Коммутаторы уровня доступа, распределения, ядра
Сетевое оборудование структурировано по модели OSI, которая включает 7 уровней. Более подробно об этом мы говорили в соответствующем материале. Однако чаще остальных в большинстве инструкций упоминают следующие уровни:
О том, что это значит, мы поговорим в этой статье.
Что такое «уровни управления коммутаторов»?
Трехуровневая модель сети впервые была предложена инженерами компании Cisco. Смысл этой модели состоит в том, чтобы объединить все устройства в архитектуре сети в группы по древовидному принципу. Если представить, что уровни доступа — это дерево (возможно, это звучит забавно, но древовидная структура почитается всеми сетевыми специалистами), то:
Так легче ориентироваться в уровнях, подуровнях и прочих хитросплетениях сетевого администрирования.
Такая иерархия в больших и сложных сетях позволяет распределять устройства по отдельным кластерам, согласно их функциям и техническим возможностям, а также упрощает контроль их работы. Трафик при этом передается от нижестоящего узла на вышестоящий, маршрутизируется и направляется по конечному адресу. По сути такая система служит огромным приемно-сортировочным пунктом, который вначале стремится к централизации данных, а затем рассылает пакеты по запрашиваемым портам-адресатам.
Коммутаторы уровня ядра
Основная задача такого оборудования — обеспечить быструю и безотказную транспортировку огромного объема трафика. Само собой, без задержек. Также предварительно надо озаботиться настройкой ACL и маршрутизации в целом, иначе поток сильно замедлится.
Зачастую при проблемах с пиковой производительностью приходится сжимать зубы и полностью менять сетевую инфраструктуру на более мощную. Классическим расширением тут не отделаешься, поскольку 8 портов по 100 Мбит + 8 портов по 100 Мбит будут на голову хуже 4 портов по 1 Гбит. И не забывайте про резервное кольцо на всякий случай.
Сетевые устройства уровня ядра зачастую работают по принципу VLAN на один узел Distribution-уровня. А это еще кто такие? А вот сейчас познакомим.
Коммутаторы уровня распределения (агрегации)
Говоря простым языком — распределители трафика между VLAN-сетями с последующей фильтрацией по ACL-протоколу. Такие устройства ориентированы на описание политики сети для конечного потребителя. Они же формируют широковещательные потоки Broadcast и Multicast-доменов и рассылок. Ваше IPTV — их рук дело.
Здесь периодически используют статические маршруты на базе динамических протоколов. Нередко можно встретить устройства распределения трафика с внушительной емкостью SFP-портов, которые одновременно являются и портами расширения (дополнительные устройства, объединение в кластер), и инструментом для использования связей с коммутаторами уровнем ниже. С их же помощью определенное число узлов объединяют в кольцо.
А еще подобные коммутаторы нередко встречаются с функционалом L2+ (L3 Lite) и принципом калибровки «VLAN каждого сервиса соответствует одному узлу Access».
Как вы понимаете, мы подобрались к третьей категории устройств
Access-коммутаторы (уровня доступа)
Эти устройства созданы для того, чтобы к ним подключались сами пользователи. Вы наверняка встречали маркировку DSCP, но не знали, что она значит. Все просто: трафик, маркированный меткой DSCP, приходит как раз от абонентов, чтобы его было легче отслеживать.
Зачастую это классические коммутаторы L2 (реже — L3) с классическим принципом настройки:
Как определить подходящее устройство
Вы уже поняли, что корпоративная сеть делится на три уровня. Преимущества такого подхода — оптимизация расходов, грамотный выбор оборудования L2 и L3 (иногда L2+). Если стоит выбор между уровнями, спросите себя, где оно будет стоять. Если компания небольшая, то выбор L2 очевиден.
Большая сеть по умолчанию должна быть надежной, так что здесь использование коммутаторов L3 — вопрос надежности. При этом устройство должно поддерживать VLAN, ACL и QoS.
Коммутаторы ядра по умолчанию бывают третьего уровня, при этом зачастую комплектуются жирными пропускными Ethernet-каналами:
Они не гоняют пакеты. Скорее выполняют роль меж-виртуальной маршрутизации:
Иными словами — делают все для максимальной скорости передачи под предельными нагрузками. Нередко на «ядерные» коммутаторы ложится и защита от DDoS с использованием протоколов третьего уровня. А потому такие устройства должны быть максимально отказоустойчивыми.
Коммутаторы уровня доступа, распределения, ядра
Что такое коммутатор уровня доступа и зачем он нужен вашей сети?
У интернет-сетей есть своя иерархия: трёхуровненвая модель, которая часто используется в промышленности. Она разделяет сети на три уровня: уровень доступа, агрегации и ядра. Каждый из них выполняет свою функцию. Мы расскажем о коммутаторах уровня доступа.
Если говорить о сети провайдера, то получается следующее:
Коммутатор уровня доступа – единственный, который напрямую взаимодействует с устройствами конечного пользователя. Именно от него тянутся кабели в наши квартиры, а, значит, он имеет самую высокую плотность портов среди всех типов коммутаторов. Но при этом – у него самая низкая пропускная способность на порт. Если коммутатор ядра и агрегации используют оптоволокно и передают от 10 до 100 Гбит/с, то устройства уровня доступа имеют медное покрытие и скорость от 10 до 1000 Мбит/с.
Особенности коммутатора уровня доступа
Коммутатор уровня доступа облегчает подключение устройств конечных узлов (ПК, модемы, принтеры и IP-телефоны) к сети. У них есть некоторые функции, которые не нужны устройствам верхнего уровня. К примеру, многие современные коммутаторы уровня доступа поддерживают Power over Ethernet. Эта технология позволяет питать электричеством некоторые удалённые устройства с помощью интернет-кабеля. Так работают камеры безопасности, IP-телефония и точки доступа беспроводных сетей.
Также коммутаторы уровня доступа лучше взаимодействуют с конечными устройствами с точки зрения безопасности. Коммутатор Hp 5130 48g имеет технологию проверки подлинности на основе 802.1X и MAC, встроенные непосредственно в его программное обеспечение. 802.1X – позволяет проверять не устройство, но пользователя (т.е. если ваш компьютер украдут, вор не сможет использовать сеть).
Пригодится ли коммутатор уровня доступа в быту?
Теперь мы знаем об иерархии сетей и для чего нужен коммутатор доступа, но можем ли мы использовать его дома?
Если у вас есть сеть VLAN (виртуальная локальная сеть) или вы собираетесь ее подключить; если к сети подключено более двухсот устройств; если у вас есть подсети, подключенные через роутер – да, вам идеально подойдёт коммутатор уровня доступа. В проблемных ситуациях лучше обратиться за помощью к специалистам, чтобы получить исчерпывающую консультацию по проблеме.
Коммутаторы Cisco для небольших предприятий
Прошло время долгих изысканий на тему, нужна ли типовому среднему бизнесу ИТ-инфраструктура корпоративного класса?
Статья для тех, кто дал себе ответ: «Да, нужна» и кому интересно, как правильно сделать выбор компонентов на базе решений Cisco.
В ходе статьи мы разберемся, какие именно модели коммутаторов Cisco наиболее актуальны для типовых задач небольших предприятий. При этом, мы сузим круг до компаний со штатом порядка 250 человек.
Основное внимание будет уделено выбору сетевой инфраструктуры как необходимому фундаменту для дальнейшего роста ИТ.
Рассмотрим, в чем состоят отличия современных линеек коммутаторов Cisco и как эти отличия вписываются в архитектуру Cisco «Сети без границ».
В итоге будет определен узкий круг конкретных моделей, которые по праву можно считать универсальными и самыми распространенными в своем классе.
Все ИТ-департаменты разные, и развиваются они по-разному, однако часто приходят к одному и тому же
Кто-то остановился на однажды созданной ИТ-инфраструктуре, за годы разросшейся до «зоопарка всего-всего», что нажито и жалко выбросить.
Другие же оценили полезность инвестиций в ИТ и строят все с нуля, понимая, как эффективность ИТ положительно отразится на бизнесе предприятия в целом.
Основной кирпичик любой ИТ-инфраструктуры — сеть
Сетевая инфраструктура позволяет связать людей, занятых общим делом, на любом расстоянии, обеспечить их совместную работу и доступность общих ИТ-ресурсов. Эффективность любого сотрудника напрямую зависит от работоспособности сети. А последнее уже зависит от множества факторов: от знаний и мотивации ближайшего сисадмина до объективных возможностей сетевого оборудования. Мы рассмотрим только ту часть, которая подлежит объективной оценке, — сетевое оборудование.
«Почему Cisco?»
Для корпоративных сетей Cisco — уже давно безоговорочный эталон. Поэтому в блоге Cisco на Хабре мы выпустим часть «Почему Cisco?», оставив ее для других мест.
С чего начинается сеть?
Для пользователей сеть — понятие абстрактное. В ближайшей своей материализации это розетка/порт на стене, куда подключен системный блок компьютера и/или IP-телефон. С другой стороны, это оборудование, которое позволяет всем пользователям работать в единой сети. Такую функцию выполняют коммутаторы доступа.
Коммутаторы доступа Cisco
Среди множества линеек коммутаторов, которые предлагает Cisco (рисунок 1), небольшим компаниям стоит обратить внимание на самую распространенную серию Catalyst 2960.
Рисунок 1. Решения Cisco по коммутации для кампусной сети
Коммутаторы этой серии существуют уже много лет и заслужили признание пользователей благодаря хорошему соотношению цены, качества и функциональности. Базового набора функций коммутаторов этой линейки вполне достаточно для большинства задач небольшого предприятия. «Базовый» – по сравнению с другими линейками коммутаторов Cisco. Если же сравнивать с функциональностью ближайших конкурентов, то смело можно говорить, что такой «базовый» функционал сравним с «продвинутым» от других производителей. Cisco всегда делает фокус на доступности высоких технологий рядовым потребителям.
Где функциональности коммутаторов линейки не хватит — всегда можно добавить необходимое количество устройств старших линеек. Так обычно и поступают на большинстве предприятий.
100 Мбит/с
Современные коммутаторы 100 Мбит/с представлены линейкой Catalyst 2960 Plus. Их существенное преимущество — низкая цена. Из полезных функций у этой серии отсутствует возможность стекирования.
На рисунке 2 изображён внешний вид коммутаторов этой серии.
Рисунок 2. Cisco Catalyst 2960 Plus series.
Наиболее востребованные модели этой линейки: WS-C2960+24PC-L и WS-C2960+48PST-L. Порты доступа 100 Мбит/с, два аплинка (медь/оптика) по 1 Гб/с, питание по витой паре (Power over Ethernet), прошивка LanBase — все, что необходимо для нормальной работы.
Особое внимание стоит также обратить на коммутатор WS-C2960+24LC-L. Питание по витой паре (PoE) он может отдавать всего на 8 портов, но и стоит он значительно дешевле. Это вариант для тех, кто не уверен, нужна ли ему поддержка PoE. Либо уверен, что понадобится не более 8 портов. Выбирать коммутатор без PoE «на вырост» с перспективой службы на ближайшие несколько лет я бы не советовал. Исключение может составлять только вполне осознанный случай такой необходимости. Иначе придется искать, куда и как подключить и куда спрятать блок питания к IP-телефону, IP-камере, Wi-Fi-точке доступа, тонкому клиенту VDI и т. д.
Коммутаторы C2960 c прошивкой LanLite аппаратно отличаются от своих собратьев с более функциональной LanBase. Апгрейд от LanLite до Lanbase не возможен.
LanLite стоит дешевле за счет жестко ограниченного набора функций. Так, например, технологии аутентификации на порту (trustsec) и управления медиапотоками (medianet) на коммутаторах с LanLite полноценно работать не смогут. Уменьшено количество VLAN и других довольно важных характеристик. LanLite — это просто switch-port от Cisco.
Для современных сетей я бы не рекомендовал рассматривать модели LanLite, так же, как и линейку Cisco SMB. Это крайние варианты компромисса цены и функциональности.
1 Гбит/с
Тех, кому не хватает 100 Мбит/с на порту доступа, должна заинтересовать новая линейка Catalyst 2960-X. Коммутаторы этой линейки оснащены портами доступа 1 Гб/с, четырьмя медными или оптическими портами 1 Гбит/с для аплинков (или 2 х 10 Гбит/с). Все они поддерживают стекирование.
Более подробно хотелось бы остановиться на коммутаторах Catalyst 2960-XR. Они оснащены резервным блоком питания и поддерживают базовые функции маршрутизации (коммутатор L3, прошивка IPLite).
Поэтому всем, кому нужен коммутатор 1 Гбит/с со стекированием до 8 устройств (например, чтобы от всех восьми пустить только два аплинка), с поддержкой питания по витой паре (РоЕ) и базовыми функциями L3, стоит обратить внимание на модель WS-C2960XR-48FPS-I.
Компактные коммутаторы
Ознакомившись с ценообразованием, можно убедиться, что всегда выгоднее брать 48 портов, нежели 24 и меньше. Это будет дешевле в пересчете на порт, удобнее с точки зрения управления, а также они занимают меньше места в стойке. Но бывают случаи, когда 8 или 12 портов вполне достаточно. К примеру, когда один кабинет или два соседних. Или отдельно стоящее здание, к которому необходимо дотянуть сеть.
Для таких случаев полезными будут коммутаторы Catalyst Compact. Это коммутаторы L2 (на базе Catalyst 2960) или L3 (на базе Catalyst 3560), поддерживающие PoE на портах доступа и способные запитываться по PoE через аплинки.
На рисунке 3 изображён внешний вид коммутаторов этой серии.
Рисунок 3. Cisco Catalyst 2960C/3560C Compact series.
Симпатичный белый корпус, бесшумная работа, отсутствие необходимости искать розетку делают эти коммутаторы отличным выбором для офисных помещений:
WS-C3560CPD-8PT-S (8-ports) L3
WS-C2960CPD-8PT-L(8-ports) L2
WS-C2960C-12PC-L (12-ports) L2
Они помогут быстро развернуть сеть в любом помещении — от переговорной до конференц-зала, а также дадут дополнительные 100 метров покрытого медным кабелем расстояния (экономия на оптических подключениях).
Коммутаторы агрегации
250 человек — это не меньше шести коммутаторов (5 х 48 = 240). Их, конечно же, можно все соединить между собой и создать единую сеть. Но чаще всего так не делают. Причины тому — в основах дизайна современных сетей, что выходит за рамки данной статьи.
Как правило, эти шесть (или более) коммутаторов подключаются к выделенному коммутатору агрегации, который обеспечивает связанность всех коммутаторов сети. Также есть возможность построить отказоустойчивую схему на уровне агрегации, добавив еще один коммутатор. Это вполне оправданная инвестиция, так как такой узел будет единой точкой отказа для 250+ человек (рисунок 4).
Коммутаторы агрегации дают возможность сэкономить на наборе дорогих функций (например, L3), применив их только один раз на уровне агрегации и не применяя на коммутаторах доступа.
Рисунок 4. Схема включения устройств уровня доступа в сеть.
Исторически многие годы типовыми устройствами агрегации были коммутаторы серии Catalyst 3750. Они и сейчас не утратили своей актуальности, но новые линейки с более мощным железом и значительно большим набором функций стоят столько же. Соответственно, рекомендуем для уровня агрегации следующие модели:
WS-C3650-24PS-E для агрегации медных подключений (рисунок 5).
Рисунок 5. Cisco Catalyst 3650 series.
WS-C3850-24S-S для агрегации медных и оптических подключений (рисунок 6).
Рисунок 6. Cisco Catalyst 3850 series.
Ядро 10G?
Здесь однозначный выбор — Catalyst 4500-X (рисунок 7). Это весьма производительный 1RU коммутатор с 16, 24, 32 1G/10G портами на борту и возможностью расширения модулями по 8 портов.
Рисунок 7. Cisco Catalyst 4500Х series.
Заслуживает внимание модель WS-C4500X-24X-ES: 24 sfp-порта 1/10G и прошивка Enterprise services — вот все, чего вполне хватит для агрегации и/или ядра сети.
Коммутаторы этой серии могут быть собраны в одно виртуальное устройство посредством технологии VSS. Набор функций сравним с модульными коммутаторами серии Catalyst 4500E.
Модульный?
Там много чего интересного: архитектура Instant Access, сервисные модули, производительность. Но это тема отдельной статьи.
Модели, которые можно считать современными, оптимальными и универсальными для своего класса задач
Коммутаторы уровня доступа, 100 Мбит/с:
● WS-C2960+24PC-L (24-ports) L2
● WS-C2960+48PST-L (48-ports) L2
Коммутатор уровня доступа/агрегации, 1 Гбит/с:
● WS-C2960XR-48FPS-I (48-ports) L3
Коммутаторы уровня доступа, компактные:
● WS-C3560CPD-8PT-S (8-ports) L3
● WS-C2960CPD-8PT-L (8-ports) L2
● WS-C2960C-12PC-L (12-ports) L2
Коммутатор уровня агрегации, 1 Гбит/с:
● WS-C3650-24PS-E (24-ports) L3
● WS-C3850-24S-S (24-ports) L3
Коммутатор уровня ядра, 1/10 Гбит/с:
● WS-C4500X-24X-ES (24-ports) L3
Модульные коммутаторы уровня агрегации/ядра, 1/10 Гбит/с:
● WS-C4503E-S7L+48V+ (48+ ports) L3
● WS-C4506E-S7L+96V+ (96+ ports) L3
Конечно же, список неполный и не исчерпывающий.
Для большинства небольших предприятий он может стать хорошим началом для выбора конкретных моделей под свои специфические задачи.
В этом вам всегда готовы помочь специалисты Cisco, а также наши партнеры.
Приобрести продукцию Cisco или узнать информацию о ценах можно у партнеров Cisco в России и в Украине.
Они помогут подобрать и реализовать лучшее решение для вашего бизнеса.
Коммутаторы ядра сети — что это такое, для чего нужны и как выглядят
О периферийных устройствах написано достаточно много. Это и понятно, потому что большое число задач требует разнообразный парк оборудования: точки доступа, коммутаторы уровня доступа, межсетевые экраны и так далее.
В случае с корпоративной ИТ инфраструктурой все эти компоненты работают на «нижних этажах», обеспечивая доступ пользователей и конечных устройств к сети.
А вот про уровень ядра сети сказано довольно мало. Причина вполне понятна — больших организаций меньше, чем маленьких, поэтому крупных корпоративных сетей также меньше. Попытаемся восполнить этот пробел. Для начала расскажем об общих чертах и потом перейдём к конкретным моделям (описанию и вариантам использования). Помимо общих принципов, разберём конкретные модели по винтикам, (в том числе и буквально — отверткой), чтобы посмотреть, что и как устроено.
Попробуем расколоть этот орешек знаний, чтобы добраться до ядра.
Вступление
Как мы уже писали ранее в статье «Коммутаторы L2, L2+ и L3 — что, когда, куда, откуда, как, зачем и почему?» — корпоративную сеть можно условно разделить на три уровня:
Рисунок 1. Уровни корпоративной сети
Коммутаторы ядра находятся в самом центре корпоративной сети и обеспечивают общую коммутацию (а если необходимо, то и маршрутизацию), связывающие все остальные сегменты.
Разумеется, нельзя каждый уровень рассматривать отдельно от предыдущего.
Общее увеличение трафика на уровне доступа ведёт к дополнительной нагрузке на коммутаторы уровня распределения, что в итоге влияет на загрузку ядра. Разумеется, возможны ситуации, когда всплеск трафика происходит локально в рамках одного сегмента (в переделах одного коммутатора уровня агрегации или даже уровня доступа). Но если имеется общая тенденция к росту трафика и передаваемых объёмов, это всё равно приводит к повышению нагрузки на ядро сети.
Поэтому важно учитывать не только сиюминутные потребности, но и что ждёт в будущем.
Особенности нагрузки в ядре сильно отличаются от нагрузки на уровне доступа. Если коммутатор уровня доступа привязан к работе пользователей (которых может попросту не быть в офисе), то на коммутаторе ядра будет присутствовать трафик обмена данными между серверами, СХД, облачными системами для резервного копирования и т.д. Поэтому коммутаторы ядра необязательно самые быстрые, но уж точно самые надёжные, рассчитанные на долговременную загрузку
Важный нюанс — уровень ядра наиболее критичен к простоям при выполнении технических работ. Выключение и замена одного коммутаторов уровня ядра приводит к бездействию большого числа участников сетевого обмена. Поэтому желание сократить число и продолжительность таких «остановок» вполне объяснимо. Для этого необходимо: во-первых, выбрать оптимальную архитектуру будущей сети, во-вторых, подобрать наиболее подходящие коммутаторы ядра.
Примечание. Учитывая массовый характер закупок, особенно при развёртывании сети с нуля, ошибка при выборе коммутаторов уровня распределения/агрегации и даже уровня доступа тоже может обернуться значительными финансовыми потерями. И хотя масштабы «катастрофы» принято оценивать по количеству простаивающих узлов за выбранный промежуток времени, к выбору оборудования для «младших» уровней следует подходить не менее ответственно.
Особенности коммутаторов ядра
Как уже было сказано выше, в ИТ инфраструктуре корпоративной сети коммутаторы уровня ядра являются центральным звеном, который объединяет другие сегменты (обычно уровня агрегации/распределения, реже — уровня доступа). Через ядро проходит большая часть от всего трафика между клиентами, серверами, Интернет и так далее.
Поэтому главное «умение» ядра сети — не падать при максимальной загрузке. Этот уровень всегда состоит из высокоскоростных коммутаторов и маршрутизаторов, производительных и отказоустойчивых. Немаловажную роль играет «железо», в том числе характеристики коммутирующей матрицы, производительность процессора или контроллер.
Примечание. «Универсалы vs узких профи» Существует мнение, что для высокоскоростной передачи трафика, коммутаторы ядра не должны выполнять какие-либо манипуляции с пакетами, такие как маршрутизация между VLAN, ACL (Access Control List) и так далее — в такой архитектуре все эти функции возложены на коммутаторы уровня агрегации/доступа. Однако построить идеальную инфраструктуру и уложиться в выделенный бюджет удаётся далеко не всегда. Часто на практике используется некий смешанный вариант, при котором уровень ядра и уровень агрегации/доступа является неким общим уровнем «ядра+распределения». Разумеется, с точки зрения классической архитектуры это выглядит как вопиющее отступление от правил, зато с финансовой стороны — вполне разумно.
А теперь кратко, просто и понятными словами
Проще говоря, коммутаторы уровня ядра — это очень надёжные производительные коммутаторы L3 или L2+, которые могут выполнять те или иные задачи, но главное — устойчивая передача трафика. Ниже мы подробно остановимся на некоторых нюансах.
Производительность
Как уже было сказано выше, скорость пересылки пакетов и ёмкость коммутации — важные характеристики для коммутатора ядра в корпоративных сетях. Ядро должно обеспечивать требуемую скорость и пропускную способность.
Хорошая новость — трафик не берётся из ниоткуда. То есть, зная кого, чего и сколько вы собираетесь подключить к сети и какой «толщины» будут внешние каналы, можно спрогнозировать верхнюю и нижнюю цифры по загрузке ядра сети. А дальше уже дело за выбором оборудования.
Разумеется, корпоративная жизнь порой подбрасывает сюрпризы вроде рождения новых бизнес-подразделений «с нуля» или построения новых сегментов вроде приватных облаков. Поэтому резервировать от 20 до 35% запаса производительности «на вырост» и такой же резерв по количеству портов для ядра сети — это совсем неплохая идея. Как было сказано выше, обосновать остановку или временное замедление в работе практический всей корпоративной сети, чтобы заменить коммутатор в ядре — та ещё задачка.
Надёжность оборудования
При проектировании ядра уделяют больше внимания избыточности по сравнению с другими уровнями. Вроде всё понятно: зачем и почему, но давайте посмотрим более детально.
Как было сказано выше, нагрузка на коммутаторы уровня ядра имеет другой характер, нежели уровня доступа. Соответственно, температурное воздействие тоже выше, и самое главное — держится на одной отметке. И это должно учитываться при проектировании системы охлаждения.
Ещё один важный нюанс — электропитание. Наличие двух источников питания — не роскошь, а необходимость. Разумеется, можно использовать дополнительные «хитрые» внешние модули АВР (Автоматический Ввод Резерва) или SmartPDU, которые позволяют переключить подачу энергии на резервную линию, даже если на самом устройстве один блок питания. Но что будет с ядром сети, если единственный блок питания внутри коммутатора выйдет из строя? Нужно ли это проверять?
При наличии второго блока питания, когда один из них выходит из строя, другой немедленно берёт на себя все функции по обеспечению энергоснабжения. То есть стандартная схема: Active-Passive вполне пригодится.
Многое зависит от производителя блока питания и элементной базы. Если внутри всё сделано непонятно из чего и непонятно как — наверное, вообще не стоит устанавливать подобное оборудование, а уж в ядро сети — тем более.
Устойчивость к атакам и пиковым нагрузкам
Поскольку коммутаторы ядра являются центром сети, они должны уметь не только быстро перебрасывать Ethernet кадры, но и обладать расширенной защитой от DDoS с использованием протоколов уровня 2 и 3. И дело тут не только в «злобных хакерах». Криво работающее сетевое приложение может «навести шороху» не меньше, нежели «тёмные рыцари клавиатуры».
Кроме защиты от атак, сама по себе возможность работы при пиковых нагрузках является важной характеристикой. Обычно советуют избегать таких конфигураций, как дотошные списки доступа и фильтрация пакетов, особенно на фоне деградации производительности. Но в любом случае запас по мощности не повредит.
Стек и масштабирование. Агрегирование каналов.
Разумеется, ситуация, когда из-за проблемы с центральным коммутатором не работает крупный сегмент, а то и вся корпоративная сеть — мало кого устраивает. Чтобы избежать ситуаций, когда одно-единственное устройство объединяет большое число подключений и в случае выхода из строя ничто не может взять на себя его функции — используют резервирование и объединяют сетевое оборудование в стек.
Стек — это соединение нескольких физических коммутаторов в один «супер-коммутатор», когда при выходе одного из физических устройств отказоустойчивая схема продолжает работать.
Однако на одной только отказоустойчивости свет клином не сошёлся. Рано или поздно сеть разрастётся и возникнет дефицит вычислительных ресурсов и свободных портов. Даже если вначале были закуплены коммутаторы с хорошим запасом по портам и мощности, всё равно рано или поздно придётся проводить модернизацию. Стек коммутаторов даёт нам возможность добавить в ядро новые устройства, не снимая с эксплуатации старые.
Например, серия XGS4600 поддерживает стек до 4 коммутаторов, а XGS3700 — до 8. Проще говоря, если у вас в ядре присутствует, допустим два коммутатора XGS4600-52F, вы можете удвоить их количество, доведя их число до 4, не прерывая работу сети.
Также полезным выглядит использование отказоустойчивых протоколов, например, VRRP для построения отказоустойчивой схемы маршрутизации.
Крайне важно, чтобы остальные участники сетевого обмена не теряли связь с ядром. Для этого используется агрегирование каналов, когда несколько физических портов на коммутаторе уровня агрегации/распределения объединяются в общий UPLink и подключаются к двум портам на коммутаторах уровня ядра. Таким образом при обрыве подключения на одном из портов, связь всё равно не теряется.
«Quality of Service» (QoS) — является важной функцией, позволяющей обеспечить стабильное прохождение определённых типов трафика. Например, на современных предприятиях требуется видеоконференцсвязь. Такой трафик требует непрерывной передачи голоса и видеоданных, в отличие, например, от просмотра текстовых страниц в формате html. Ещё один пример — резервное копирование, когда данные идут плотным потоком и необходимо успеть всё передать за короткое «окно бэкапа». В таких случаях выручает использование системы приоритетов и ограничение полосы пропускания. То есть — QoS.
Благодаря QoS коммутаторы ядра получают возможность предоставлять разную полосу пропускания различным приложениям в соответствии с характеристиками. По сравнению с трафиком, который не так требователен к полосе пропускания и задержкам во времени (например, электронная почта), критический трафик получит более высокий приоритет, и будет передаваться с высокой скоростью и гарантированно низкой потерей пакетов.
Управление
Для описания основных принципов работы с коммутаторы ядра сети очень даже подходит известная пословица: «Работает? Не трогай!».
Но бывают ситуации, когда трогать нужно, например, при модернизации всей сети, подключения дополнительных сегментов и так далее.
И, разумеется, необходимо вовремя получать данные о работе сетевого оборудования.
Поэтому коммутаторы ядра сети поддерживают различные методы контроля и управления, начиная от SNMP и заканчивая подключением консоли.
Также полезно иметь выделенный порт управления (не объединяемый с передачей данных), который можно подключить в отдельный VLAN или даже коммутатор. Помимо повышения уровня безопасности, это позволяет упорядочить архитектуру сети и сохранить возможность управления даже при резком возрастании трафика через ядро.
Ниже идут описания и ТТХ конкретных моделей от Zyxel. Если не любите, когда производитель в своём же блоге описывает спецификации и возможности своих же устройств и считаете это «сплошной рекламой» — можно сразу перейти в следующий раздел: «Подведение итогов и рекомендации».
Рассмотрим на конкретных моделях
В качестве примера мы выбрали линейку коммутаторов, предназначенных для уровней ядра и агрегации/распределении. Откуда такое двойное назначение? Всё зависит от целей и задач, в первую очередь от архитектуры корпоративной сети. Бывают ситуации, когда на коммутаторы уровня агрегации/распределения ложится нагрузка, сопоставимая с уровнем ядра сети. Например, если активно используется маршрутизация между VLAN, списки доступа (ACL), фильтрация трафика и так далее.
Запас мощности и широкий набор возможностей в любом случае не помешает.
О каких моделях речь?
На сегодняшний день линейка XGS4600 насчитывает 3 коммутатора: XGS4600-32, XGS4600-32F, XGS4600-52F. Основное различие между ними — в количестве и конструкции портов. Ниже приводится таблица, в которой указаны основные различия и общие моменты.
| Характеристика | XGS4600–32 | XGS4600–32F | XGS4600–52F |
|---|---|---|---|
| Общее число портов | 32 | 32 | 52 |
| Gigabit SFP | — | 24 | 48 |
| 100/1000 Mbps | 24 | — | — |
| Gigabit combo (SFP/RJ‑45) | 4 | 4 | — |
| 10-Gigabit SFP+ | 4 | 4 | 4 |
| Производительность коммутации (Gbps) | 136 | 136 | 176 |
| Скорость пересылки пакетов (Mpps) | 101.1 | 101.1 | 130.9 |
| Буфер пакетов (байт) | 4 Мбайт | 4 Мбайт | 4 Мбайт |
| Таблица MAC-адресов | 32 Кбайт | 32 Кбайт | 32 Кбайт |
| Таблица пересылки L3 | Макс. 8 тыс. записей IPv4; Макс. 4 тыс. записей IPv6 | Макс. 8 тыс. записей IPv4; Макс. 4 тыс. записей IPv6 | Макс. 8 тыс. записей IPv4; Макс. 4 тыс. записей IPv6 |
| Таблица маршрутизации | 12 тыс. | 12 тыс. | 12 тыс. |
| Число IP интерфейсов | 256 | 256 | 256 |
| Flash/RAM | 64 Мб / 1 Гб | 64 Мб / 1 Гб | 64 Мб / 1 Гб |
Ниже мы кратко опишем, почему эти коммутаторы пригодны для использования в качестве ядра сети.
Стек и High Availability
С помощью одного или двух слотов 10-Gigabit SFP+ можно объединить в физический стек до 4 коммутаторов. Также поддерживается динамическая маршрутизация для упрощения обмена данными между подсетями. Эта функция очень удобна для больших отелей, университетов и других компаний, где используется сложная сетевая инфраструктура. Для коммутаторов серии XGS4600 можно приобрести дополнительную лицензию с поддержкой протоколов OSPFv3 и RIPng для динамической маршрутизации IPv6.
XGS4600 Series оборудован гигабитными портами и четырьмя интегрированными слотами 10-Gigabit SFP+.
Другие меры обеспечения надёжности
Помимо объединения в стек, коммутаторы серии хранят два файла конфигурации и два образа микропрограммы. Это своего рода защита от случайных сбоев. Представьте, что закачанный файл микропрограммы оказался повреждён при передаче по сети. Наличие второго файла позволяет решить эту проблему «без лишней крови», просто перезагрузив устройство с рабочей прошивкой.
Примерно такой же алгоритм восстановления, если изменения конфигурации оказались «несовместимы с жизнью». Просто подгружаем другой файл — и «дело в шляпе».
Схема питания — два независимых блока
XGS4600 Series поддерживает резервирование питания по схеме Active-Standby. В случае выхода из строя основного источника питания коммутатор будет работать от резервного источника питания.
Сами блоки питания — от известного производителя DELTA Electronics.
А что с «железом»?
Разумеется, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать (а ещё лучше пощупать своими руками). И мы прямо в офисе вскрыли две модели чтобы посмотреть, что внутри.
Ниже прилагаем несколько фотоснимков, сделанных прямо в офисе Zyxel Россия.
Интересная информация. Zyxel не пытается «поймать» своих клиентов на мелочах. «Хитрые» пломбы, болтики из мягкой стали (у которых шлицы повреждаются даже при самом аккуратном откручивании), голографические наклейки и прочие «уловки» с целью лишить потребителя гарантийного обслуживания — это всё не нужно.
Рисунок 2. Коммутаторы серии XGS4600, вид спереди: вверху — XGS4600-32F, снизу XGS4600-32
Рисунок 3. Коммутаторы серии XGS4600, вид сзади: вверху — XGS4600-32F, снизу XGS4600-32.
Во всех моделях, предназначенных для ядра — два блока питания.
Рисунок 4. Внутреннее устройство коммутатора XGS4600-32.
Правильная компоновка и аккуратный монтаж плат и разъёмов очень важны. У производителя не должно возникать желания «впихать невпихуемое» в небольшой корпус.
Присутствуют мощные радиаторы и блок из трёх вентиляторов. Для коммутаторов ядра сети важно иметь хорошее охлаждение.
Рисунок 5. Коммутатор XGS4600-32 — блоки питания.
Рисунок 6. Коммутатор XGS4600-32. Фрагмент материнской платы с микросхемами памяти.
Рисунок 7. Крупным планом.
Рисунок 8. Внутреннее устройство коммутатора XGS4600-32F.
Рисунок 9. Блок питания коммутатора XGS4600-32F.
Рисунок 10. В правой части расположены UPLINK, порт MGMT для управления коммутатором и консольный порт.
Обратите внимание на выделенный порт управления (OOB) — на панели он показан как MGMT. В отличие от консольного RS-232 (который тоже в наличии) данный порт предназначен для удалённого управления устройством по сети.
Также присутствует индикатор номера коммутатора в стеке — Stack ID.
Различные функции
Как уже было сказано выше, несмотря на то, что основная задача ядра — стабильная работа под нагрузкой, время от времени возникает необходимость управлять трафиком, и это требует определённых инструментов.
Например, поддержка VLAN, а также QoS и списки доступа — довольно полезные функции.
Полный список функций можно посмотреть здесь.
Подведение итогов и рекомендации
Невозможно объять необъятное, поэтому наш рассказ про коммутаторы ядра подходит к концу.
Существует множество факторов, которые определяют, какие коммутаторы ядра наиболее подходят для ядра сети в каждом конкретном случае. Однако существуют некоторые общие рекомендации, которые желательно соблюдать, чтобы избежать длительных простоев сетевой инфраструктуры.
Помимо «голой теории» мы показали, как эти особенности выглядят на примере конкретной реализации. Описанные принципы подходят при оценке любых других коммутаторов уровня ядра сети. Надеемся, это поможет при разработке новых проектов и модернизации уже существующих.
