Switches na rede:um mergulho profundo

A Switch de rede é uma peça fundamental do hardware de rede que conecta dispositivos dentro de uma rede, como computadores, servidores, impressoras e até outros switches. Opera na camada Link de dados (camada 2) do modelo OSI, usando principalmente os endereços MAC para encaminhar pacotes de dados entre dispositivos.

Pense em um switch como um policial de trânsito para sua rede. Ele direciona de maneira inteligente pacotes de dados para os destinatários pretendidos na rede local, em vez de transmiti -los a todos como um hub (um dispositivo mais antigo e menos eficiente).

Aqui está um colapso dos aspectos -chave:

1. Como funciona:

* tabela de endereço MAC: O interruptor mantém uma tabela de endereços MAC e as portas às quais estão conectadas. Esta tabela é aprendida dinamicamente à medida que os dispositivos se comunicam através do interruptor.
* Aprendendo endereços Mac: Quando um dispositivo envia um quadro para o comutador, o comutador examina o endereço MAC de origem e o associa à porta que o quadro chegou. Ele adiciona essas informações à sua tabela de endereços MAC.
* quadros de encaminhamento: Quando um quadro chega com um endereço MAC de destino, o interruptor verifica sua tabela de endereço MAC:
* Se o destino Mac for conhecido: O interruptor encaminha o quadro * somente * para a porta associada a esse endereço MAC (unicast). Isso reduz significativamente o congestionamento da rede.
* Se o destino Mac é desconhecido: O interruptor inunda o quadro de todas as portas, exceto a que recebeu o quadro (transmissão). O dispositivo de destino responderá e o comutador aprenderá seu endereço MAC.
* Broadcast: O switch avançava quadros de transmissão (destinados a todos os dispositivos) de todas as portas, exceto a porta de origem.

2. Principais recursos e características:

* Camada 2 Operação: Opera principalmente na camada de link de dados (camada OSI 2), usando endereços MAC para encaminhamento. Alguns interruptores também operam na camada 3 (endereços IP), tornando -se mais parecidos com roteadores.
* Métodos de encaminhamento:
* armazenar e forçar: O interruptor recebe todo o quadro, verifica -o quanto a erros e a encaminha. Isso fornece verificação de erros, mas apresenta latência.
* corte: O interruptor encaminha o quadro assim que leu o endereço MAC de destino, minimizando a latência, mas sem a verificação de erros.
* portas: Os comutadores têm várias portas para conectar vários dispositivos. As velocidades da porta podem variar (por exemplo, 10/100/1000 Mbps Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, etc.).
* duplex completo: Os comutadores normalmente operam no modo Full-Duplex, permitindo que os dispositivos enviem e recebam dados simultaneamente, aumentando a largura de banda da rede.
* gerenciado vs. não gerenciado:
* interruptores não gerenciados: Dispositivos simples e plug-and-play. Nenhuma configuração necessária. Adequado para pequenas redes.
* Switches gerenciados: Ofereça recursos mais avançados, como VLANs, QoS, espelhamento de porta e gerenciamento remoto. Fornecer mais controle e segurança.
* vlans (LANs virtuais): Permita que você segmate logicamente uma rede em domínios de transmissão menores. Isso melhora a segurança e o desempenho.
* QoS (Qualidade do Serviço): Permite priorizar certos tipos de tráfego de rede (por exemplo, VoIP, videoconferência) para garantir que eles recebam largura de banda adequada.
* poe (poder sobre Ethernet): Alguns interruptores fornecem energia aos dispositivos sobre o cabo Ethernet (por exemplo, telefones IP, câmeras de segurança).
* Spanning Tree Protocol (STP): Usado para evitar loops em topologias de rede redundantes, garantindo operação estável.

3. Como os interruptores são usados ​​em redes:

* Dispositivos de conexão: Os interruptores são os principais meios de conectar computadores, servidores, impressoras e outros dispositivos dentro de uma rede local (LAN).
* Criando LANs: Os interruptores formam a espinha dorsal de LANs em casas, escritórios e data centers.
* Redes de segmentação: Os interruptores gerenciados com VLANs permitem dividir uma rede em segmentos menores e mais gerenciáveis.
* Aumento da largura de banda: Os interruptores fornecem largura de banda dedicada a cada dispositivo conectado, diferentemente dos hubs, que compartilham a largura de banda.
* Conectando -se aos roteadores: Os comutadores são frequentemente usados ​​para conectar dispositivos a um roteador, que fornece acesso à Internet.
* data centers: Os comutadores são essenciais para conectar servidores, dispositivos de armazenamento e outros componentes de infraestrutura nos data centers.
* redes VoIP: Os interruptores são usados ​​para conectar telefones IP e fornecer POE (potência sobre Ethernet) para alimentá -los.
* Segurança: Os comutadores gerenciados fornecem recursos de segurança, como segurança da porta e filtragem de endereço MAC.

4. Vantagens do uso de switches:

* desempenho aprimorado: Os interruptores reduzem o congestionamento da rede, encaminhando dados apenas para o destinatário pretendido.
* Aumento da largura de banda: Os interruptores fornecem largura de banda dedicada a cada dispositivo conectado.
* Segurança aprimorada: Os comutadores gerenciados oferecem recursos de segurança para proteger a rede.
* escalabilidade: Os interruptores podem ser facilmente adicionados a uma rede para acomodar mais dispositivos.
* Managemability: Os comutadores gerenciados fornecem ferramentas para monitorar e gerenciar a rede.

5. Exemplos de casos de uso de troca:

* Rede doméstica: Conectando computadores, laptops, TVs inteligentes e consoles de jogos a um roteador para acesso à Internet.
* Small Office: Conectando computadores, impressoras e servidores no escritório.
* grande empresa: Conectando milhares de dispositivos em vários edifícios, usando VLANs para segmentar a rede e comutadores gerenciados para obter recursos avançados.
* data center: Conectando servidores, dispositivos de armazenamento e outros componentes de infraestrutura com interruptores de alta velocidade para obter o melhor desempenho.

em resumo:

Os interruptores são um componente crítico das redes modernas. Eles fornecem uma maneira confiável, eficiente e segura de conectar dispositivos dentro de uma rede local. Sua capacidade de encaminhar pacotes de dados de forma inteligente com base nos endereços MAC melhora significativamente o desempenho da rede em comparação com tecnologias mais antigas, como hubs. Entender como o funcionamento do interruptor é essencial para qualquer pessoa envolvida na administração, design ou manutenção da rede.