Che cos'è uno switch lan o a cosa serve?

Nel mondo delle reti, è sempre importante sapere come differenziare i diversi dispositivi che ci consentono di crearli e di interconnettere le nostre apparecchiature. Quindi oggi impareremo tutto su cos'è uno Switch. Vedremo anche le differenze tra questa e altre apparecchiature come router, hub o persino modem. Quindi, cominciamo!

Indice dei contenuti

Che cos'è uno switch o uno switch di rete:

Cominciamo definendo che cos'è uno switch, chiamato anche switch LAN. È un dispositivo che ci permetterà di interconnettere le diverse apparecchiature e nodi in una rete, sempre cablata e questo sarà importante da tenere a mente. In effetti, uno Switch interconnetterà sempre i dispositivi su una rete locale, quella che conosciamo come LAN.

Gli switch funzionano a livello di link o layer 2 del modello OSI (Open System Interconection), un modello di riferimento utilizzato per i protocolli di rete e la loro definizione. Il livello di collegamento dati è quello tra il livello 1 o fisico (mezzi di trasporto e segnali) e il livello 3 o rete (routing e indirizzamento logico). Si tratta dell'indirizzamento fisico dei pacchetti che viaggiano sulla rete in base all'indirizzo MAC associato a ciascun dispositivo ad esso collegato.

Le specifiche tecniche e operative degli switch sono definite nello standard IEEE 802.3 per la standardizzazione della rete Ethernet. Sono un insieme di standard che determinano sostanzialmente la velocità con cui la connessione di rete sarà in grado di funzionare. Tra questi, sono ben noti gli standard 802.3i (10BASET-T 10 Mbps), 802.3u (100BASE-T 100 Mbps), 802.3z / ab (1000BASE-T 1Gbps su fibra o doppino), ecc.

Attualmente questi standard sono seguiti da tutti questi dispositivi, che utilizzano sempre una topologia a stella per collegare i nodi, il cui core team è lo Switch stesso. Per mezzo di una serie di porte o porte RJ45 o SFP, i nodi sono collegati.

Ciò che un interruttore può e non può fare

È molto importante sapere qual è l' area di lavoro di uno Switch in quanto ciò aiuterà a sapere come e dove collegarlo e a cosa è progettato. E ovviamente per differenziarli dagli altri dispositivi di rete.

Cosa puoi fare:

• Interconnessione di dispositivi su una rete cablata Attiva / disattiva i pacchetti dall'origine alla destinazione utilizzando la sua tabella degli indirizzi MAC in scala di rete e come collegamento al server degli indirizzi IP, che può essere un router o un computer host

Cosa non puoi fare:

• Non è in grado di darci connettività con altre reti, che sono al di fuori della sua subnet mask Di conseguenza, non è in grado di fornire una connessione a Internet

Vedremo che ci sono interruttori che grazie a un firmware o un piccolo sistema operativo sono in grado di fare ancora più cose che superano le funzioni per le quali sono progettati.

Caratteristiche ed elementi

Siamo in grado di trovare switch praticamente di qualsiasi dimensione in termini di porte, ma sono la chiave per la creazione di complessi centri di elaborazione dati, con apparecchiature e armadi con centinaia di porte.

Porte e velocità

Il funzionamento di uno Switch viene effettuato tramite porte di rete, che consentono l'interconnessione dei diversi nodi nella rete interna. Il numero è ciò che determinerà la sua capacità e potenza, nonché la sua velocità. La cosa più normale sarà trovarli tra 4 e 20 porti, ma ce ne sono molti più orientati verso le aziende. Puoi avere:

• RJ45: porta propria per cavi a doppino intrecciato, i tipici 4 cavi UTP a doppino intrecciato per LAN funzionanti a 10/100/1000/10000 Mbps

• SC: porta in fibra ottica per collegamenti ad alta velocità a 1/10 Gbps.

• Porte SFP o GBIC: queste sono chiamate porte modulari perché non hanno un connettore specifico, ma piuttosto un foro in cui inserire il connettore con il tipo di porta che vogliamo. Può trattarsi di un GBIC (Gigabit Interface Converter) normalmente con porte RJ45 integrate o SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), una porta più piccola con RJ45 o 10 Gbps in fibra ottica.

• Porte combo: non sono un tipo di porta in quanto tale, ma un modo per fornire allo Switch una maggiore varietà di porte. Di solito arrivano in pannelli di 2 RJ45 + 2 SFP o 4 + 4, dove possiamo usare l'uno o l'altro, ma mai entrambi contemporaneamente perché condividono un bus.

La velocità è definita dalle diverse versioni dello standard 802.3 che abbiamo visto all'inizio. Al momento troviamo switch in grado di fornire 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps.

Metodi di commutazione di un interruttore

Switch è il nome spagnolo di uno Switch, riteniamo che sia chiaro, questo nome si riferisce al suo funzionamento sullo standard Ethernet. Questo si basa sulla trasmissione di dati in LAN attraverso frame che trasportano i dati con un'intestazione che consente di identificare sia il mittente che il destinatario utilizzando l' indirizzo MAC. Fai attenzione, stiamo parlando di indirizzo MAC e non di indirizzo IP, funziona in un altro livello OSI. Esistono due metodi di comunicazione nelle reti:

• Half Duplex: a questo proposito i dati viaggiano in una direzione o nell'altra, ma mai verso entrambi contemporaneamente, ad esempio un Walkie Talkie Full Duplex: è quello che utilizza i canali di invio e ricezione contemporaneamente, ad esempio, un telefono.

Un elemento molto importante che determina la capacità di commutazione di uno Switch sono i buffer, elementi di memoria che servono per memorizzare i frame che devono essere inoltrati al nodo corrispondente. Questi buffer svolgono la funzione cache, particolarmente importante per connettere due nodi con porte a velocità diverse, al fine di ridurre l'effetto collo di bottiglia.

Esistono diverse tecniche di commutazione su uno Switch:

• Cut-through adattivo cut-through store-and-forward

(archivia e inoltra)

In questo primo metodo, lo switch memorizza l'intero frame di dati nel buffer alla ricezione. Questo viene fatto per rilevare possibili errori in esso e ovviamente per analizzare l'origine e la destinazione. Successivamente, verrà inviato al destinatario.

Questo metodo viene sempre utilizzato su switch con porte di velocità diverse, anche se dobbiamo tenere presente che ci sarà sempre un piccolo ritardo o ritardo nell'invio quando si utilizza questo metodo.

(inoltro diretto)

In questo caso, il frame non è completamente bufferizzato, ma viene letta solo la sua intestazione per conoscere il MAC di origine e destinazione e quindi viene inoltrata.

È una tecnica più veloce della precedente, ma non fornisce controllo degli errori nei frame danneggiati. Inoltre, le porte del dispositivo devono funzionare tutte alla stessa velocità.

(inoltro diretto adattivo)

Non è un nuovo metodo, ma la capacità dell'interruttore di scegliere tra i due metodi precedenti. Ad esempio, quando lo Switch rileva che arrivano troppi pacchetti falliti e persi, passa automaticamente alla memorizzazione e all'inoltro, mentre se le porte hanno la stessa velocità utilizzerà l'inoltro diretto.

Lavorare con Jumbo Frames

Quando acquisteremo uno Switch, è normale che nelle sue specifiche parlino dei frame Jumbo se il team può lavorare con loro.

Abbiamo già detto che uno Switch funziona con frame Ethernet, che hanno una dimensione standard di 1500 byte. Ma è possibile renderli più grandi, fino a 9000 byte, che sono chiamati Jumbo Frame. Questi non rientrano nello standard 802.3.

Questi frame vengono utilizzati per lavorare con grandi volumi di informazioni, rendendo il trasferimento dei dati più efficiente rapidamente, anche se aggiunge latenza alla connessione a causa del fatto che deve elaborare più informazioni. Per questo motivo, i Jumbo Frame sono usati con interruttori abbastanza potenti.

Cambia tipi

Dobbiamo solo vedere i tipi di Switch che troviamo sul mercato, che saranno orientati a determinati compiti a seconda della loro capacità, porte e altri standard che implementano.

Passa ingestibile e gestibile o livello 3/4

In generale, gli switch non hanno avuto capacità di gestione, almeno nei modelli più elementari. Funzionano con lo standard 802.3u, che indica che uno Switch deve avere una capacità di negoziazione automatica. Senza la necessità dell'intervento di una persona, il cliente e l'interruttore "decidono" come saranno i parametri di commutazione. Questi sarebbero gli switch non gestiti.

Ma nel tempo l'hardware ha fatto molta strada, riducendo le dimensioni, aumentando la potenza e dando a questi dispositivi più intelligenza. Non è raro vedere switch con processori a 4 core e RAM di almeno 512 MB. Ma la cosa più importante in loro è che hanno un firmware accessibile dal browser o da una porta dedicata, al fine di modificare i loro parametri. Questi sono gli switch gestiti.

Questa capacità è necessaria o almeno facoltativa per quei computer che, oltre allo switch, offrono anche la possibilità di creare reti VPN, mirroring delle porte (monitoraggio delle porte o trunking delle porte (aggregazione dei collegamenti). Questi switch sono anche chiamati switch di livello 3. quando sono in grado di eseguire funzioni di routing IP, ovvero lavorare al livello 3 del modello OSI, ad esempio, per creare una VPN. Se a questo aggiungiamo il controllo delle porte logiche, parleremo di uno switch di livello 3 / 4.

Switch PoE

PoE (da non confondere con PPPoE) significa Power Over Ethernet o Power over Ethernet. È una tecnologia che potrebbe essere simile all'USB o al fulmine che tutti conosciamo, poiché oltre a consentire l'invio di dati al client-Switch, fornisce anche energia. Questo viene fatto direttamente tramite il cavo UTP. Si basa su standard:

• IEEE 802.3af: PoE con potenza fino a 15, 4 W IEEE 802.3at: PoE +: aumenta la capacità fino a 30 W 3bt: uPoE raggiunge 51 W o 71 W

La capacità di alimentazione è estremamente utile per la connessione di punti di accesso Wi-Fi, telecamere di sorveglianza IP o telefoni VoIP. È così che viene alimentata la maggior parte delle telecamere negli istituti pubblici.

Interruttori desktop, edge e trunk

Gli switch desktop sono i più elementari di tutti, che non saranno quasi mai gestiti poiché hanno semplicemente lo scopo di espandere la nostra rete domestica senza grandi complicazioni. Offrono tra 4 e 8 porte, a 100 Mbps con funzionalità sia half-duplex che full duplex. In realtà, la maggior parte dei router integra già almeno 4 o 5 porte con queste caratteristiche.

Il secondo gruppo sono gli switch perimetrali, hanno un numero maggiore di porte, che possono raggiungere facilmente 24 o anche 48 porte. Questi vengono utilizzati per creare piccole sottoreti orientate alle sale computer di centri educativi, laboratori, uffici, ecc. La connessione è in genere 1 Gbps.

Gli switch di trunk, oltre a offrire più porte, saranno gestibili e offriranno le funzioni OSI Layer 2 e 3 per gestire la commutazione e il routing dei pacchetti. Se aggiungiamo anche la modularità attraverso gli armadi rack, potremmo avere diverse centinaia di porte che funzionano a 1 Gbps o anche a 10 Gbps per i data center.

Differenze tra Switch e HUB

Dopo aver visto in dettaglio cos'è uno Switch, dovrebbe essere distinto da quei dispositivi di rete ad esso correlati.

Il primo e più ovvio è l' hub o l'hub, un dispositivo che può essere considerato il predecessore dello switch. In questo modo ha un pannello con un certo numero di porte per interconnettere i diversi nodi in quello collegato.

La grande differenza è che l'hub non è in grado di distinguere se le informazioni che lo attraversano sono dirette verso un computer o un altro. Questo dispositivo si limita a ricevere le informazioni e a ripeterle per tutte le sue porte, indipendentemente da ciò che hai collegato a loro, che chiamiamo broadcast.

Differenze tra switch, router e modem

La successiva differenziazione che dobbiamo fare è quella dello switch con i router e il modem, e questo sarà facile, basandosi sui livelli OSI.

Sappiamo che lo Switch funziona naturalmente nel livello 2 del modello, il livello collegamento dati, poiché attraverso la sua tabella MAC è in grado di inviare pacchetti all'host di destinazione. Anche se è vero che ci sono computer che possono funzionare anche nei livelli 3 e 4 grazie al loro firmware.

D'altra parte, un modem funziona solo a livello 1 o fisico, è dedicato solo alla conversione e alla traduzione dei segnali che arrivano dalla rete. Ad esempio, analogico in digitale, wireless in elettrico e ottico in elettrico.

Infine, il router è un dispositivo che funziona principalmente nel livello 3, il livello di rete, poiché è responsabile del routing dei pacchetti e del trasferimento dalla rete pubblica alla rete interna da essa creata. Ma, naturalmente, i router di oggi sono molto completi e includono anche la funzione di Switch con più porte e persino le funzioni dei livelli 4 e 7 grazie alla creazione di VPN o servizi di dati condivisi.

Conclusioni sugli switch

Attualmente quasi nessuno di noi ha bisogno di uno Switch per connettere le proprie apparecchiature alla rete, poiché i router di oggi hanno fino a 8 porte per questo e Wi-Fi. Tuttavia, sono e continueranno ad essere utilizzati indiscutibilmente in data center, centri educativi e molti altri.

La grande evoluzione che questi dispositivi hanno avuto grazie alla maggiore potenza dell'hardware e alla complessità del firmware, li rendono veri e propri computer quasi a livello di router.

Vi lasciamo ora con alcuni articoli di networking:

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