Коммутатор: что это такое? схема коммутатора, управление и неисправности

Принцип работы коммутатора

Коммутатор хранит в памяти (т.н. ассоциативной памяти) таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется.

Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Как проверить работу

Для того чтобы проверить работоспособность устройства, существует несколько популярных способов. В частности, для этого необходимо:

• самый простой метод на начальном этапе – заменить прибор на заведомо работающий и сравнить результат;
• проверить, подается ли напряжение питания на выводы прибора. Сделать это нужно двумя способами: вольтметром и нагрузкой;
• с помощью осциллограммы проверить правильность формы входного сигнала, что подается на коммутатор;
• тем же методом проверить форму выходного сигнала;
• если приборная панель в автомобиле оснащена вольтметром, то проверку можно провести визуально, следя за его шкалой. Для этого включается зажигание, в этот момент номинальное значение на индикаторе должно равняться примерно 12В, и коммутатор некоторое время добирает на себя напряжение. После того как зажигание будет включено, стрелка на короткое время замирает, а затем движется еще около миллиметра вправо и останавливается. Нарушение этой последовательности свидетельствует о сбое в работе коммутатора;
• также для проверки работы зажигания можно использовать контрольную – обычную автомобильную – лампочку. Один ее контакт подсоединяется к нагрузке, а второй – на выход катушки, что соединен с коммутаторной клеммой. При исправном коммутаторе при включении зажигания лампочка будет мигать и со временем засветится более ярко;
• также для контроля зажигания, если сбой не связан с коммутатором, нужно проверить провода, контакты и разъемы, а также осмотреть датчик Холла.

Важно не забывать, что коммутаторы, применяемые с генераторными датчиками, нельзя использовать в тех системах, что содержат датчик Холла. То же и наоборот

Функции и особенности работы оборудования

Свитчи применяются для организации простой локальной связи и имеют некоторые особенности работы. К примеру, коммутаторы способны производить аналитический срез информационного пакета и отправлять сведения непосредственно абоненту, а не распространять по всем пользователям локальной сети, как поступает концентратор. В чем же практичность? Нагрузка, направленная на сервер в этом случае, снижается, причём производительность возрастает. Особо важным является факт надежности при транспортировке данных. Передача информации осуществляется таким образом, что для всех участников локальной сети, кроме адресата, информация закрыта и ее невозможно заполучить просто так.

Особенности работы оборудования осуществляется на канальном режиме устройства OSI, что обеспечивает объединение узлов на МАС-адресе. Отдельный порт отображается по уникальному МАС-адресу.

В процессе работы коммутатор фиксирует в памяти структуру из МАС-адресов, существующих в рамках сетки. Данная таблица заполняется до тех пор, пока на все сетевые порты не поступит комплект сведений. Затем все интернет-порты, расположенные в рамках системы получат свои МАС-адреса. Тем самым, комплекты данных достигают получателей по МАС-адресам и не перенаправляются другим пользователям сети. А когда происходит перезагрузка коммутатора, обнуляются все данные и перезаписываются снова.

Появление первых коммутаторов

К концу 70-х годов прошлого века стало ясно, что самым слабым узлом трамблера являются контакты прерывателя, через которые протекал полный ток первичной обмотки. Они постоянно подгорали и выходили из строя. Поэтому первым решением стала специальная электронная схема коммутатора для прерывания тока в катушке. В ее входную слаботочную цепь включались провода от выводов традиционного контактного прерывателя трамблера. Однако теперь его контакты прерывали не полный ток катушки зажигания, а небольшой ток во входной цепи коммутатора.

Собственно же электронный коммутатор был конструктивно выполнен в отдельном блоке и подключался (по желанию водителя) к классическому трамблеру. Такая система зажигания получила название контактной электронной. Она была весьма популярной в 80-е годы прошлого века. И в наше время еще можно встретить оснащенные ею автомобили.

Схема коммутатора контактной электронной системы собиралась на транзисторах.

Выбор свитча

У коммутаторов обычно в наличии больше портов, чем у роутера.

Свитчи могут быть двух видов:

• управляемые
• не управляемые

К управляемым коммутаторам можно подключиться через веб интерфейс и настроить его. Они могут иметь дополнительный функционал, который может оказаться полезным для вас. Например, просмотр статистики, зеркалирование портов.

Следует обратить внимание на скорость передачи, которую поддерживает коммутатор. Если нет необходимости передавать большие объемы данных по локальной сети, то вполне достаточно 100 Мбит в секунду

Иногда может возникнуть необходимость, чтобы у коммутатора на некоторых портах было PoE. Например, есть IP видеокамеры, питание которых производится через патч-корд, которым она подключается к коммутатору.

На некоторых свитчах есть VIP порт. Трафик через него будет более приоритетным для данного свитча.

Признаки неисправности коммутатора

Потеря системой зажигания искры — один из главных симптомов отсутствия исправности коммутатора. Естественно, это сопровождается трудным запуском двигателя, перебоями в его работе. Однако специалисты предупреждают — торопиться с заменой элемента не стоит, ведь подобные признаки присущи также и при других неполадках. К примеру, это же происходит при обрыве ремня ГРМ, повреждении трамблёра или катушки зажигания, слабых контактах соединений проводки и т. д.

Одним словом, проверять коммутатор нужно грамотно. Но как это сделать без квалификации, ведь устройство имеет сложную конструкцию. Есть несколько практичных способов. Первый, это не заморачиваться и установить новый коммутатор. Если проблема исчезнет, значит, всё отлично. Второй способ подразумевает использование контрольной лампы на 12 вольт и стандартного набора ключей.

Далее по инструкции:

• обесточить аккумулятор;
• снять управляющий провод «К» с катушки зажигания — он часто бывает выкрашен в коричневый или красный цвет и проложен к главному зажиму коммутатора;
• на его место установить один конец контрольной лампы, второй — соединить с проводом «К»;
• подсоединить внешнее питание 12 вольт — аккумулятор;
• запустить двигатель.

Если лампа начнёт мигать — коммутатор исправен. Обратная ситуация, когда индикатор не подаёт никаких рабочих признаков, укажет на проблемы с устройством. Вряд ли оно полностью испортилось, тогда двигатель не завёлся бы с первого раза.

Признаки неисправности коммутатора точнее можно увидеть на профессиональном оборудовании — специальном стенде. Это даёт возможность не только определить факт работоспособности устройства, но и рассчитать длительность импульсов. Кроме того, специалисты отдельно измеряют напряжение на выходе датчика Холла — норма не более 0,4 В. Также замыкается первый и второй выводы коммутатора при включённом зажигании, чтобы протестировать наличие искры.

Принцип работы трамблера

Во многом принцип работы трамблера оставался неизменным долгие годы. В автомобилях ВАЗ, таких как ВАЗ 2109, 2106, 2107, 2108, система зажигания подобного типа использовалась почти до конца прошлого столетия.

Основой работы является связь трамблера с коленчатым валом двигателя. Когда поршень в первом цилиндре занимает положение, соответствующее ВМТ, размыкаются контакты прерывателя, в катушке зажигания появляется высокое напряжение, направляемое через бегунок, расположенный в крышке трамблера, на свечу первого цилиндра.

Там происходит сгорание ТВС, и коленчатый вал продолжает свое вращение. Оно, кроме перемещения поршней, вызывает вращение кулачка прерывателя. Когда в другом цилиндре другой поршень занимает положение, соответствующее ВМТ, в этот момент в трамблере опять размыкаются контакты прерывателя, в катушке зажигания генерируется высоковольтное напряжение, поступающее на нужную свечу.

Такое совместное вращение коленчатого вала, кулачка прерывателя и бегунка трамблера обеспечивает появление искры, где надо и когда надо. Однако это не охватывает всех аспектов того, как работает трамблер. Для понимания его работы требуется коснуться таких понятий, как угол замкнутого состояния контактов (УЗСК) и угол опережения зажигания (УОЗ)

УЗСК
Такое понятие, как УЗСК, характеризует время, когда контакты прерывателя замкнуты. По сути дела – это опосредованная характеристика накопления в катушке энергии после окончания формирования искры. УЗСК прямо отражается на количестве энергии, идущей на искрообразование и, соответственно, на работе двигателя.

В тех случаях, когда между контактами расстояние маленькое, катушка не накопит необходимой энергии и энергия искры окажется мала, что приведет к перебоям в работе мотора. Большой зазор также приводит к перебоям, так как время разрыва контактов уменьшается, и катушка не успевает полностью разрядиться.

У каждой системы зажигания существует свой оптимальный УЗСК, для обеспечения которого, при необходимости, надо проверить и отрегулировать трамблер.

УОЗ
Это понятие затрагивает момент воспламенения ТВС. Дело в том, что ее сгорание происходит не мгновенно, и зачастую, для обеспечения оптимальных условий такого процесса, оно должно начинаться раньше, чем поршень займет положение ВМТ. УОЗ и характеризует время, на величину которого появление искры опережает появление поршня в положении ВМТ.

Оно постоянно меняется, и его величина полностью зависит от работы мотора в конкретных условиях, т.е. от нагрузки, скорости авто, качества и типа используемого топлива. Для обеспечения оптимального сгорания ТВС, трамблер содержит центробежный регулятор, а также связан с вакуумным регулятором.

ВАКУУМНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Именно это устройство способно изменять при необходимости УОЗ. Как только меняется нагрузка мотора, соответствующие коррективы вносятся в работу детали устройства трамблера.

Важно!Нагрузка определяется при помощи дроссельной заслонки.

Вакуумный регулятор трамблера представляет собой замкнутую полость. Для обеспечения лучших эксплуатационных качеств конструкция разделяется диафрагмой. Одна полость идёт напрямую к карбюратору.

Когда происходит разряжение — начинает двигаться диафрагма. Как результат давление оказывается на подвижной диск и кулачок прерывателя. Время срабатывания последнего корректируется в зависимости от текущей ситуации.

Внимание!Трамблер меняет момент искрообразования, тем самым влияет на эксплуатационные характеристики мотора.

ОКТАН-КОРРЕКТОР

Это очень важный элемент в устройстве трамблера. Без него вся система не могла бы нормально функционировать. Агрегат меняет УОЗ в зависимости от топлива, которое используется в данный момент.

По своей конструкции данный элемент трамблера напоминает две пластинки со стрелкой. Такая же стрелка устанавливается на двигатель. На ней есть специальные чёрточки, посредством которых корректируется угол зажигания. Без этой детали практически невозможно обойтись, когда заправляются разные сорта бензина.

БЕСКОНТАКТНЫЕ СИСТЕМЫ

Технологии не стоят на месте. Каждый год автомобильный мир сотрясают новые инновации. Именно такой в своё время стала инновация, дополнившая конструкцию трамблера коммутаторами.

Внимание!В коммутаторах сигнал подаётся на управляющий электронный модуль, а не на катушку.

Второе название бесконтактных систем в устройстве трамблера — датчики Холла. Простая конструкция этих устройств обеспечивает бесперебойную подачу сигнала. Сами датчики работает за счёт изменения в магнитном поле.

Канальный уровень Ethernet

Ethernet определяет слои физического уровня и каналы передачи данных в зависимости от назначения сети. Основным сетевым стандартом стал IEEE 802.3. физический уровень определяет электрические сигналы, метод передачи данных, медиа, типы разъемов и топологию сети. Для передачи данных может быть использовано оптическое волокно или витая пара. Существует четыре различных типа передачи данных с разными  скоростями:

Канальный уровень определяет метод доступа к среде. Полудуплексная связь сопряжена в шинной или звездообразной топологиях: 10/100Base-T, 10Base2, 10Base 5 и других. Они используют множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). Это позволяет нескольким узлам (компьютерам) иметь равный доступ к сети. Все узлы в сети Ethernet постоянно следят за передачей информации.

Узлы ожидают ответа сети до начала передачи данных. Когда они начинают передачу данных в одно и то же время сигналы перекрывают друг друга, что может привести к повреждению оригиналов. Когда узел обнаруживает, что другое устройство также пытается отправить данные, он определяет коллизию и прекращает передачу данных. Попытка возобновить передачу производится через некоторый интервал. Такой метод передачи данных позволяет просто добавлять или удалять узлы из сети.

После подключения узел начинает получать и передавать информацию по сети. Однако, в конечном итоге это может привести к уменьшению пропускной способности и увеличению числа коллизий. Это делает Ethernet вероятностной сетью. В дуплексных Ethernet сетях со связью точка-точка, таких как 10Base-FL или 100Base-FX, коллизии не являются проблемой. Это связано с тем, что присутствуют только два узла с возможностью раздельной передачи и приема данных. Это позволяет реализовать одновременную передачу и прием информации, что увеличивает скорость передачи в два раза.

Ethernet фрейм определяет формат сообщения данных, передаваемых по сети. Формат сообщения содержит несколько полей информации, в том числе данных, подлежащих передаче. Блок данных определяется как фактические данные, которые будут отправлены, и может содержать от 46 до 1500 байт двоичной информации. Длина блока данных определяется и включается в сообщении в качестве поля для приемника, чтобы определить, какая часть сообщения представляет собой данные.

MAC-адрес является шести байтовым двоичным номером набора, который включает в себя информацию источника и назначения для узлов. MAC-адрес включен в каждое сообщение и передается через сеть, а каждый узел сети Ethernet имеет уникальный MAC-адрес.

Канальный уровень определяет структуру кадра принимаемых или передаваемых сообщений. Коммутаторы, узлы  и концентраторы могут очень просто добавляться или извлекаться из сети, а эта технология позволяет легко диагностировать неисправности. Эти факторы сделали Ethernet подключения новым стандартом для сетевых промышленных решений. Функции слоев OSI обозначают, каким образом будет передаваться информация.

В эталонной модели OSI существует семь слоев. Нижние слои (1-4) сосредотачиваются на передачи данных, в то время как 5-7 являются прикладными. Нижний уровень (1) наиболее близок к физической среде, поэтому его называют физическим. Физический и нижний слои канала передачи данных реализованы в аппаратном и программном обеспечении, например кабелях или Ethernet (слой 2).

Слой 3 используется для логической адресации и маршрутизации. Наиболее распространенное применение – использование Интернет протокола (IP). Уровень 4 – транспортный слой, который гарантирует, что данные передаются без ошибок и в правильной последовательности. Он использует протокол управления передачей (Transmission Control Protocol TCP) и протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol(UDP) для передачи данных. Промышленный Ethernet отличается от коммерческого тем, что он использует все нижние слои, а не только 2.

Верхние слои эталонной модели OSI используются для прикладных задач и, как правило, реализуется только для программного обеспечения. Слой 5 для управления сеансом связи. Он отвечает за контроль набора и синхронизации подключения сеанса (то есть создание и управление сессиями) между сетями и приложениями.

Слой 6 предназначен для использования представления данных. Этот слой представляет данные и тип кодирования, а также определяет используемые символы. Это гарантирует, что данные могут передаваться по сети и между узлами, и что они сжимаются и кодируются. Слой 7 предназначен для прикладного использования. Он используется программным обеспечением для подготовки и интерпретации данных. Это самый верхний слой, наиболее близок к пользователю.

Каким может быть коммутатор в автомобиле?

Современные
коммутаторы эффективны и надежны благодаря
микропроцессорам. Сейчас в магазинах продают разные модели. Все коммутаторы
можно поделить на:

1. Транзисторные. Имеют контакты, которые могут обгореть или просто
   износиться. Это значит, что срок службы у них небольшой.
2. Тиристорные. Похожи на транзисторные, но имеют одно отличие —
   высокое напряжение возникает в конденсаторе. Когда система активируется,
   конденсатор подключается к катушечной обмотке. При следующем разряжении возникает
   искра.
3. Гибридные. Здесь есть кулачковый трамблер. Электронная часть
   включает в себя коммутатор и катушку. Это гибрид электроники и механики. За
   счет электронных элементов этот узел надёжнее и экономичнее. Датчики здесь
   заменены кулачками, подсоединяются они просто. Конструкция удобна — ведь
   когда свитч выходит из строя, можно переключиться на старую катушку. Потом
   запускается кулачковое зажигание.
4. Бесконтактные — самые эффективные устройства. Их параметры намного
   выше показателей коммутаторов другого типа. С началом применения
   электроники производители начали отказываться от контактов — сигналы стали
   передаваться от датчика Холла.

Датчики
сыграли роль в улучшении процесса образования искры — перебои прекратились, погрешность
воспламенения горючего в правом цилиндре уменьшилась. Проблема зависимости угла
опережения от частоты оборотов двигателя осталась, но и она была решена при
помощи микроконтроллерной системы. Устройства, в которые она интегрирована,
получают сигнал с датчика на вход Х1. Здесь его обработкой занимается
микроконтроллер, определяющий момент активации и деактивации катушки.

Кстати, на машинах российского производства
бесконтактники впервые были установлены на ВАЗ 2108.

Разница

Чем коммутатор отличается от маршрутизатора? На первый взгляд, однозначно стоит сказать, что в принципах работы кроются главные отличия этих устройств. Есть довольно интересная аналогия, которая легко объясняет разницу.

Предположим, у нас есть почтовый сервер корпорации. Сотрудник отправил файл, который должен попасть к получателю через внутреннюю или локальную систему доставки. В этом случае свитч является почтовым сервером, а маршрутизатор – локальным.

Что мы имеем? Коммутатор не анализирует содержание почты и её тип. Он хранит список всех работников фирмы, адреса их офисов. Поэтому его главная задача – передать почту конкретному адресату.

В этой всей истории маршрутизатор работает почтальоном по доставке информации людям, которые работают вне компании. Он проверяет содержимое и может самостоятельно менять правила доставки, если найдена какая-то дополнительная информация в письме.

Недостаток маршрутизатора по сравнению с коммутатором кроется в непростом и затратном администрировании. Специалисты, которые работают с этим оборудованием, должны владеть огромным количеством параметров. При этом конфигурация все время должна быть согласована с другой конфигурацией в сети.

В чём разница

Теперь, когда мы знаем основные характеристики и особенности маршрутизатора и коммутатора, выделить их различия несложно:

• коммутатор осуществляет связь между устройствами только одной сети, в то время как маршрутизатор может связывать несколько сетей;
• для маршрутизатора можно настроить правила передачи данных;
• коммутатор не получится подключить к интернету;
• коммутатор использует только LAN-порты, а в маршрутизаторе присутствует как минимум один WAN-порт, обеспечивающий связь с глобальной сетью.

Коммутатор и маршрутизатор — внешне похожие устройства, которые выполняют различные функции. Зная их особенности и функции, нетрудно отличить одно от другого.

Самостоятельный сетевой хаб — вещь почти архаичная, и на смену ему давно пришел коммутатор-свитч. Но чтобы оценить его возможности, иметь представление о работе хаба все же приходится, особенно учитывая, что сегодня он часто бывает составной частью другого оборудования.

Как определить неисправность коммутатора зажигания

Введение в конструкцию автомобиля коммутатора зажигания, особенно на отечественных авто семейства ВАЗ, позволило повысить их надежность. И хотя первым серийным автомобилем с электронной системой зажигания был ВАЗ 2108, подобные устройства стали ставиться на многих других машинах, в первую очередь на классику. Однако использование такого достаточно сложного изделия привело к тому, что найти возникающую неисправность, а также проверить и отремонтировать коммутатор стало возможным по большей части только в условиях специализированных центров.
Внешними признаками, свидетельствующими, что появилась неисправность, могут быть:

1. двигатель не заводится, искры на свечах нет;
2. мотор заводится, но глохнет через несколько минут;
3. мотор работает неустойчиво, если коммутатор заменить на заведомо исправный, дефект устраняется.

Самый простой способ выявить неисправность и проверить коммутатор, как уже отмечено, – установить заведомо исправный. Из-за достаточно низкого качества коммутаторов, поступающих на комплектацию автомобилей семейства ВАЗ, в том числе и ВАЗ 2108, водителям приходится возить с собой дополнительные коммутаторы для замены отказавшего. Однако существует и косвенный принцип оценки, позволяющий проверить работоспособность изделия и выявить его неисправность.

Однако, в некоторых случаях, неисправность зажигания не связана с отказом коммутатора. Надо проверить состояние проводов, в первую очередь контакт с массой и состояние разъемов. Также необходимо проверить датчик Холла.

Появление в конструкции автомобиля, в том числе и отечественного ВАЗ 2108, коммутатора напряжения, явилось закономерным результатом развития системы зажигания. Дальнейшим ее улучшением стало использование сначала двухканальных, а затем многоканальных коммутаторов для повышения эффективности работы.

Мне нравится1Не нравится

Диагностиканеисправностей коммутатора

В 1991 году появились первые отечественные автомобили, конструкция которых, включала коммутатор зажигания. Это новое техническое решение позволило значительно повысить эффективность системы и улучшить общие показатели КПД. Несмотря на то что первыми серийными моделями, имеющими модернизированную систему пуска мотора, были ВАЗ 2108, коммутаторы устанавливают и на более поздние экземпляры, выпущенные при Советском Союзе. Поскольку конструкция классических автомобилей не предусматривает наличия такого механизма, это усложняет процедуру поиска неисправностей при их возникновении. В большинстве случае для ремонта требуется специальное оборудование. Из-за высокой цены, покупать его для разовых проверок нет смысла. Основными признаками поломок коммутатора могут быть:

• Отсутствие искры на свече зажигания, из-за чего не запускается двигатель.

• Самопроизвольное выключение мотора.

• Неустойчивая работа силового агрегата.

Замена исправным налогом. Проверить работоспособность коммутатора можно в домашних условиях. Для этого потребуется проверенный исправный аналог. При наличии изменений в работе двигателя можно будет точно определить состояние первого устройства. Такой метод диагностики является самым распространённым и наименее затратным. Сама деталь не отличается высокой ценой, а наличие запасной позволит всегда устранить поломку в любом месте за несколько минут. Данный способ проверки востребован из-за низкого качества отечественных деталей, которые монтируются на заводе.

С помощью вольтметра. Второй способ проверки коммутатора не требует его демонтажа. Однако такая операция может проводиться только при наличии вольтметра. Процедура выполняется следующим образом:

• Включите зажигание и подключите к детали вольтметр.

• Стрелку на приборе нужно установить посередине шкалы.

• Через несколько минут после подсоединения стрелка должна качнуться вправо. Это происходит из-за автоматического отключения катушки питания при неработающем моторе.

• Если все прошло, как описано выше, коммутатор исправен.

С помощью лампочки. В случае, когда у вас нет вольтметра, проверить работоспособность механизма можно, воспользовавшись контрольной лампой. Включите зажигание, один провод лампы нужно присоединить к массе, а второй подключите к 1 клемме коммутатора. В случае отсутствия поломок спустя некоторое время лампа засветиться.

Возможности и разновидности коммутаторов

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые).

Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например «Layer 3 Switch» или сокращенно «L3 Switch».
Управление коммутатором может осуществляться посредством Web-интерфейса, интерфейса командной строки (CLI), протокола SNMP, RMON и т. п.

Многие управляемые коммутаторы позволяют настраивать дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Многие коммутаторы уровня доступа обладают такими расширенными возможностями, как сегментация трафика между портами, контроль трафика на предмет штормов, обнаружение петель, ограничение количества изучаемых mac-адресов, ограничение входящей/исходящей скорости на портах, функции списков доступа и т.п.

Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство — стек — с целью увеличения числа портов. Например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 90 ((4*24)-6=90) портами либо с 96 портами (если для стекирования используются специальные порты).

Буфер памяти

Для временного хранения фреймов и последующей их отправки по нужному адресу коммутатор может использовать буферизацию.
Буферизация может быть также использована в том случае, когда порт пункта назначения занят.
Буфером называется область памяти, в которой коммутатор хранит передаваемые данные.

Буфер памяти может использовать два метода хранения и отправки фреймов: буферизация по портам и буферизация с общей памятью.
При буферизации по портам пакеты хранятся в очередях (queue), которые связаны с отдельными входными портами. Пакет передаётся на выходной порт только тогда, когда все фреймы, находившиеся впереди него в очереди, были успешно переданы. При этом возможна ситуация, когда один фрейм задерживает всю очередь из-за занятости порта его пункта назначения. Эта задержка может происходить даже в том случае, когда остальные фреймы могут быть переданы на открытые порты их пунктов назначения.

При буферизации в общей памяти все фреймы хранятся в общем буфере памяти, который используется всеми портами коммутатора. Количество памяти, отводимой порту, определяется требуемым ему количеством. Такой метод называется динамическим распределением буферной памяти. После этого фреймы, находившиеся в буфере, динамически распределяются по выходным портам. Это позволяет получить фрейм на одном порте и отправить его с другого порта, не устанавливая его в очередь.

Коммутатор поддерживает карту портов, в которые требуется отправить фреймы. Очистка этой карты происходит только после того, как фрейм успешно отправлен.

Поскольку память буфера является общей, размер фрейма ограничивается всем размером буфера, а не долей, предназначенной для конкретного порта

Это означает, что крупные фреймы могут быть переданы с меньшими потерями, что особенно важно при асимметричной коммутации, то есть, когда порт с шириной полосы пропускания 100 Мбит/с должен отправлять пакеты на порт 10 Мбит/с.

Что такое SAN коммутаторы и как он работает?

Прежде всего, SAN-это специализированная высокоскоростная сеть устройств хранения данных и коммутаторов, подключенных к компьютерным системам. Он физически разъединяет хранилище и хост, позволяя перемещать данные между различными устройствами хранения, обмениваться данными между несколькими серверами, а также быстро и эффективно создавать резервные копии и восстанавливать данные.

Что касается коммутатора SAN (также называемого коммутатором оптоволоконного канала), он является базовым компонентом SAN, который основан на протоколе Ethernet или протоколе оптоволоконного канала. Коммутатор SAN может позволить администраторам настроить избыточность пути в случае сбоя пути от хост-сервера к коммутатору или от массива хранения к коммутатору. Коммутатор SAN проверяет заголовок пакета данных, определяет источник и место назначения вычислительных устройств и отправляет пакет в предназначенную систему хранения.

Коммутатор на скутер

Как правило, в китайских и в большинстве японских скутеров используется система зажигания на основе конденсаторов. Функция конденсатора состоит в том, что после запуска мотора в нем копится энергия, и при достижении необходимого напряжения ток поступает через тиристор в катушку, где преобразовывается в силу, превыщающую входную в 60–200 раз, что и приводит к запуску двигателя скутера.

Типичным представителем устройства для скутера, содержащим в себе накапливающий напряжение конденсатор, является коммутатор «Хонда» Dio AF 34. Преимущество таких приборов в том, что искра вырабатывается всегда одной и той же мощности, что приводит к стабильности процесс запуска двигателя.

Но из-за того, что многие скутеры систему зажигания содержат конструктивно в общей схеме электроснабжения, то в случае ее короткого замыкания или перегрузки коммутатор выходит из строя первым

Поэтому есть смысл при приобретении скутера обратить внимание на те модели, где подключение коммутатора и блок зажигания смонтированы самостоятельной электрической цепью. Риск поломки в этом случае заметно снизится.

Таблицы коммутации

В простом виде таблица коммутации (ТК) состоит из 2-х столбцов. Столбец №1 это порт коммутатора, а 2-ой это МАК-адрес ПК, который подключен к данному порту.

В действительности, таблица выглядит намного сложнее, но чтобы понять принцип действия коммутатора, хватит этих 2-х полей. 

Алгоритм обратного обучения

Чтобы узнать, как коммутатор узнает mac адреса компьютеров, которые подключены к его портам, применяется алгоритм обратного обучения.

Например, есть коммутатор, у него 8 портов. Его только что включили и не знает ничего про ПК, подключенные к нему. Ячейки в таблице коммутации пока пустые, коммутатор принимает все кадры, которые приходят на его порты и проводит анализ заголовка канального уровня. Из заголовка он извлекает адрес отправителя. Коммутатор определяет, что к порту №3 подключен ПК с таким же mac-адресом. И следовательно, записывает этот mac-адрес в ТК.

И так далее, пока вся таблица коммутации не заполнится и коммутатор не будет знать МАК-адреса всех ПК, подключенные к его портам.

Сетевой мост

Чтобы отправить кадры внутри коммутаторов, применяется алгоритм прозрачного моста. Мост — был до коммутаторов, это спец устройство, используется для объединения нескольких сетей классического ethernet. Если в сети классического интернета будет подключено большое количество ПК, то возникнут коллизии и данные будут передаваться с низкой скоростью. 

Мосты нужны для того, чтобы разделить крупные сети на несколько маленьких, внутри которых намного меньше возникало коллизий и информация передавались с большей скоростью. Мост был подсоединен к 2-м или нескольким сегментам классического изернет, принимал все кадры, которые передаются, но передавал их в другую сеть только в том случае, есть они предназначались для компьютера из другой сети. 

Есть несколько видов мостов, но для коммутаторов выбрали режим работы прозрачного моста. Прозрачный мост, он незаметен для сетевых устройств. У него нет своего макадреса и ему не нужна настройка.  Вы можете подключать к нему ПК и информация будет немедленно передаваться в отличие от коммутатора. Маршрутизатору нужны конфигурации для каждого порта. В маршрутизаторах необходимо прописать ip адрес, и настроить таблицу маршрутизации. 

Алгоритм прозрачного моста

Например, таблица коммутации заполнена и коммутатор знает мак адреса компьютеров, подключённые к его портам. Коммутатор принимает кадры, проводит анализ заголовка канального уровня и извлекает оттуда адрес получателя. Он ищет этот мак-адрес в таблице коммутации, в нашем случае на картинке ниже, компьютер с таким мак адресом подключен к порту № 2. 

Следовательно, кадр передается на порт №2, где и есть получатель, а не на все порты, как это делает концентратор. 

Если пришел кадр с адресом получателя, а этого адреса нет в таблице коммутации. То коммутатор работает по такой же схеме, как и концентратор.

Передает кадр на все порты, кроме того порта откуда этот кадр поступил, надеясь, что к какому-нибудь из этих портов подключен компьютер получателя, просто по каким-то причинам он еще не передавал данные и поэтому его мак адреса нет в ТК. 

Выводы

Большинство компаний стараются модернизировать свою сеть, поэтому меняют устаревшее оборудование на свитч между маршрутизаторами и сетями. Новые устройства помогают улучшить производительность, а их устаревшие «коллеги» продолжают работать над безопасностью.

Настройка маршрутизатора и коммутатора — дело непростое. Обычному пользователю сюда вообще лучше не лезть. При настройке домашней сети приезжают специалисты, которые устанавливают это оборудование и параллельно его настраивают. Процесс этот непростой. Он индивидуальный для каждого провайдера и конкретной сети.

Если случаются какие-то сбои, то нужно обращаться к интернет-провайдеру, поскольку если произошли проблемы с настройкой, то без него вам не справиться.

Роутер предназначен для организации локальной сети и одновременно предоставляет доступ к интернету. В то же время коммутатор, иначе именуемый как свитч (switch), предназначен для организации локальной сети. Таким образом, при организации сети дома или в офисе, подключение к интернету осуществляется средствами роутера. Рассмотрим вначале их основные отличия, а потом разберем отличия коммутации и маршрутизации пакетов.