агрегат
• аппарат
• аудиокоммутатор
• выключатель
• концентратор

• мюльтипль
• нумератор
• переключатель
• распределитель
• рубильник

• станция
• субкоммутатор
• тумблер
• установка
• цтс

Все синонимы к слову коммутатор

Однокоренные слова к слову коммутатор

• коммутант
• коммутативность
• коммутативный
• коммутационный

• коммутация
• коммутирование
• коммутировать
• коммутироваться

• коммутируемость
• коммутируемый
• коммутантный
• коммутаторный

Все однокоренные слова к слову коммутатор

Больше информации о слове коммутатор

Используемые источники:

• https://www.vistlan.ru/info/blog/sovety-pokupatelyam/chem-otlichaetsya-kommutator-ot-marshrutizatora/
• https://zvondozvon.ru/tehnologii/kompyuternye-seti/ethernet-tipy
• https://znachenie-slova.ru/%d0%ba%d0%be%d0%bc%d0%bc%d1%83%d1%82%d0%b0%d1%82%d0%be%d1%80