Принцип работы коммутатора интернет коммутатор

03.08.2020Использование PoE коммутаторов в IP системах наблюдения значительно облегчает монтажные работы, эксплуатацию и снижает затраты на материалы и обслуживание. В этой статье мы расскажем про принцип работы технологии PoE и преимуществах данной системы, а также о том, как выбрать коммутатор и на какие характеристики необходимо обращать внимание при выборе подходящего устройства.

Количество портов и их типы

Производители выпускают коммутаторы с 2/4/8/16/24/48 портами PoE. Для того чтобы определиться какой коммутатор по количеству портов подойдет, нужно посмотреть на количество подключаемых камер по технологии PoE. Также нужно принять во внимание топологию сети, которая определит количество коммутаторов. Рассмотрим пример установки 12 камер по следующей схеме:

Три здания, в которых разное количество камер и видеорегистратор в Здании 1. Можно использовать один коммутатор с 16 портами, но при этом потребуется проложить от каждой камеры отдельный кабель до коммутатора. Но лучшим подходом будет разделение сети на сегменты — установка отдельного коммутатора в каждом здании. Это позволит сократить затраты на кабель и работы, а также упростить топологию сети и ее обслуживание. Таким образом количество камер — это не всегда один коммутатор с таким же количеством портов PoE. Нужно отметить, что коммутаторы оснащаются PoE портами вместе с up-link портами, которые не передают напряжение питания, а предназначены для подключения в основную сеть или для подключения устройств, не поддерживающих PoE:

Также up-link порты могут использовать для “каскадирования” т.е. для последовательного подключения коммутаторов:

В примерах выше мы рассматривали коммутаторы, которые имеют только Ethernet up-link порты. Однако на практике часто требуется подключать IP камеры на больших расстояниях более 100 м. Учитывая ограничения по передаче данных (до 100м) в сетях Ethernet, в качестве магистральной среды передачи используют оптоволоконные линии связи. Таким образом мы получаем гибридную сеть, которая может состоять из Ethernet сегментов и связывающих их оптоволоконных участков сети:

Для таких случаев предусмотрены коммутаторы с SFP портами, т.е. с портами для подключения в оптоволоконную сеть. Количество SFP портов у разных коммутаторов разное и вам необходимо определиться с этим параметром исходя из того, ко скольки оптическим линиям будет подключаться коммутатор PoE. Рассмотрим следующий пример:

На рисунке показано, что к коммутатору Hikvision DS-3D2228P на уровне агрегирования 1 подключаются несколько оптических линий — коммутаторы Hikvision DS-3E1310P-E и Hikvision DS-3E0318P-E/M . Таким образом на уровне агрегирования 1 нужно предусмотреть 3 SFP порта. На уровне агрегирования 2, один из коммутаторов Hikvision DS-3E1310P-E является “промежуточным” и к нему далее подключается коммутатор Hikvision DS-3E0318P-E/M, т.е. нам нужны 2 SFP порта. Ну и на абонентском уровне, где обозначены коммутаторы Hikvision DS-3E0318P-E/M нужен только один sfp порт, т.к. далее оптическая линия не имеет ветвей. Конечно, на рисунке соединения показаны условно и не отображают наличие других оптических компонентов — sfp модулей, кроссов, оптических коробок и прочее, которые являются неотъемлемыми составляющими оптоволоконной сети. Очень часто в PoE коммутаторах реализуются так называемые комбо-порты. Что это значит? Возьмем к примеру, коммутатор ONV POE31108PFB:

У данного коммутатора как раз реализованы up-link комбо порты — 2 Ethernet и 2 SFP. Комбо порты работают в одном из двух режимов — либо в Ethernet, либо в SFP, т.е. при подключении оптической линии к SFP портам, Ethernet порты будут отключены и наоборот.

Пропускная способность

Другой критерий, по которому нужно выбирать коммутатор — это его пропускная способность или скорость передачи данных. Например, вам нужно подключить камеры, которые будут передавать видеопоток на скорости до 1 Гб/с, в этом случае нужно подбирать коммутатор, который сможет обеспечивать соответствующую скорость передачи через PoE порты. На сегодняшний день, выпускаются PoE коммутаторы с пропускной способностью 10/100 Мбс и 10/100/1000 Мбс (1 Гб/с). Пропускная способность зачастую обозначается в характеристике “Интерфейс”: “6 портов RJ45 10/100M” — т.е. 6 портов с разъемом RJ45 и пропускной способность 10 — 100 Мбс. Также пропускная способность определяется сетевыми протоколами Ethernet, которые тоже указываются в параметрах коммутаторов: ●10BASE-T — стандарт Ethernet 10 Мбс; ●100BASE-TX — стандарт Ethernet 100 Мбс; ●1000BASE-T — стандарт Ethernet 1Гбс. Нужно различать пропускную способность PoE портов и портов up-link, которые могут указываться в параметрах отдельно, например, у коммутатора ONV POE31064PL указан параметр “Количество портов 4х10/100Mbps портов + 2х10/100/1000М Uplink” — что означает 4 порта PoE с пропускной способностью до 100 Мбс и 2 порта Up-link со скоростью до 1 Гбс. Скорость передачи через порт up-link в большинстве случаев играет большую роль чем скорость через PoE порт. Почему? Потому что навряд ли ip камера будем работать со скоростью более 100 Мбс (говорим о сегодняшних реалиях). В тоже время при подключении, например, к 16 портовому коммутатору 16 камер со скоростью передачи 10 мбс потребует передачи общего трафика данных со скоростью 160 Мбс и такой поток не сможет “пройти” через порт up-link 10/100М, как показано на рисунке ниже:

Мощность PoE коммутатора

Разные IP камеры рассчитаны на разные уровни потребления энергии. Например, цилиндрическая IP 4Мп видеокамера Hikvision DS-2CD2043G0-I (2,8 мм), потребляет 6,5 Вт, а вот поворотная IP PTZ 2Мп камера Hikvision DS-2DE7225IW-AE уже потребляет около 40 Вт, т.к. у такой камеры мощная подсветка — до 150 м и моторизованный объектив. Коммутаторы PoE также рассчитаны на определенную выходную мощность. И если вы подключите к маломощному коммутатору камеру DS-2DE7225IW-AE, то она просто не включится. Какие параметры характеризуют мощность коммутатора? ●Бюджет мощности PoE. Предположим у коммутатора 4 порта PoE и бюджет мощности 58Вт, значит на каждый порт приходится около 14,7 Вт. Такой бюджет мощности, например у коммутатора Hikvision DS-3E0105P-E . ●Выходная мощность на порт. Хитрый параметр, не всегда рассчитывается, как в пункте выше. Например, PoE коммутатор ONV-H1108PL имеет выходную мощность на порт до 30Вт. Но это не значит, что на каждом порту будет именно такая мощность, к тому же у этого коммутатора указан параметр бюджета мощности не 8 портов * 30 Вт = 240 Вт, а всего лишь 120 Вт. Таким образом, на этом коммутаторе, если вы задействуете только часть портов, то у вас будет возможность получить 30 Вт на другой части портов. ●Стандарт PoE. IEEE 802.3af — до 15 Вт, IEEE 802.3at или PoE+ — до 30 Вт, UPoE 802.3bt — до 60 Вт и IEEE 802.3bt или PoE++ — до 90 Вт.

Протоколы управления

Коммутаторы PoE делятся на управляемые и неуправляемые. Управляемые коммутаторы — это устройства, которые поддерживают ряд протоколов (функций) управления сетью и передачей данных. Вот виды сетевых протоколов управления, которые могут поддерживаться в коммутаторах: ●VLAN — разделение подключенных устройств на виртуальные сети; ●Поддержка протоколов управления — telnet, SNMP — для настройки и конфигурации коммутаторов; ●Веб интерфейс для управления коммутатором; ●QoS — протоколы качества обслуживания, которые позволяют установить приоритеты передачи данных (скорость передачи, задержка и прочее) в зависимости от типа трафика — потоковые медиа данные, ip телефония, видеотелефония, данные онлайн игр, данные веб-серфинга, и т.д; ●Обнаружение петель (Loop back detection), т.е. ситуаций, когда передача данных “закольцована” на определенном порту, что ведет к резкому снижению производительности сетевого коммутатора; ●IGMP Snooping — протокол оптимизации передачи широковещательных данных в сети; ●MLD — протокол управления передачей широковещательных данных в сети; ●Агрегирование каналов 802.3ad LACP — логическое объединение портов коммутатора для увеличения пропускной способности; ●Spanning Tree STP/RSTP/MSTP — протоколы построения “дерева” пути передачи данных от отправителя до получателя с исключением “петель” или зацикленных маршрутов; ●Port Isolation — функция логической изоляции или разделения портов коммутатора, позволяет разделить сеть без использования протокола VLAN; ●BPDUGuard и BPDUFilter — протоколы защиты и фильтрации данных BPDU(пакетов данных для управления протоколом STP) — позволяют управлять передачей пакетов BPDU в сети; ●Root protect или Root-guard — протокол защиты корневого моста протокола STP; ●LLDP/LLDP-MED — протоколы, по которым коммутатор отправляет информацию о себе в сеть другим устройствам, а также в свою очередь может собирать информацию о других устройствах в сети; ●L2TP — один из протоколов организации VPN туннелей; ●Списки доступа (ACL) — протокол управления доступом в сеть — фильтрация передачи данных по ip адресам, программным портам, MAC адресам, протоколам и прочее; ●ICMP — протокол передачи информации об ошибках TCP/IP. Выбор управляемых коммутаторов PoE диктуется более сложными требованиями к построению сети, такими как, виртуализация и логическое сегментирование сети, защита (в т.ч. от хакерских атак) и обеспечение безопасности, управление производительностью, администрирование передачей данных в разрезе типов данных и источников данных и прочее. Работа с управляемыми коммутаторами предполагает наличие знаний и навыков работы с сетевыми протоколами управления. Для построения простых и небольших систем IP наблюдения, физически изолированных от сетей, в которых происходит передача других критически важных данных (данные телеметрии, банковские и финансовые данные, видеоконференции и прочее), можно обойтись применением неуправляемых коммутаторов PoE.

Прочие параметры

Другие параметры коммутаторов, которые могут иметь важное значение при выборе: ●Условия эксплуатации. Если вы планируете размещать коммутатор в шкафу для наружной установки, обязательно изучите допустимые температуры, при которых гарантирована нормальная работа устройства. Например, индустриальный коммутатор ONV IPS31032P-M может использоваться в температурном диапазоне от -40 до +75 °C, т.е. его можно эксплуатировать при низких температурах; ●Габариты и способы крепления. Зная, что сетевое устройство должно размещаться в шкафу, либо в серверной стойке, важно подбирать соответствующие размеры. Коммутаторы могут выпускаться для настольного расположения, для встраивания в серверную стойку и с креплением на DIN рейку. Пример с креплением на DIN-рейку — индустриальный коммутатора PoE 2-портовый ONV IPS31032PS-S (задний вид):

●Напряжение питания. В ряде случаев может возникнуть необходимость подключать коммутаторы к источникам напряжения постоянного электрического тока, например, 48В — что очень распространено на предприятиях связи. В этом случае необходимо подбирать коммутаторы с соответствующим напряжением питания. Например, индустриальный 4-портовый коммутатор ONV IPS31064P имеет напряжение питания постоянного тока 48В. ●Тип подачи питания. Данный параметр говорит о том, по каким жилам идет напряжение питания. Как известно, есть несколько методов подачи питания PoE: тип A — подача питания по тем же проводам, по которым передаются данные (жилы 1, 2, 3, 6) и тип B — подача питания по жилам, которые не используются для передачи данных (протокол 100BASE-TX) — жилы 4,5,7 и 8. Т.е. если вы будете использовать кабель UTP c двумя витыми парами и подключать коммутатор с типом подачи питания B, то подключаемое к коммутатору устройство не заработает. В интернет-магазине Manggis представлен широкий выбор коммутаторов PoE и PoE инжекторов, которые можно применять для видеонаблюдения, домофонии, систем СКУД и учета рабочего времени. Если вы затрудняетесь с выбором подходящего устройства, позвоните нам и наши консультанты подробно расскажут о предлагаемых товарах и помогут сделать правильный выбор.

Большое количество специализированной техники, практически не отличающейся друг от друга внешне, нередко вызывает путаницу в терминах. Рассмотрим, чем отличается коммутатор от маршрутизатора и как используются эти устройства.

Коммутатор

Коммутатор — это устройство, которое соединяет между собой несколько узлов одной компьютерной сети. Такими узлами могут быть как собственно компьютеры, так и другие устройства: принтеры, серверы и так далее. Коммутатор способен передавать информацию от отправителя к получателю только в пределах этой локальной сети. Такое взаимодействие называется вторым (канальным) уровнем сетевой модели OSI.

Распространённое название для коммутатора — свитч (от английского to switch — «переключать»).

Сетевой коммутатор создаёт сеть из нескольких подключённых устройств, которые называют узлами

Принцип работы

Принцип работы коммутатора основан на мостовых технологиях. Данные, поступающие от одного узла сети, передаются прямо узлу-получателю. Последний при этом определяется при помощи специальной таблицы коммутации, в которой устройство хранит МАС-адреса узлов. Таким образом обеспечивается скорость и безопасность сетевого соединения.

Раньше вместо коммутатора использовались концентраторы. Эти устройства реализовывали первый уровень сетевой модели OSI — они передавали данные от отправного узла всем остальным, находящимся в сети. Этот подход морально устарел, поскольку требовал от каждого из узлов сети обработки всего трафика, независимо от того, кто был получателем пакета данных.

Коммутатор оснащён портами одного типа — LAN (Local Area Network), которые подходят для соединения локальных устройств, физически расположенных близко друг к другу.

Маршрутизатор

Чаще всего маршрутизатор называют роутером (хотя более правильная транслитерация — «раутер»). Это устройство предназначено для соединения нескольких сетей различных архитектур. Это значит, что маршрутизатор способен подключить вашу персональную домашнюю сеть к глобальной сети (интернету). Такое взаимодействие — это третий (сетевой) уровень модели OSI.

Особенность маршрутизатора — это возможность настройки правил передачи данных. Чаще всего это делается при помощи специального веб-интерфейса, доступ к которому осуществляется через браузер.

Практически все бытовые интернет-провайдеры используют подобный веб-интерфейс, чтобы позволить пользователю или администратору настраивать правила работы роутера

Безопасность этого устройства обеспечивается наличием встроенного брандмауэра, а также фильтрацией пакетов данных. Ещё одна распространённая дополнительная функция — беспроводная точка доступа Wi-Fi.

Бытовой маршрутизатор часто оснащён беспроводной точкой доступа

Маршрутизаторы используют не только для выхода в интернет. Крупные компании нередко выбирают роутер, чтобы снизить нагрузку локальной сети, разделив её на широковещательные домены или домены коллизий.

Принцип работы

Если коммутатор использует таблицу коммутации для определения узлов сети, то маршрутизатор применяет таблицу маршрутизации. Она более сложна, чем коммутаторный аналог, и содержит такие данные, как адрес, маску сети назначения, шлюз, интерфейс и метрику всех устройств сети, включая другие маршрутизаторы. При помощи этой таблицы роутер способен определить самый короткий путь передачи данных от одного устройства сети (например, сервера какого-либо сайта) до другого (к примеру, вашего персонального компьютера).

Маршрутизация (то есть определение атрибутов узлов в таблице) бывает динамической и статической. В быту чаще всего используется первый вариант — он прост, не требует от пользователя особой настройки сети. Маршрутизатор самостоятельно назначает динамические IP-адреса подключённым устройствам, используя протокол DHCP. Сам роутер при этом получает IP-адрес от внешнего провайдера. Статическая же маршрутизация позволяет чётко задать адреса для каждого устройства в сети. Этот метод используется для защиты пакетов данных и предупреждает их получение «неправильными» адресатами.

Бытовой маршрутизатор оснащён несколькими портами LAN и одним WAN (Wide Area Network). В WAN-порт подключается сетевой кабель от провайдера, обеспечивающий доступ в интернет. В LAN-порты подключают компьютеры пользователей.

Бытовой роутер, как правило, оснащён только одним WAN-портом, через который роутер связывается с глобальной сетью

При помощи веб-интерфейса можно ограничить доступ в интернет устройствам, подключённым к конкретным LAN-портам. При этом доступ к локальной сети у этих компьютеров останется.

В чём разница

Теперь, когда мы знаем основные характеристики и особенности маршрутизатора и коммутатора, выделить их различия несложно:

• коммутатор осуществляет связь между устройствами только одной сети, в то время как маршрутизатор может связывать несколько сетей;
• для маршрутизатора можно настроить правила передачи данных;
• коммутатор не получится подключить к интернету;
• коммутатор использует только LAN-порты, а в маршрутизаторе присутствует как минимум один WAN-порт, обеспечивающий связь с глобальной сетью.

Можно сделать несложный вывод — коммутатор использовать в качестве маршрутизатора нельзя, а вот маршрутизатор выполняет функции коммутатора. Если отключить доступ к интернету, то роутер будет абсолютно аналогичен обычному свитчу.

Коммутатор и маршрутизатор — внешне похожие устройства, которые выполняют различные функции. Зная их особенности и функции, нетрудно отличить одно от другого.

• Hub — сетевой концентратор(или хаб). Уже не выпускают.
• Что такое Router (роутер) и маршрутизатор — маршрутизатор (router, роутер).

Сетевой коммутатор(свитч) (network switch, switching hub, bridging hub) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик (на MAC -адрес-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры (фреймы) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса. Английский для IT‑специалистов по Skype

Персональные занятия по разумным ценам. Длительность курса: 50 уроков по 50 минут. Управляй расписанием занятий через мобильное приложение!

englex.ru</strong></p>Используемые источники:

• https://manggis.kz/blog/kak_vybrat_poe_kommutator_obzor_s_primerami
• https://itmaster.guru/nastrojka-interneta/routery-i-modemy/otlichie-kommutatora-ot-marshrutizatora.html
• https://wiki.dieg.info/switch