Първите LAN комутатори (switch) са се появили някъде в края на миналия век (звучи така, все едно че става дума за времето, когато е било изобретено електричеството :-)), като те са били устройства от ниво 2 (OSI Layer2) и главната им цел бе да заменят хъбовете там, където те "издаваха багажа" - в по-големите мрежи. По-точно, първоначално технологията за комутиране на сегментите бе предложена от фирмата Kalpana през 1990 г., когато се появяват и първите устройства, отговарящи на Layer 2 от модела OSI (Open System Interconnect) с елементи на Layer 3 и Layer2+Layer3 (multilayer).

В самото начало, когато първите двупортови switch-ове все още не се различаваха много-много от концентраторите (hub), те се наричаха мостове (bridges), като в процеса на еволюцията станаха многопортови, придобиха нови функции и вместо термина "мост" започнаха да отговарят на името "комутатор".

Комутаторите позволяват всяка една работна станция да предава данните през комуникационната среда без да се конкурира с другите. Комутацията де-факто преобразува Ethernet от общодостъпна среда с конкурентна борба за използването на канала за връзка в система с адресирано и регулиране предаване на данните.

Благодарение на това, че комутаторите могат да управляват трафика в съответствие с ниво 2 на протокола на канално ниво на физическия модел OSI те имат възможност да контролират MAC-адресите (Media Access Control Address) на включените към него устройства, както и да транслират пакетите с данни от един стандарт в друг (Ethernet в FDDI, например), като тази функция е свойствена в пълен обем на комутаторите, поддържащи OSI Level3, и по този начин, доближаващи се до маршрутизаторите.

С помощта на комутатор могат да бъдат свързани, освен няколко отделни устройства, и няколко отделни сегмента на една мрежа, всеки един от които може да има включени към него други крайни устройства. Сегмент - това е част от мрежовия кабел, ограничена чрез мостове/комутатори (bridges/switches), маршрутизатори (routers), повторители (repeaters) или терминатори (terminators).

Основната разлика между концентратора (hub) и комутатора (switch) идва от възможността на последния да буферира пакетите с данни. Комутатора не винаги буферира преминаващите през него данни, а само тогава, когато е необходимо да се съгласува скоростта на предаване на пакетите между две устройства, когато адресът на получателя не се намира в адресната таблица, или когато портът, където трябва да се изпрати пакетът, е зает. Хубавото в случая е това, че комутаторът може да започне да получава пакета с данни едновременно с анализирането на адреса на пакета, който се намира в заглавието му и на който той трябв ада бъде препратен. По този начин комутаторът започва да буферира данните (store-and-forward) още преди да е установил параметрите на връзка с приемника й (освен в случаите, когато данните не се буферират и преминават "on the fly": cut-though). При това двойката портове изпращач-получател динамично се комбинират във виртуални канали, което увеличава пропусквателната способност на мрежата в сравнение със случая, когато се използват концентратори.

Много популярен е начинът на свързване, когато сървърите се включват към по-високоскоростните портове на комутатора, а работните станции - към по-нискоскоростните. При този начин на свързване в идеалния случай всяка от работните станции има максимално висока скорост на връзка със сървъра, ограничена само от възможностите на мрежовия адаптер на станцията.

Комутаторите комуникират един с друг в режим на пълен дуплекс (full duplex), което означава, че данните се приемат и предават едновременно: нещо невъзможно в обикновена ethernet мрежа. При това скоростта на предаване на данни е максимална за възможностите на LAN NIC-овете и е двойно по-голяма, отколкото при half duplex режима на работа, зависейки от конкретния модел комутатор.

Теоретичните и практическите познания за комутаторите позволяват да се направи един много логичен извод относно това, дали обемът на вградената в чиповете на комутатора памет влияе върху скоростите на предаване на данни през портовете им. Точно с това може да бъде обяснена разликата в цените на външно еднакво изглеждащите устройства: просте те използват различни чипове, с различен обем памет, бързодействие и функционалност. Ще дам и един пример, данни за който открих в Интернет (не разполагам с необходимото оборудване за точното измерване на трафика, както и с каквито и да е данни за чиповете, използвани в разглежданите по-долу комутатори, предлагани на нашия пазар). В таблицата по-долу е оценена производителността на няколко комутатора от среден клас, произвеждани преди няколко години:

Веднага проличава предимството на устройствата с по-голям кеш. Особено актуален е по-големият размер на кеша при изграждането на мрежи с устройства, работещи на различни скорости.

Приоритезацията на трафика е още едно негативно свойство (или особеност) на Ethernet, което се превръща в значителен недостатък при положение, че по мрежата се предава информация, чувствителна към задържане при трансфер, каквато е видеоинформацията или предаването на глас в реално време.

Тъй като протоколите от канално ниво на модела OSI не поддържат поле за приоритет на кадъра, някои производители на мрежово оборудване са решили проблема със собствени средства, интегрирайки в произвежданите от тях комутатори допълнителни схеми. Така, например, 3Com разработи технологията PACE (Priority Access Control Enabled - управление на приоритетите за достъп), позволяваща в един канал да се обособят два логически канала - с висок и нисък приоритет съответно. Този метод обаче приоритетите се присвояват на портовете на комутатора и кадърът застава на опашката на кадрите със съответен приоритет в зависимост от това, на кой порт е бил подаден. Впоследствие бе приет стандартът IEEE 802.1p, определящ осем нива на приоритет на кадъра посредством записите във новите полета, приети със стандарта IEEE 802.1Q, като приоритетите вече не са свързани с портовете.

Но стига теория, която предвид множеството приети стандарти е огромна по обем и практически неинтересна за не-специалисти. Да видим какво са сложили производителите в кутиите на продаваните у нас комутатори..

За начало "препарирах" един 16-портов комутатор SMC, който въпреки много "приличната" си цена, се оказа, че е изграден с използването на "маркови" чипове от по-висок клас, освен че позволява разширяването му с допълнителни модули, които се включват към изведения върху платката куплунг.

Всъщност, обикновено в кутиите на всички подобни устройства има много място: специализираните чипове (в случая от Broadcom) са с висока степен на интеграция и не заемат много място, освен ако не са покрити от големи радиатори, така че в кутията има място за още релета и стабилизиращи захранването схеми, и остава още много свободно.

Успях да фотографирам, но не и да използвам едни натък модул поради една единствена причина: в Лабораторията ни мрежите не са оптични, а с обикновен меден кабел категория 5.

Както се вижда на снимката, модулът също съдържа достатъчно голям чип с пасивно охлаждане, освен двете 7 ns памети и специализирани микросхеми:

По-малките SOHO комутатори в най-добрия случай използват по-слабите интегрални схеми, произведени от Realtek, които имат и по-малък размер на вградената в тях кеш-памет, както е при Switch-а от известната само на китайския производител марка Vegas (не че някои по-познати на българския пазар марки са по-добри..:-)), но съм виждал и комутатори от SMC със същите чипове...

В много от по-евтините комутатори съм виждал интегрални схеми, за които не успях да намеря никаква информация в Интернет, което не говори добре за производителя. По правило, в такива модели елементната база е доста бедна, което говори за икономии за сметка на качеството. Това ме навежда на мисълта да не купувате no-name устройства, които никой преди вас не е ползвал и не се знае дали са удачни.

Почти всички комутатори, за разлика от концентраторите, имат изведена върху горния капак или лицевата страна на кутията светодиодни индикации за режима на работата на портовете.

Дори и да имат разлики в начина на разположение на светодиодите, в повечето случаи последните индицират наличие на колизии (смущения), работата в режим Full duplex, както и наличието на активност на съответния порт (тази тройна редица светодиоди на комутатора Surecom толкова ми хареса, че не можах да се въздържа да не я снимам по-отблизо).

Макар че често продуктите на Surecom се отъждествяват с low-end сектора на пазара, отварянето на кутията на комутатора показа, че продуктът е на "висота" като изпълнение: и чипът, съдейки по размерите му, не е от евтините, нито има места с незапоени кондензатори и индуктивности.

По принцип, в домашни или офис условия, където мрежите са от малко станции и не се натоварват значително, трудно може да бъде "хваната" разликата в качеството на работа на един или друг комутатор, а още повече сравнена с голяма точност.

За целите на тестовете се ограничих с подмяната на използвания досега от нас комутатор във нашата локална мрежа със всяко едно от преминалите през Лабораторията на Computer Experts Group мрежови устройства. Какво да ви кажа... не съм забелязал никакви отклонения при нито едно от тях.. Макар че ми се струва, че Repotec-a на моменти, особено при копиране на много файлове по мрежата, показва по-ниски стойности на трансфер (използвана е програмата DU Meter), отколкото "колегата" му, осем-портовия комутатор Surecom.

Мисля, че за една малка мрежа, стига човек да не е вманиачен като мен :-)), би свършило работа всяко едно от тези устройства, макар че ако разликите в цените са малки, по-добре би било да си "харесате" по-марково устройство. Това донякъде би ви гарантирало безпроблемната му работа при по-високи натоварвания, и то най-вече при многочасов и многодневен непрекъснат режим на работа в рамките на една офис мрежа, която работи денонощно, а освен всичко това комутира максимално възможния брой устройства за възможностите на даден модел Switch.

Дотук говорих за SOHO комутаторите, тезим които са в повечето случаи с максимално 8 порта. Говорейки за по-високия клас, определено става дума за по-сериозни и отговорни мрежи, което предполага използването на устройства от известен производител, а те, между другото, не са малко... Тук следва да се ориентирате по името, техническите характеристики, възможностите за разширение, поддържани технологии и най-вече по отзивите на другите потребители: за целта съществува голямата и често безпристрастната световна мрежа - Интернет.

Нагоре