Într-o rețea de computere, un switch (din engleză pentru „comutator”), folosit și swici (pl. swiciuri)[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. 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.

Switch cu 5 porturi
Switch cu 50 Ethernet-porturi
O rețea cu un switch central formează o topologie stea.

Un swici poate fi descris ca un echipament ce permite accesul prin fir la o rețea de calculatoare.

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.

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.

Metode de retransmitere modificare

Există 4 metode de retransmitere a datelor:

  • Cut-through
a) Fast-Forward-Switching - Switch-ul citește doar pana la adresa hardware a cadrului, înainte de a îl trimite mai departe. Nu există detecție de erori la această metodă.
b) Fragment-Free – Metoda încearcă să rețină beneficiile ambelor metode prezentate anterior. Se verifică primii 64 de octeți din cadru, stocându-se informația legată de adresare. În acest fel, cadrul își va atinge întotdeauna destinația. Detecția erorilor este lăsată în seama dispozitivelor terminale de la nivelele 3 și 4, de obicei fiind vorba de routere.
  • Store-and-Forward – Stochează și trimite - Switch-ul acționează ca un buffer și, în mod uzual, realizează o sumă de control pentru fiecare cadru retransmis.
  • Error-Free-Cut-Through/Adaptive Switching – Comutare adaptiva - Metoda comută automat între cele trei metode precedente.

Notă: Metoda cut through apelează la stochează și transmite dacă portul destinație este ocupat în momentul sosirii pachetului. Metodele nu sunt controlate de utilizator, constituind sarcinile exclusive ale switch-ului.

Tipuri de switch-uri modificare

  1. După poziționarea în topologia rețelei:
    • Swiciuri de acces: Acestea permit conectarea terminalelor precum imprimante, calculatoare și alte dispozitive la rețea. Ele sunt amplasate în apropierea utilizatorilor și facilitează comunicația între dispozitivele locale.
    • Swiciuri de agregare: Acestea sunt conectate la mai multe swiciuri de acces și puncte de acces Wi-Fi (AP-uri). Ele centralizează traficul și asigură o conexiune eficientă între diferitele segmente și zone ale rețelei.
    • Swiciuri de nucleu (core): Acestea sunt amplasate în punctul central al rețelei și permit conectarea altor swiciuri de agregare, servere, rutere și alte dispozitive critice. Ele asigură performanță ridicată și stabilitate pentru întreaga rețea.
  2. După modul de montare:
    • Fixe montabile în rack (racabile).
    • Modulare, permit adăugarea de module de expansiune pe măsură ce cerințele rețelei se schimbă.
    • Fixe montabile pe suprafețe plane, (desktop).
  3. După posibilitatea de configurare:
    • Neconfigurabile.
    • Configurabile din interfață grafică (GUI) sau/și linie comandă (CLI).
    • Cu comutatoare sau butoane cu moduri de lucru preconfigurate.
  4. După capacitatea de alimentare PoE:
    • Fără PoE:Aceste switch-uri nu au capacitatea de a furniza alimentare Power over Ethernet (PoE). Sunt potrivite pentru rețele care nu necesită alimentare PoE pentru dispozitivele conectate.
    • Swici sursă PoE (PoE-PSE): Acest tip de switch este capabil să furnizeze energie prin PoE altor dispozitive PD (Powered Devices) conectate, cum ar fi camerele de supraveghere sau telefoanele IP. Sunt cele mai comune dintre swiciurile cu PoE.
    • Alimentat prin PoE dar nu alimentează alte dispozitive: Aceste switch-uri pot fi alimentate prin PoE de la o sursă externă, dar nu sunt echipate pentru a furniza energie PoE altor dispozitive conectate. Sunt utile în situațiile în care se dorește simplificarea cablajului de alimentare.
    • Swici PoE PD-PSE: Acest tip de switch este alimentat prin PoE și, de asemenea, poate furniza energie PoE altor dispozitive PD prin PoE. Aceste dispozitive pot fi folosite pentru a alimenta dispozitive cum ar fi telefoanele IP, camerele de supraveghere sau punctele de acces Wi-Fi.
 
Tenda TEG1105PD este un swici PoE PD-PSE. Este alimentat exclusiv prin portul 5 PoE+ și alimentează la rândul lui alte dispozitive PD prin porturile 1-4 PoE. Nu are mufă de alimentare CC. Uneori aceste tipuri de swiciuri sunt denumite "spiltter PoE" sau "switch PoE passthrough".

Neconfigurabile

Prima categorie nu posedă interfață de configurare. Ele se regăsesc uzual în mediile SOHO (LAN și Small office/Home office). Aceste tipuri de dispozitive sunt cunoscute ca switch-uri fără management sau fără gestionare.

Configurabile prin interfață grafică sau linie comandă (CLI)

 
Interfața grafică sau pagina locală web de gestionare a switch-ului IP-COM G5328XP-24-410W. Ca exemplu se prezintă meniul Basic > Port.

Opțiunile de configurație pentru switch-urile din a doua categorie variază în funcție de producător și de model. Modelele mai vechi utilizează o consolă serială. Dispozitivele mai recente folosesc o interfață grafică web în care se pot configura diverse setări și monitoriza traficul și starea dispozitivului dar se poate utiliza și linii de comandă, CLI, pentru acest lucru. Ca exemplu, utilizatorul se poate conecta prin Telnet și executa diverse comenzi Command-Line Interface și modifica configurația dar și vizualiza diverse informații.

 
Exemplu de utilizare de linii comandă, CLI, prin Telnet, pentru aflarea de informații despre ID-urile VLAN-urilor de pe un switch. Ca exemplu, s-a folosit comanda #show vlan.

Aceste tipuri de swiciuri, fie că se pot gestiona prin CLI sau interfață grafică, sunt cunoscute ca switch-uri cu management sau cu gestionare.

 
Exemplu de platformă cloud de management unificat, IP-COM ProFi Cloud, în care au fost adoptate mai multe switch-uri, AP-uri și rutere și se permite configurarea și monitorizarea de la distanță.

Swiciurile pot fi gestionate și unificat, centralizat dintr-o platformă de gestionare instalată în rețeaua locală (on-premises), software instalat pe un server sau dintr-o platformă cloud, de la distanță. Swiciurile sunt adoptate în aceste platforme și pot fi administrate și monitorizate mai multe în același timp sau fiecare separat într-un mod unificat.

Switch-urile configurabile se regăsesc în rețele de dimensiuni medii și mari și prezintă un preț și o calitate mai ridicate. Sarcina de configurare necesită de obicei înțelegerea nivelului 2 al OSI însă și nivelul 3. Switch-urile care pot ruta static sau dinamic și care au și alte caracteristici software de nivel 3 sunt cunoscute ca switch-uri L3, uneori L2+. Însă, termenul de L2+ este incorect conform modelului OSI de organizare a informației.

În plus, există și switch-uri stackable (stivuibile), care pot fi grupate într-un "stack" pentru a funcționa ca o unitate unică gestionabile dintr-o interfață locală de management unică pentru toate switch-urile din "stack". Dacă o parte a stack-ului eșuează, rețeaua continuă să funcționeze. Acestea sunt utilizate în rețelele de dimensiuni medii și mari. Un switch stackable este un dispozitiv de rețea care poate funcționa independent, dar poate fi configurat să opereze împreună cu unul sau mai multe alte switch-uri de rețea. Această grupare de switch-uri prezintă caracteristicile unui singur switch, dar are capacitatea totală de porturi a tuturor switch-urilor combinate.[2]

Ca exemplu, IP-COM G5528X-EI e un switch cu montare în rack de 19 țoli, cu interfață grafică web de gestionare și configurare prin linie comandă, cu caracteristici L3, stivuibil, care are 24 porturi RJ45 dar și 4 sloturi SFP+, care două dintre aceste sloturi SFP+ sunt "stack link" prin care se face exclusiv legătura cu alte switch-uri din "stack". Iar sistemul permite un grup stivuibil de până la 6 swiciuri.[3]

Posibile caracteristici configurabile:

  • activarea sau deactivarea unei raze de porturi de comutare;
  • setari viteza legatura (link) si setari duplex ;
  • setări de prioritate pentru porturi;
  • filtrare bazata pe adrese fizice MAC;
  • folosirea protocolului Spanning Tree;
  • monitorizarea de către SNMP (simple network management protocol) a dispozitivului și a legăturii;
  • oglindirea porturilor (mirroring, monitoring, spanning);
  • agregarea legăturilor (bonding, trunking);
  • setările VLAN (Virtual Local Area Network).
  • control acces retea de tip 802.1x.
  • IGMP snooping.

Cu comutator sau buton cu moduri de lucru preconfigurate

 
Tenda TEM2010F un switch fără interfață grafică de gestionare dar cu un comutator pe partea frontală cu 4 moduri de lucru preconfigurate.[4]

Utilizând un comutator fizic se poate seta un mod de lucru (mod de operare) dintre două sau mai multe moduri preconfigurate, programate din fabrică. Toate acestea ajută inginerii, tehnicienii și implicit companiile la reducerea costurilor, timpilor de implementare și erorilor de configurare.

Ca exemplu, un switch IP-COM F1118P-16-150W are un comutator pe panoul frontal care permite selectarea a unui mod de lucru dintre cele 4:

  • Standard: modul implicit de lucru al switch-ului, în acest mod, funcționează ca un switch negestionat și toate porturile pot comunica între ele fără restricții.
  • Priority: în acest mod, porturile G1 și G2/SFP2 servesc ca porturi de legătură ascendentă, porturile 1 – 8 servesc ca porturi cu prioritate ridicată și toate porturile pot comunica între ele.
  • Extend: în acest mod, rata de date a porturilor 9 - 16 se reduce la 10 Mbps, distanța maximă de transmisie date și energie poate fi de 250 de metri și toate porturile pot comunica între ele.
  • VLAN: în acest mod, porturile 1 - 16 ale switch-ului pot comunica separat cu porturile G1, G2/SFP2, dar nu pot comunica între ele.[5]

Tipuri de porturi și sloturi modificare

Un swici poate avea o varietate de porturi, conectori și sloturi, fiecare având funcții și scopuri specifice.

  1. Porturi Ethernet RJ45:
    • Fast Ethernet (10/100 Mbps): Suportă viteze de până la 100 Mbps.
    • Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbps): Suportă viteze de până la 1 Gbps.
    • 10 Gigabit Ethernet: Suportă viteze de până la 10 Gbps.
    • 25 Gigabit Ethernet: Suportă viteze de până la 25 Gbps.
    • 40 Gigabit Ethernet: Suportă viteze de până la 40 Gbps.
    • 100 Gigabit Ethernet: Suportă viteze de până la 100 Gbps.
  2. Porturi PoE (Power over Ethernet) pe RJ45:
    • PoE (IEEE 802.3af): Suportă până la 15.4 W per port.
    • PoE+ (IEEE 802.3at): Suportă până la 30 W per port.
    • PoE++ (IEEE 802.3bt): Suportă până la 60 W (Type 3) și 100 W (Type 4) per port.
  3. Sloturi SFP (Small Form-factor Pluggable):
    • SFP: Pentru conexiuni de fibră optică sau cabluri de cupru la viteze de până la 1 Gbps.
    • SFP+: Pentru conexiuni de fibră optică la viteze de până la 10 Gbps.
    • QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable): Pentru conexiuni de fibră optică la viteze de 40 Gbps.
    • QSFP+: Pentru conexiuni de fibră optică la viteze de 40 Gbps și 100 Gbps.
    • QSFP28: Pentru conexiuni de fibră optică la viteze de 100 Gbps și 400 Gbps.
  4. Porturi de Management:
    • Port Consolă: Port serial pentru acces direct la interfața de management CLI.
      • RJ-45: Acesta este cel mai comun tip de conector utilizat pentru porturile Consolă pe switch-urile moderne. Se conectează la un cablu serial adaptat (de obicei un cablu RJ-45 la DB-9) care apoi se conectează la portul serial al unui computer sau la un adaptor USB-serial.
      • DB-9 (DE-9): Mai rar utilizat în echipamentele moderne, acest tip de conector se găsește încă pe unele echipamente mai vechi. Este un conector serial standard care se poate conecta direct la porturile seriale DB-9 ale unui computer.
      • USB: Unele switch-uri mai noi oferă porturi Consolă cu conectori USB, permițând conectarea directă la un computer folosind un cablu USB standard (de exemplu, USB Type-A la USB Mini-B sau USB Micro-B).
    • Port Out-of-Band Management (OOB): Port dedicat pentru management, separat de traficul de date.
  5. Porturi Combo:
    • Porturi care pot funcționa fie ca porturi RJ-45 (Ethernet), fie ca porturi SFP, oferind flexibilitate în configurarea rețelei.
  6. Sloturi de Expansiune:
    • Sloturi care permit adăugarea de module pentru extinderea capacităților switch-ului (ex. module suplimentare de porturi Ethernet, fibre optice, etc.).
  7. Porturi Stacking:
    • Utilizate pentru conectarea mai multor switch-uri împreună, permițând gestionarea acestora ca o singură unitate logică.
  8. Porturi USB:
    • Utilizate pentru diverse scopuri, cum ar fi backup de configurare, firmware upgrade sau conectarea unor dispozitive de stocare.
  9. Alte tipuri porturi și conectori care se găsesc pe un swici:
    • Porturi RJ-11: Utilizate în principal pentru conexiuni telefonice sau pentru unele funcții de management în medii mai vechi.
    • Porturi Seriale RS-232: Folosite pentru management sau conexiuni la alte echipamente de rețea.
    • Porturi de Fibra Optică: Conectori precum LC, SC, ST pentru conexiuni de fibră optică directe, fără utilizarea unui modul optic, transceiver.
    • Porturi de Redundanță: Pentru conectarea la surse de alimentare redundante sau unități de alimentare externe.

Fiecare tip de port și slot are un rol esențial în funcționarea și scalabilitatea unui swici în rețea, permițând configurarea rețelelor în funcție de nevoile specifice ale utilizatorilor.

Note modificare

  1. ^ IP-COM România. „Swiciuri și accesorii | IP-COM România”. IP-COM România. Accesat în 2024.05.23.  Verificați datele pentru: |access-date= (ajutor)
  2. ^ Cisco. „What is Stacking? - Cisco”. Cisco. Accesat în 22.05.2024.  Verificați datele pentru: |access-date= (ajutor)
  3. ^ IP-COM România. „Switch G5528X-EI”. IP-COM România. Accesat în 22.05.2024.  Verificați datele pentru: |access-date= (ajutor)
  4. ^ Tenda Romania SRL. „TEM2010F Switch cu 8 porturi Ethernet 2,5 Gbps și 2 sloturi SFP 2,5 Gbps”. Tenda Romania SRL. Accesat în 2023.08.08.  Verificați datele pentru: |access-date= (ajutor)
  5. ^ IP-COM. „IP-COM F1118P-16-150W”. IP-COM. Accesat în . 

Legături externe modificare

  Materiale media legate de Switch de rețea la Wikimedia Commons