Switch de rețea
From Wikipedia, the free encyclopedia
Într-o rețea de computere, un switch, pronunțat /swɪtʃ/ sau /suuici/, din engleză pentru „comutator”, folosit și swici (pl. swiciuri), cu declinările swiciul, swiciului, swiciurile, swiciurilor [1] adaptat conform regulilor limbii române, abreviat SW, este un dispozitiv care realizează interconectarea diferitelor segmente de rețea pe baza adreselor MAC, trimițând datele de la un dispozitiv la altul pe baza adreselor MAC sursă și destinație.
Un switch folosește impulsuri electrice intermitente, în sistem binar, pentru comunicare. Informația în sistemele informatice se transmite în sistemul binar 1/0 pornit/oprit. Pentru o mai bună înțelegere cum se trimite informația prin cablurile conectate la un switch sau la un hub, se poate face o paralelă cu transmiterea mesajelor folosind codul Morse. În codul Morse avem . punct (semnal electric scurt) și – linie (semnal electric mai lung) separate de o pauză în transmitere, cu care în diverse combinații, se poate transmite o literă, de exemplu S este format din 3 puncte. Aparatele Morse trimit mesajele prin cablu (prin semnal electric intermitent) dar și utilizând lanterne (prin lumină intermitentă) sau prin unde radio (prin lumină invizibilă pentru ochiul uman intermitentă). Operatorul apăsând un comutator pentru a opri sau porni curentul electric sau activând și dezactivând emițătorul de unde electromagnetice. De exemplu textul SOS în Morse este . . . _ _ _ . . . iar în binar este 01010011 01001111 01010011. În esență principiul de transmitere a informației este același.
Dispozitivele hardware denumite switch-uri realizează conexiuni de date transmise cu o rată de 10, 100, 1000 sau chiar 100000 MB pe secundă , în mod semi-duplex sau duplex integral dar și pentru datele primite per port sau slot de conectare a unui cablu pe cupru sau adaptor pentru fibră optică. În mod uzual, dar eronat, pentru aceste rate de transfer se folosește și expresia de "viteză de transfer" sau "viteză de rețea" , însă termenul "viteză" e impropriu folosit deoarece la un echipament de rețelistică se măsoară câte date, sau uneori se măsoară câte pachete, trec printr-un punct, de exemplu la intrarea pe un port. Așadar, rata de transfer nu se calculează în funcție de lungimea firului de transmitere, însă date se pot pierde din cauza lungimii firului, dar și a altor factori precum mufarea defectuoasă. La calculul unei rate nu se utilizează distanța.
Un swici poate fi descris ca un echipament ce permite accesul prin fir la o rețea de calculatoare.
Un swici este un dispozitiv esențial de extindere a rețelei, care necesită (obligatoriu) alimentare electrică și retransmite informația primită către destinația specificată în pachetul de date, folosind impulsuri electrice.
Capacitatea totală de comutare a unui switch sau "switching capacity" (engleză) reprezintă cantitatea maximă de date pe care swiciul o poate procesa într-un interval de timp dat. Aceasta se măsoară în gigabiți pe secundă (Gbps) și indică cât de eficient poate transfera date între porturile sale, formula de calcul fiind:
Capacitatea de comutare a unui swici = număr porturi x rata portului x 2 (pentru full-duplex)
Ca exemplu, pentru un swici de 5 porturi RJ45 din care 4 sunt la 100 Mbps si unul la 1 Gbps, toate full-duplex, se calculează astfel: 4 porturi x 100 Mbps x 2 (suportă full-duplex) + 1 port x 1000 Mbps x 2 (suportă full duplex) = 2,8 Gbps.
Porturile Ethernet standard acceptă în principal conectori RJ-45, care sunt utilizați pentru cabluri cu perechi răsucite (twisted pair cables). Acestea sunt cele mai comune și sunt folosite pentru majoritatea conexiunilor de rețea cu fir. Cu toate acestea, există și alte tipuri de conectori care pot fi folosiți în contextul Ethernet, cum ar fi:[2]
- Conectori pentru cabluri coaxiale: Aceștia sunt folosiți în unele dintre primele rețele Ethernet și au o structură concentrică.
- Conectori pentru cabluri de fibră optică: Aceste cabluri folosesc conectori diferiți de RJ-45 și sunt utilizate pentru conexiuni de mare viteză sau pe distanțe lungi.
Comunicarea simplex este un mod de transmisie unidirecțional. În acest caz, un dispozitiv poate trimite date, dar nu poate primi date. Ca exemplu, tastatura care poate introduce date, dar nu poate primi înapoi.
Half Duplex (semi-duplex) permite comunicarea bidirecțională, dar doar un dispozitiv poate transmite la un moment dat, nu e comunicare simultană. Un exemplu este walkie-talkie-ul, unde mesajul este transmis unidirecțional, dar în ambele direcții, însă așteptând de fiecare dată ca cealaltă persoană să termine de vorbit și să permită apoi celuilalt să răspundă.
Full Duplex (duplex integral) permite transmisia bidirecțională simultană. Adică, dispozitivele pot trimite și primi date în același timp. Exemplu, rețeaua telefonică, unde comunicarea se întâmplă simultan în ambele direcții.
Adresa MAC (Media Access Control) este un identificator unic de 48 de biți atribuit din fabrică interfeței Ethernet a fiecărui dispozitiv. Aceasta este utilizată pentru a identifica în mod unic un dispozitiv la nivelul 2 al modelului OSI.
Tabela MAC (tabelul MAC) este o componentă esențială a unui swici și nu este altceva decât o listă internă păstrată de swici pentru a urmări adresele MAC ale dispozitivelor care fac trafic prin el și interfețele, porturile, sloturile de pe swici prin care poate comunica cu ele.
Swiciul învață și memorează adresele MAC, astfel, când un frame Ethernet este primit de un swici, acesta înregistrează adresa MAC sursă și portul asociat în tabela sa. Dacă adresa de destinație nu este în tabel, swiciul trimite frame-ul către toate porturile, cu excepția portului pe care a fost primit. Când nodul, dispozitivul de destinație răspunde, adresa MAC a acestuia este înregistrată în tabela de adrese. Astfel, tabela MAC permite swiciului să trimită datele (cadrele Ethernet) către portul exact necesar pentru a ajunge la destinație, în loc să le transmită pe toate porturile.
Așadar, tabela MAC conține înregistrări care asociază adresele MAC cu porturile swiciului și, dacă este cazul, cu VLAN-urile.
Tipuri de intrări în tabela MAC:
- Static: Administratorul swiciului poate adăuga manual intrări statice în tabelă. Acestea sunt active până când sunt șterse de administrator.
- Dinamic: Prin procesul de învățare MAC, swiciul adaugă automat intrări dinamice în tabelă pe baza adreselor MAC primite. Aceste intrări sunt șterse automat după un anumit interval de timp.
Utilizarea extinderilor și adaptoarelor special proiectate fac posibilă realizarea unui număr mare de conexiuni utilizând diverse medii de rețea precum pe cablu de cupru sau fibră optică, incluzând tehnologii utilizate curent, precum Ethernet, Fibre Channel, ATM, IEEE 802.11.
Dacă într-o rețea sunt prezente doar switch-uri și nu există huburi, atunci domeniile de coliziune sunt fie reduse la o singură legătura, fie (în cazul în care ambele capete suportă duplex integral) eliminate simultan. Principiul unui dispozitiv de transmisie hardware cu multe porturi poate fi extins pe mai multe straturi, rezultând switch-ul multi-strat (multilayer).
Un Hub este cel mai simplu dispozitiv multi-port. Totuși, tehnologia folosită este considerată depășita din moment ce un hub retrimite orice pachet de date primit la toate porturile sale cu excepția celui de la care l-a primit. Atunci când se folosesc calculatoare multiple viteza scade rapid și încep să apară coliziuni care încetinesc și mai mult conexiunea. Prin folosirea switch-ului acest neajuns a fost rezolvat.