Как работает выключатель: Как работает выключатель.

Как работает выключатель.

Для проведения второго занятия нам потребуются: 1.Абсолютно любой одноклавишный выключатель. На рисунке внизу, изображена одна из его разновидностей. В левой стороне рисунка — одноклавишный выключатель открытой проводки, представлен в собранном виде, на правой — в разобранном. Чаще всего, что бы разобрать выключатель, в первую очередь необходимо снять его клавишу, осторожно подковырнув ее сбоку отверткой или кончиком лезвия ножа. Под клавишей расположены два винта, которые следует отвернуть. Теперь становится возможным отделить корпус-крышку от механизма выключателя, после чего, открывается доступ к электрическим клеммам-зажимам. У любого одноклавишного выключателя, их должно быть два. Выключатели старого типа разбираются проще — их клавишы существенно меньше размером, а винт, скрепляющий корпус-крышку и механизм, расположен снаружи. Менее удобен для разборки вариант, когда для фиксации корпуса-крышки и механизма, вместо винтов используются различные защелки. В этом случае разборка требует особой внимательности — при неосторожности, защелки очень легко повредить. 2.Устройство, собранное на 1-м занятии. Примерно, по середине кабеля, на участке около 20-ти см. необходимо удалить слой наружной изоляции. Делать это нужно очень осторожно — внутренняя изоляция не должна быть повреждена. Далее, перерезаем один из проводов. Полученные 2 конца подготавливаем к присоединению — снимаем с краев изоляцию на необходимую длину. Как и в случае с розеткой, оголенные кончики, либо загибаются в колечко, либо остаются прямыми — в зависимости от вида присоединения, использоваемого в нашем выключателе. На рисунке ниже, они загнуты в колечко. Если теперь, очень осторожно (ни в коем случае не прикасаясь к оголенным проводам) воткнуть вилку в розетку — лампочка гореть не будет. Вновь заставить ее гореть, можно, соединив обратно 2 конца разорванного провода. Разьеденяем их — лампочка снова гаснет. Все подсоединения, связанные с прикосновениями к оголенным концам проводов необходимо производить, обязательно выдернув вилку из розетки. После этого производим присоединение выключателя. И закрываем крышку — корпус. Включаем вилку в розетку, несколько раз нажимаем клавишу выключателя в обоих направлениях. Снова лампочка загорается, снова тухнет. Сам собой напрашивается вывод — выключатель по своей сути, является контролируемым разрывом электрической цепи. Реальная картина подключения выключателя в помещении может выглядеть так В распределительную коробку(1) заводится питающий 2-х проводной (минимум) кабель, один из концов которого (нулевой провод), напрямую уходит на эл. лампочку (люстру, бра, световой шнур). Второй конец питающего кабеля (фазный провод) присоединяется к входу выключателя через двухпроводной кабель, спускающийся вниз.(используется один провод) Эл. ток проходит через выключатель и следует к эл лампочке, через соединение в распределительной коробке, по второму проводу этого — же кабеля. В чем же различие, между фазным и нулевым проводами? С точки зрения практической электробезопасности, оно заключается в том, что прикосновение к одиночному оголенному нулевому проводу не опасно для человека, а к фазному, наоборот. Итог прикосновения, к оголенному фазному проводу, может оказаться весьма плачевным (вплоть до летального). Прикосновение одновременно к двум, токоведущим неизолированным проводникам еще более опасно. Когда электрическая цепь смонтированна правильно, выключателем отключается именно фазный проводник, — создаются безопасные условия для работы со светильником (замены эл. лампочки, например ). Отличить фазный провод от нулевого, можно с помощью отвертки-тестера. При касании фазного (оголенного) провода, индикатор будет светиться, а нулевого — нет. В настоящее время, при электромонтаже в бытовых помещениях, используется трех-проводная система подвода эл. питания. Помимо питающих (рабочих) фазного и нулевого проводника, добавляется третий, — проводник защитного зануления. Все металлические корпуса бытового эл. оборудования (стиральные машины, эл. печи и.т.д.) подлежат защитному занулению. Подробнее об этом в разделе «Замена проводки». Ну а что касается изделия, собранного в течении этого занятия, то оно пригодится для занятия следующего. Перейти к 3-му занятию Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

принцип работы и конструктивные варианты исполнения

На чтение 11 мин Просмотров 3.9к. Опубликовано 04.03.2021 Обновлено 05.09.2021

Содержание

1. Как устроен одноклавишный выключатель
2. Варианты конструктивного исполнения
3. Устройство и работа выключателя с подсветкой
4. Терминалы для подключения проводов
5. Маркировка на приборах
6. Устройство выключателей различного типа
7. Клавишный
8. Кнопочный
9. Шнуровой (веревочный)
10. Поворотный
11. Акустический
12. Сенсорный
13. Различие по функциональному назначению
14. Ключ
15. Кнопка
16. Проходной
17. Перекрестный
18. Совмещенные приборы

Бытовой выключатель света был изобретен еще в XIX веке и принципиальных изменений за первые почти сто лет не претерпел – лишь немного менялся дизайн. Только в последние несколько десятилетий произошло бурное развитие электротехники в этом сегменте, и теперь потребитель может выбрать разные приборы по исполнению и назначению.

Как устроен одноклавишный выключатель

Бытовой одноклавишный выключатель – привычный элемент окружающей обстановки.

Основными его частями являются:

• основание с элементами крепления;
• подвижная панель;
• контактная группа с подвижными и неподвижными контактами;
• декоративные элементы (обычно из пластика).

Основные составные части одноклавишного включателя.

Принцип действия любого выключателя схож – при воздействии размыкать и замыкать электрическую цепь. Но разные приборы делают это по-разному, в зависимости от особенностей устройства и функциональности.

Варианты конструктивного исполнения

Исполнение включателей освещения может различаться по степени защиты (IPxx, где xx – две цифры, обозначающие уровень защиты от твердых предметов и частиц и от воды). В зависимости от нее определяется зона применения прибора. Так, включатели с IP 21 применяются только в помещениях, а с IP44 или 54 можно монтировать и снаружи.

Прибор со степенью защиты IP54.

Также бывают выключатели для накладного монтажа и встроенного типа. Первые монтируются на подкладку и используются совместно с открытой проводкой. Вторые монтируются в выемку на стене, в которую встраивается подрозетник. Такой монтаж применяется со скрытой проводкой и более эстетичен. Вероятность механического повреждения приборов меньше, но трудоемкость работ по обустройству намного выше.

Накладной включатель.

Также выключатели отличаются номинальной нагрузкой (током или мощностью), которую может коммутировать прибор. Указанную на корпусе или в спецификации величину превышать нельзя.

Тип выключателя	Вид прибора	Нагрузочная способность контактов, А
MAKEL Mimoza 12003	Двухклавишный ключ	10
Simon S27	Кнопочный	10
Jilion 9533140	Двухклавишный проходной	10
Bylectrica Пралеска	Трехклавишный ключ	6
Schneider Electric GSL000171 GLOSSA	Перекрестный	10

Читайте также

Как установить выключатель света с одной клавишей — схемы подключения

 

Устройство и работа выключателя с подсветкой

Многие выключатели сейчас оснащаются цепью подсветки.

Она выполняет несколько функций:

• позволяет определить местонахождение включателя в темноте;
• служит индикатором отключенного состояния коммутационного прибора;
• в некоторых случаях свечение свидетельствует о целостности цепи освещения (а в случае применения ламп накаливания – и об исправности лампочки).

Цепь освещения собирается на приборе, для свечения которого достаточно очень малого тока — единицы миллиампер. Для использования в таких условиях пригодны светодиоды или миниатюрные неоновые лампы.

Цепь подсветки и схема ее работы.

Из схемы включения видно, что когда основной коммутационный прибор отключен, через светодиод идет ток, ограниченный резистором и сопротивлением светильника. Если выключатель замкнут, то цепь подсветки зашунтирована и LED не горит. Если отключить лампу, то свечения также не будет – цепь разрывается.

Терминалы для подключения проводов

Для подключения проводников к коммутационному аппарату существует два основных вида клемм:

• винтовые – жила проводника зажимается путем затяжки винтов;
• зажимные (пружинные) — проводник достаточно вставить, подпружиненная площадка прижмет его сама.

Пружинные клеммы удобнее, монтаж осуществляется быстрее. Но винтовые считаются более надежными.

Аппарат с пружинными клеммами.

С другой стороны, если проводка выполняется кабелем с алюминиевыми жилами, следует помнить о пластичности этого металла. Винтовые терминалы требуют периодического подтягивания, иначе не избежать появления плохих контактов и соответствующих последствий. Пружинные будут поджимать провод сами.

Маркировка на приборах

Иногда на фронтальной части включателя можно увидеть символы. Они означают область применения прибора.

Прибор с маркировкой положения включения и выключения.

На обычных включателях освещения, оснащенных клавишами, может быть нанесено обозначение I и O, что означает включенное и выключенное положение.

Прибор с символом ключа.

Также у обычных приборов, работающих только на замыкание-размыкание электрической цепи, может быть нанесено обозначение в виде символа ключа.

Кнопочный включатель с символом звонка.

Кнопочные выключатели без фиксации в одном из положений могут применяться как в качестве звонковых кнопок, так и в качестве выключателей в системе освещения, собранной на основе импульсных реле. Такие приборы имеют маркировку в виде колокольчика (звонка).

Проходной выключатель накладной конструкции с двунаправленными стрелками.Проходной выключатель с символом лестничного пролета для внутреннего монтажа.

На приборы проходного типа могут быть нанесены символы в виде двунаправленной стрелки или в виде лестничного марша.

У некоторых производителей имеются клавиши с местом для вставки символа. Но в целом единого стандарта для маркировки приборов не существует, как не существует и обязанности наносить символы на переднюю часть. Поэтому многие производители, как малоизвестные, так и мировые лидеры на рынке электротехники, нанесением обозначений часто пренебрегают.

Устройство выключателей различного типа

Назначение любого коммутационного прибора – включать и выключать свет при воздействии на него. Но необходимое воздействие может отличаться в зависимости от конструкции.

Клавишный

Эта конструкция знакома всем. Обычный выключатель, в одном положении контакты замкнуты и свет включен, в другом – разомкнуты и освещение выключено. Бывают в одноклавишном, двухклавишном и трехклавишном исполнении.

Прибор с двумя клавишами.

Устройство выключателя клавишного типа почти не изменилось за много лет – за декоративными пластиковыми деталями скрывается подвижная панель, управляющая контактной группой. Все это собрано на несущей конструкции.

Кнопочный

Основой такого выключателя служит кнопка. Существует два варианта такого прибора:

1. С фиксацией. Работает подобно клавишному. При первом нажатии кнопка фиксируется в положении включено. При втором – отжимается в отключенное положение.
2. Без фиксации. При нажатии контакты замыкаются, при отпускании – размыкаются. Могут использоваться для электрических звонков и для схем с импульсными реле.

Первый тип приборов обычно встраивается в светильники. Второй – монтируется на вертикальную плоскость.

Шнуровой (веревочный)

Включатель веревочного типа («дергалка») выпускается как встроенным в настенные светильники, так и в качестве самостоятельного прибора для управления освещением в комнате. Управляется он посредством шнура, за который надо тянуть.

Устройство веревочного включателя.

Довольно сложный механизм работает по простому алгоритму – каждая манипуляция веревкой изменяет состояние контактов на противоположное:

• чтобы включить свет, надо один раз потянуть за шнур;
• выключить – потянуть второй раз;
• снова включить – третий раз и так по кругу.

Такой выключатель с определенной степенью допущения можно назвать механической реализацией импульсного реле. Контактная группа в большинстве случаев работает на замыкание-размыкание.

Поворотный

Поворотные выключатели замыкают и размыкают контакты при повороте рукоятки. Это довольно неудобно, поэтому такие аппараты сейчас применяют редко и только в дизайнерских целях.

Поворотный аппарат под «Ретро».

К этой же категории можно отнести и некоторые типы современных включателей, совмещенных с регуляторами яркости (диммерами). Для выключения рукоятку надо повернуть в сторону минимальной яркости и довернуть до фиксации. Для включения надо повернуть ручку в противоположном направлении.

Внутреннее устройство диммера-выключателя.

Акустический

Акустический выключатель реагирует на звук. Встроенный микрофон улавливает звук и преобразовывает его в электрический сигнал, который потом усиливается, фильтруется, сравнивается с установленным порогом.

Акустический прибор для управления освещением.

Если заданный уровень превышен, формируется команда на включение или отключение нагрузки. Такой прибор удобен, если в квартире есть человек с ограниченной подвижностью. Но помехоустойчивость таких аппаратов оставляет желать лучшего – возможны несанкционированные срабатывания от посторонних шумов.

Сенсорный

Устройство сенсорного выключателя света отличается тем, что для включения освещения достаточно дотронуться до панели не прикладывая усилия для нажатия. Главное достоинство – возможность встраивания дополнительных функций, что важно при применении в системах типа «Умный дом». В остальных случаях несет скорее эстетическую функцию для оформления помещений в стиле Хай-Тек.

Сенсорный включатель.

Различие по функциональному назначению

Выключатели даже одного типа и исполнения могут выполнять различные функции. В большинстве случаев это различие определяется конструкцией контактной группы, но не всегда.

Ключ

Обычный бытовой размыкатель-замыкатель электрической цепи, самый распространенный тип. В зависимости от количества клавиш управляет соответствующим числом контактных групп.

Контактные группы выключателей типа «ключ».

Выводы контактов со стороны питания обычно объединены.

Кнопка

Принцип работы выключателя с кнопкой отличается только направлением воздействия и, в некоторых случаях, отсутствием фиксации в нажатом положении.

Контактная группа кнопочного прибора.

Функционал контактов тот же, но устроен немного по-другому и на схеме обозначается другим символом.

Проходной

Этот тип включателей представляет собой, скорее, переключатель. Он оснащается перекидной контактной группой – в одном положении замкнута одна пара контактов, в другом – другая. Такие аппараты бывают в одноклавишном и двухклавишном исполнении.

Схема контактов проходного выключателя.

На вид он может не отличаться от обычного ключа (если нет маркировки), но на тыльной стороне обычно наносится его внутренняя схема. Бывает в одиночном или двойном исполнении.

Тыльная сторона проходного аппарата.

Используются такие аппараты в тех случаях, когда надо организовать независимое управление освещением из двух или более пунктов.

Перекрестный

У этого переключателя одна клавиша управляет двумя перекидными группами контактов, соединенными особым образом.

Схема контактов прибора перекрестного типа.

Такой аппарат используется совместно с проходными там, где надо управлять нагрузкой из трех и более мест.

Совмещенные приборы

Для повышения комфортности управления светом в квартире, офисе или на производстве созданы приборы, совмещающие несколько функций. Можно, например, приобрести:

• поворотный выключатель с диммером;
• проходной переключатель с диммером;
• другие приборы.

Безграничные возможности по совмещению функций имеют аппараты на основе микроконтроллеров. Такие включатели применяют в системах «Умный дом».

В продаже доступно множество бытовых выключателей освещения, различающихся по исполнению, функционалу, внешнему виду. С их помощью можно организовать систему освещения от простой до управляемой со смартфона. Для этого важно понимать возможности и знать ассортимент современных коммутационных приборов.

Что такое сетевой коммутатор и как он работает?

Мнение

Коммутаторы

соединяют сегменты сети, обеспечивая полнодуплексную связь, ценные данные о производительности сети и эффективное использование пропускной способности сети.

Кит Шоу

Соавтор, Сетевой мир |

Мартин Уильямс/IDGNS

Современные сети имеют решающее значение для любого предприятия. Сети доставляют бизнес-приложения, мультимедийные сообщения и ключевые данные конечным пользователям по всему миру. Фундаментальным элементом, общим для сетей, является сетевой коммутатор, который помогает подключать устройства для совместного использования ресурсов в локальной сети (LAN).

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор — это физическое устройство, которое работает на канальном уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI) — уровне 2. Он принимает пакеты, отправленные устройствами, подключенными к его физическим портам, и перенаправляет их на устройства, для которых предназначены пакеты. Коммутаторы также могут работать на сетевом уровне (уровень 3), где происходит маршрутизация.

Коммутаторы являются распространенным компонентом сетей, основанных, среди прочего, на Ethernet, Fibre Channel, асинхронном режиме передачи (ATM) и InfiniBand. Однако сегодня большинство коммутаторов используют Ethernet.

Как работает сетевой коммутатор?

Как только устройство подключается к коммутатору, коммутатор записывает свой адрес управления доступом к среде (MAC) — код, встроенный в карту сетевого интерфейса (NIC) устройства. Сетевая карта подключается к кабелю Ethernet, который подключается к выключатель. Коммутатор использует MAC-адрес, чтобы определить, какие исходящие пакеты устройства отправляются и куда доставлять входящие пакеты.

MAC-адрес идентифицирует физическое устройство и не изменяется, в то время как IP-адрес сетевого уровня (уровень 3) может динамически назначаться устройству и изменяться с течением времени. (Думайте о MAC-адресе как о VIN-номере автомобиля, а об IP-адресе — как о номерном знаке.)

Когда пакет поступает на коммутатор, коммутатор считывает его заголовок, затем сопоставляет адрес или адреса назначения и отправляет пакет через соответствующие порты, ведущие к целевым устройствам.

Чтобы уменьшить вероятность коллизий между сетевым трафиком, входящим и исходящим от коммутатора и подключенным устройством одновременно, большинство коммутаторов предлагают полнодуплексную функциональность, при которой пакеты, входящие и исходящие от устройства, имеют доступ к полной пропускной способности сети. переключать соединение. (Представьте, что два человека разговаривают по смартфонам, а не по рации).

Хотя коммутаторы действительно работают на уровне 2, они также могут работать на уровне 3, что необходимо им для поддержки виртуальных локальных сетей (VLAN), логических сетевых сегментов, которые могут охватывать подсети. Чтобы трафик попадал из одной подсети в другую, он должен проходить между коммутаторами, и этому способствуют встроенные в коммутаторы возможности маршрутизации.

В чем разница между коммутатором и концентратором?

Концентратор также может соединять несколько устройств вместе с целью совместного использования ресурсов, а совокупность устройств, подключенных к концентратору, называется сегментом локальной сети.

Концентратор отличается от коммутатора тем, что пакеты, отправленные с одного из подключенных устройств, рассылаются всем устройствам, подключенным к концентратору. С коммутатором пакеты направляются только на тот порт, который ведет к адресуемому устройству.

Коммутаторы обычно соединяют сегменты локальной сети, поэтому к ним подключаются концентраторы. Коммутаторы отфильтровывают трафик, предназначенный для устройств в том же сегменте локальной сети. Благодаря этой возможности коммутаторы более эффективно используют собственные вычислительные ресурсы, а также пропускную способность сети.

В чем разница между коммутатором и маршрутизатором?

Коммутаторы иногда путают с маршрутизаторами, которые также обеспечивают переадресацию и маршрутизацию сетевого трафика, отсюда и их название. Но делают они это с другой целью и местом.

Маршрутизаторы работают на уровне 3 — сетевом уровне — и используются для соединения сетей с другими сетями.

Простой способ понять разницу между коммутаторами и маршрутизаторами — подумать о локальных и глобальных сетях. Устройства подключаются локально через коммутаторы, а сети подключаются к другим сетям через маршрутизаторы. Это путь, по которому пакет может добраться до Интернета: устройство > концентратор > коммутатор > маршрутизатор > Интернет.

Конечно, бывают случаи, когда функции коммутации встроены в аппаратное обеспечение маршрутизатора, и маршрутизатор также выполняет функции коммутатора.

Подумайте о своем домашнем беспроводном маршрутизаторе. Он направляет широкополосное соединение через свой порт WAN, но обычно также имеет дополнительные порты Ethernet, которые можно использовать для подключения кабеля Ethernet к компьютеру, телевизору, принтеру или даже игровой консоли. В то время как другие устройства в сети, такие как другие ноутбуки и телефоны, подключаются через маршрутизатор Wi-Fi, он по-прежнему предлагает функции переключения через локальную сеть. Таким образом, маршрутизатор, по сути, также является коммутатором. И вы даже можете подключить к маршрутизатору отдельный коммутатор, чтобы обеспечить доступ к Интернету и локальной сети для дополнительных устройств.

Какие существуют типы переключателей?

Коммутаторы различаются по размеру в зависимости от того, сколько устройств вам нужно подключить в определенной области, а также от требуемой скорости/пропускной способности сети. В небольшом офисе или домашнем офисе обычно достаточно четырех- или восьмипортового коммутатора, но для более крупных развертываний обычно используются коммутаторы до 128 портов. Форм-фактор меньшего коммутатора — это устройство, которое можно разместить на рабочем столе, но коммутаторы также можно монтировать в стойку для размещения в коммутационном шкафу, центре обработки данных или ферме серверов. Размеры устанавливаемых в стойку коммутаторов варьируются от 1U до 4U, но доступны и более крупные коммутаторы.

Коммутаторы также различаются по предлагаемой скорости сети: Fast Ethernet (10/100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Мбит/с), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Мбит/с) и даже 40/ Скорость 100 Гбит/с. Выбор скоростей зависит от пропускной способности, необходимой для поддерживаемых задач.

Коммутаторы также различаются по своим возможностям. Вот четыре типа.

1.  Неуправляемые

Неуправляемые коммутаторы — это самые простые коммутаторы с фиксированной конфигурацией. Как правило, они работают по принципу plug-and-play, что означает, что у пользователя практически нет вариантов выбора. У них могут быть настройки по умолчанию для таких функций, как качество обслуживания, но их нельзя изменить. Положительным моментом является то, что неуправляемые коммутаторы относительно недороги, но отсутствие у них функций делает их непригодными для большинства корпоративных целей.

2.  Управляемые

Управляемые коммутаторы предлагают больше функций и возможностей для ИТ-специалистов и чаще всего используются в бизнесе или на предприятии. Управляемые коммутаторы имеют интерфейсы командной строки (CLI) для их настройки. Они поддерживают агенты простого протокола управления сетью (SNMP), предоставляющие информацию, которую можно использовать для устранения неполадок в сети.

Они также могут поддерживать виртуальные локальные сети, настройки качества обслуживания и IP-маршрутизацию. Безопасность также лучше, защищая все типы трафика, который они обрабатывают. Благодаря расширенным функциям управляемые коммутаторы стоят намного дороже, чем неуправляемые коммутаторы.

3.  Интеллектуальные или интеллектуальные коммутаторы

Интеллектуальные или интеллектуальные коммутаторы — это управляемые коммутаторы, которые имеют некоторые функции, превышающие возможности неуправляемого коммутатора, но меньше, чем у управляемого коммутатора. Хотя они более сложны, чем неуправляемые коммутаторы, они также дешевле, чем полностью управляемые коммутаторы. Как правило, они не поддерживают доступ через telnet и имеют веб-интерфейс, а не интерфейс командной строки. Другие варианты, такие как VLAN, могут иметь не так много функций, как те, которые поддерживаются полностью управляемыми коммутаторами. Поскольку они менее дороги, они могут подойти небольшим компаниям с меньшими финансовыми ресурсами и/или тем, у кого меньше потребностей в функциях.

4.  

KVM-переключатель

Особый тип переключателя, используемый в центрах обработки данных или других местах с большим количеством серверов. KVM-переключатель имеет K клавиатуру, V ideo (монитор) и M мышь. подключение к нескольким компьютерам, что позволяет пользователям управлять группами серверов из одного места или консоли. Добавляя удлинитель KVM, KVM-переключатели могут обеспечить локальный и удаленный доступ к машинам, позволяя компании централизовать обслуживание и управление сервером.

Что такое функции управления сетевым коммутатором?

Полный список функций и функций сетевого коммутатора зависит от производителя коммутатора и предоставленного дополнительного программного обеспечения, но в целом коммутатор позволяет профессионалам:

• Включать и отключать определенные порты на коммутаторе.
• Настройте параметры дуплекса (половина или полный), а также пропускную способность.
• Установка уровней качества обслуживания (QoS) для определенного порта.
• Включить фильтрацию MAC-адресов и другие функции контроля доступа.
• Настройте SNMP-мониторинг устройств, включая работоспособность канала.
• Настройте зеркальное отображение портов для мониторинга сетевого трафика.

Какова стоимость сетевых коммутаторов?

Коммутаторы по-прежнему важны для современного предприятия, поскольку их возможности могут обеспечить дальнейшее беспроводное подключение, а также поддержку устройств Интернета вещей и интеллектуальных зданий, которые помогают обеспечить более устойчивую работу. Растущее использование устройств промышленного Интернета вещей, которые соединяют датчики и оборудование на заводах, также требует коммутационных технологий для обратного подключения к корпоративной сети.

Современные коммутаторы теперь, вероятно, включают технологию Power over Ethernet (PoE), которая может обеспечивать мощность до 100 Вт для поддержки устройств, подключенных к сети. Это позволяет компаниям размещать устройства в местах, где не требуется отдельная розетка питания, например, камеры видеонаблюдения, наружное освещение, точки беспроводного доступа, VoIP-телефоны и множество датчиков (температура, влажность, влажность и т. д.), которые могут контролировать удаленные районы. . Данные, собираемые и передаваемые с устройств IoT, могут быть собраны коммутатором и применены к алгоритмам искусственного интеллекта и машинного обучения, чтобы помочь оптимизировать более интеллектуальные среды.

Как еще можно использовать сетевые коммутаторы?

В больших сетях коммутаторы часто используются для разгрузки трафика для аналитики. Это может быть важно для специалистов по безопасности, поскольку коммутатор может быть размещен перед маршрутизатором глобальной сети до того, как трафик пойдет в локальную сеть. Это может облегчить обнаружение вторжений, анализ производительности и межсетевой экран. Во многих случаях зеркалирование портов может создать зеркальное отображение данных, проходящих через коммутатор, перед их отправкой в ​​систему обнаружения вторжений или анализатор пакетов.

Коммутаторы продолжают использоваться в крупных центрах обработки данных и облачных средах наряду с новыми инновациями, такими как технологии цифровых двойников, консолидация сетевых кабелей и среды SD-WAN.

Однако в своей основе сетевые коммутаторы быстро и эффективно доставляют пакеты от устройства A к устройству B, независимо от того, расположены ли они в другом конце коридора или на другом конце света. Несколько других устройств вносят свой вклад в эту доставку по пути, но коммутатор является важной частью сетевой архитектуры.

Кит Шоу — независимый цифровой журналист, который пишет о мире ИТ более 20 лет.

Связанный:

• Сеть
• Компьютеры и периферийные устройства

Кит Шоу — цифровой журналист и создатель контента, более 20 лет освещающий вопросы технологий. В настоящее время он ведет шоу «Сегодня в технологиях» Foundry.

Copyright © 2022 IDG Communications, Inc.

10 самых влиятельных компаний в области корпоративных сетей 2022 г.

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор определяется как аппаратный компонент, отвечающий за ретрансляцию данных из компьютерной сети в конечную точку назначения посредством коммутации пакетов, идентификации MAC-адреса и системы многопортового моста. В этой статье объясняется, как работает сетевой коммутатор, его типы и способы применения.

Содержание

• Что такое сетевой коммутатор?
• Как работает сетевой коммутатор?
• Типы сетевых коммутаторов
• 5 основных способов использования сетевого коммутатора

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор — это аппаратный компонент, отвечающий за ретрансляцию данных из сетей в конечную точку назначения посредством коммутации пакетов, идентификации MAC-адресов и системы многопортового моста.

Стандартный сетевой коммутатор Cisco | SourceOpens a new window

Сетевой коммутатор подключает и передает пакеты данных к устройствам в локальной сети (LAN) и от них. В отличие от маршрутизатора коммутатор распределяет информацию только на одно устройство, для которого он был разработан, включая какой-либо другой коммутатор, маршрутизатор или компьютер пользователя, а не на несколько устройств в сети.

В настоящее время сети имеют решающее значение для поддержки компаний, предоставления подключенных услуг и обеспечения совместной работы, среди прочего. Поскольку они связывают устройства, которые совместно используют ресурсы, сетевые коммутаторы являются жизненно важным компонентом всех сетей.

Сетевой коммутатор работает на уровне канала передачи данных 2 архитектуры Open Systems Interconnection (OSI). Он принимает пакеты от точек доступа, подключенных к физическим портам, а затем отправляет их только через порты, идущие к целевому устройству.

Они также могут функционировать там, где маршрутизация осуществляется на сетевом уровне 3. Коммутаторы являются стандартными компонентами в сетях Ethernet, оптоволоконных каналах, InfiniBand и сетях с асинхронным режимом передачи (ATM), и это лишь некоторые из них. Однако в настоящее время большинство коммутаторов используют Ethernet.

Сетевой коммутатор соединяет сетевые устройства (принтеры, компьютеры и беспроводные устройства/точки доступа) и позволяет пользователям обмениваться пакетами данных. Коммутаторы могут быть как аппаратными, так и программными виртуальными устройствами, управляющими физическими системами. В современных сетевых системах коммутаторы составляют большую часть сетевого оборудования

Они соединяют настольные ПК, промышленное оборудование, точки беспроводного доступа и специальные устройства Интернета вещей (IoT), включая системы ввода карт для Интернета

Они соединяют машины в центрах обработки данных, на которых работают виртуальные машины (ВМ), и большинство серверов и устройств хранения. В сетях поставщиков телекоммуникационных услуг они передают огромные объемы данных.

Подробнее: Открывает новое окно Что такое сетевое оборудование? Определение, архитектура, проблемы и передовой опыт

Как работает сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор может работать тремя способами:

• Пограничные коммутаторы, также известные как коммутаторы доступа: Они обрабатывают трафик, входящий и исходящий из сети. Пограничные коммутаторы связывают различные устройства, включая персональные компьютеры и точки доступа.
• Коммутаторы агрегации: Коммутаторы для агрегации или распространения расположены на дополнительном промежуточном уровне. Они подключаются к граничным коммутаторам, которые могут передавать трафик от одного коммутатора к другому или до основных коммутаторов.
• Базовые коммутаторы: Магистральная сеть состоит из этих коммутаторов. Базовые коммутаторы связывают пограничные коммутаторы или коммутаторы агрегации, пограничные сети устройств или потребителей с сетями в центрах обработки данных, а маршрутизаторы — с локальными сетями организаций.

Как показано ниже, сетевой коммутатор представляет собой многопортовый мост для сетей, работающих на уровне подключения данных модели OSI 2. Он отвечает за передачу данных с использованием адресов управления доступом к среде (MAC). Некоторые коммутаторы могут пересылать данные на сетевой уровень (т. е. уровень 3), поскольку они оснащены функциями маршрутизации. Коммутаторы уровня 3, часто называемые многоуровневыми коммутаторами, являются примерами таких коммутаторов.

Сетевой коммутатор является частью уровня 2 модели OSI

Когда кадры отправляются на MAC-адрес, не распознанный инфраструктурой коммутатора, они рассылаются на все порты коммутационного домена для доставки назначенному получателю. Насыщение также происходит в кадрах, используемых для широковещательной и многоадресной рассылки. В рамках архитектуры OSI функция лавинной рассылки BUM преобразует коммутатор в канальный уровень или устройство уровня 2. Затопление BUM относится к лавинной рассылке неизвестного одноадресного, широковещательного и многоадресного трафика.

Коммутаторы являются важными компонентами любой сети. Они связывают несколько устройств в одной и той же сети в помещении, таких как ПК, принтеры, точки беспроводного доступа и серверы.

Коммутатор позволяет связанным устройствам передавать данные и взаимодействовать друг с другом. Когда устройства подключены к коммутаторам, они отмечают информацию об управлении доступом к среде (MAC) устройства. Этот адрес представляет собой код, хранящийся в сетевой карте устройства (NIC), которая является частью устройства, которая подключается к коммутатору через кабель Ethernet.

MAC-адрес определяет, какое связанное устройство отправляет исходящие пакеты и адреса, по которым должны быть доставлены входящие пакеты. В отличие от IP-адреса сетевого уровня 3, который может назначаться устройству спорадически и меняться со временем, MAC-адрес используется для постоянной идентификации физического конечного устройства. Когда устройство передает пакет другому устройству, он достигает коммутатора, который сканирует заголовок пакета, чтобы выяснить, что делать дальше.

Проверяет адрес получателя и передает пакет устройствам через соответствующие порты. Многие коммутаторы оснащены полнодуплексными функциями, чтобы свести к минимуму вероятность коллизий сетевого трафика. Это дает пакетам всю полосу пропускания соединения между устройством и коммутатором.

Несмотря на то, что коммутаторы обычно выполняют функции на уровне 2, они могут работать и на уровне 3. Это необходимо для создания виртуальных локальных сетей (VLAN), т. е. логических сегментов сети, выходящих за пределы подсетей. Трафик должен проходить между коммутаторами для перемещения из одной подсети в другую, что упрощается благодаря их встроенным возможностям маршрутизации.

Подробнее: Что такое управление сетью? Определение, ключевые компоненты и рекомендации

Типы сетевых коммутаторов

Доступны сетевые коммутаторы различных типов и категорий для различных вариантов использования. К ним относятся: 

Типы сетевых коммутаторов

1. Управляемые коммутаторы

Управляемые коммутаторы, которые чаще всего используются в коммерческих и корпоративных условиях, обеспечивают большую емкость и возможности для ИТ-специалистов. Для настройки управляемых коммутаторов используются интерфейсы командной строки. Они позволяют использовать простые агенты протокола управления сетью, которые предоставляют информацию для устранения неполадок в сети.

Администраторы также могут использовать их для создания виртуальных локальных сетей, чтобы разделить локальную сеть на более мелкие части. Управляемые коммутаторы значительно дороже неуправляемых из-за их дополнительных функций.

2. Неуправляемые коммутаторы

Самые простые коммутаторы — это неуправляемые коммутаторы с установленной конфигурацией. Неуправляемый коммутатор просто расширяет Ethernet-соединения локальной сети, обеспечивая дополнительные интернет-соединения с локальными устройствами. Неуправляемые коммутаторы используют MAC-адреса устройств для передачи данных туда и обратно. Обычно они работают по принципу plug-and-play, что означает, что у пользователя есть несколько альтернатив на выбор.

Эти коммутаторы могут иметь настройки по умолчанию для таких аспектов, как качество обслуживания, но их нельзя изменить. Неуправляемые коммутаторы относительно дешевы, но плохие возможности делают их непригодными для многих корпоративных приложений.

3. Коммутаторы Power over Ethernet (POE)

Возможности PoE теперь доступны на некоторых сетевых коммутаторах, что делает установку устройств IoT и другого оборудования быстрее, проще и безопаснее. PoE — это метод подачи постоянного тока на маломощные устройства по проводу локальной сети. Для устройств с низким энергопотреблением, подключенных к сетевому коммутатору с поддержкой PoE, больше не требуется источник питания. Когда скрыть соединения невозможно, это позволяет избежать необходимости в дополнительных розетках и делает установку более эффективной. Коммутатор с поддержкой PoE также более безопасен, поскольку выходная мощность невелика и управляется разумно.

4. Коммутаторы локальной вычислительной сети (ЛВС)

Коммутаторы локальной вычислительной сети или коммутаторы локальной вычислительной сети обычно используются для связи мест во внутренней локальной сети компании. Его также называют коммутатором Ethernet или коммутатором данных. Эффективное распределение полосы пропускания предотвращает перекрытие пакетов данных при их перемещении по сети. Прежде чем направить доставленный пакет данных по назначению, коммутатор LAN доставляет его. Эти коммутаторы уменьшают перегрузку сети или узкие места, отправляя пакет данных исключительно тому получателю, которому он предназначен.

5. Интеллектуальные коммутаторы

Управляемые коммутаторы называются интеллектуальными или интеллектуальными коммутаторами, если они имеют характеристики, выходящие за рамки неуправляемого коммутатора, но меньшие, чем у обычного управляемого коммутатора. Поэтому они более совершенны, чем неуправляемые коммутаторы, но дешевле, чем полностью управляемые.

Другие альтернативы, такие как VLAN, могут не предлагать столько функций, сколько полностью управляемые коммутаторы. Однако, поскольку они менее затратны, они могут подойти для небольших сетей с ограниченным бюджетом и меньшими требованиями к функциям.

6. ​​Модульные коммутаторы

Модульные коммутаторы позволяют добавлять модули расширения по мере необходимости, обеспечивая большую гибкость по мере роста сети. Модули расширения для беспроводного подключения, брандмауэры и сетевой анализ — вот некоторые примеры опций расширения для конкретных приложений.

Возможны дополнительные соединения, источники питания и охлаждающие вентиляторы. Однако эти коммутаторы значительно дороже стационарных и часто используются в крупных сетях. В большинстве случаев они также включают возможности уровня 3 (в дополнение к уровню 2), что позволяет им работать в качестве сетевых маршрутизаторов.

Подробнее: Что такое ячеистая сеть? Значение, рабочие типы и приложения в 2022 году

7. Коммутаторы с фиксированной конфигурацией

Коммутаторы с фиксированной конфигурацией имеют фиксированное количество портов и часто не расширяются, что делает их доступными с течением времени. Это самые распространенные переключатели на рынке. Они имеют предопределенное количество портов Ethernet, например, 8 гигабитных портов, 16 портов, 24 порта и 48 портов, среди прочих. Они могут иметь самые разные порты (по скорости и подключению). Однако скорость порта обычно составляет 1 Гбит/с (как минимум), а варианты подключения — это либо проводные электрические порты (RJ45), либо оптоволоконные порты.

8. Стекируемые коммутаторы

Стекируемые коммутаторы позволяют оптимизировать вашу сеть, а также повысить ее надежность. С настоящим стекируемым коммутатором эти кластеры коммутаторов функционируют как единый коммутатор, управляемый одним агентом SNMP/RMON, одним доменом, только одним интерфейсом командной строки (CLI) или веб-интерфейсом.

Возможность создавать группы агрегации каналов, охватывающие несколько устройств в стеке, передавать зеркальный трафик от одного компонента к другому в стеке и настраивать качество обслуживания (QoS), охватывающее все устройства, — все это преимущества использования этих типов коммутаторов для подключения. .

9. Коммутаторы третьего уровня

Коммутаторы являются частью уровня 2 модели OSI. Они функционируют на уровне сети передачи данных, и их основная задача заключается в максимально быстрой пересылке кадров Ethernet с одного порта на другой. Поскольку они работают на сетевом уровне модели OSI, эти коммутаторы называются коммутаторами уровня 3. Коммутатор уровня 3 представляет собой гибрид устройств уровней 2 и 3. Их программное обеспечение более сложное, чем традиционные коммутаторы уровня 2, и они могут запускать протоколы динамической маршрутизации.

10. Коммутаторы для центров обработки данных

В последние годы популярность центров обработки данных резко возросла. Почти все крупные организации объединяют свои ИТ-активы и сети в несколько крупных центров обработки данных для упрощения администрирования, управления и по другим причинам. В результате коммутаторы центров обработки данных должны обладать такими функциями, как высокая скорость, огромная емкость портов, низкая задержка, поддержка виртуализации, безопасность и QoS, среди прочего.

Линейка устройств Cisco Nexus — отличный пример коммутаторов для центров обработки данных. Эти коммутаторы идеально подходят для реализации концепции программно-определяемой сети (SDN) и обеспечения виртуализации и программируемости.

11. Коммутаторы с оптоволоконными портами

Разъем RJ45 подключается к стандартному кабелю Ethernet и является наиболее распространенным интерфейсом коммутатора. Во многих случаях вам потребуется использовать оптоволоконное соединение, чтобы расширить возможности подключения за пределы 100-метрового предела стандартных кабелей Ethernet. Коммутаторы с оптоволоконными портами часто имеют порты RJ45 и дополнительные оптоволоконные порты для подключения к оптоволоконным соединениям.

Съемные волоконно-оптические порты малого форм-фактора — так они называются. В большинстве случаев оптоволоконные порты используются для подключения к другим удаленным коммутаторам, расположенным либо внутри одного здания, либо на объектах, расположенных на расстоянии нескольких километров друг от друга.

12. Переключатель клавиатуры, видео и мыши (KVM)

Этот переключатель позволяет подключить несколько компьютеров к клавиатуре, мыши или монитору. Эти переключатели часто используются для управления группами серверов при отключении кабелей от рабочего стола. KVM-переключатель — отличный интерфейс для пользователя, который хочет управлять многими машинами с одной консоли. Горячие клавиши клавиатуры обычно могут быть настроены на эти устройства, что позволяет быстро переключаться между ПК. Удлинитель KVM может увеличить радиус действия коммутатора на несколько сотен футов для передачи видеосигналов DVI, VGA или HDMI.

Подробнее: Как подготовить сети к облачной эре с помощью SD-WAN

5 основных вариантов использования сетевого коммутатора

При развертывании сетевых коммутаторов ИТ-менеджеры должны помнить о следующих вариантах использования и приложениях:

Использование сетевого коммутатора

1.

Установите соединение с несколькими различными хостами

Сетевой коммутатор может иметь бесконечное количество портов для подключения кабелей, что полезно в звездообразной топологии. Кроме того, коммутаторы подключают множество компьютеров к сетевой системе. Независимо от того, расположены ли компьютеры в другом конце комнаты или в другом конце света, основная функция сетевого коммутатора — эффективно перемещать пакеты данных с одного компьютера на другой. Это верно независимо от физического расстояния между устройствами. Несколько других устройств помогают передавать данные по маршруту, но коммутатор является важнейшим компонентом сетевой архитектуры.

Каждый порт сетевого коммутатора имеет один и тот же механизм пересылки или фильтрации. Пользователи могут иметь несколько портов, связывающих каждый коммутатор путем каскадного соединения нескольких коммутаторов вместе, каждый из которых может быть настроен и управляться индивидуально в группе.

2. Разгрузка сетевого трафика

Использование коммутаторов для разгрузки трафика в аналитических целях является обычным явлением. Коммутаторы в сети могут помочь регулировать различные типы сетевого трафика, например трафик, входящий и исходящий из сети, а также подключение многих сетевых устройств, таких как персональные компьютеры и точки беспроводного доступа. Ключевым понятием в этом отношении является «переадресация».

Переадресация — это процесс маршрутизации сетевого трафика от одного устройства, подключенного к одному порту сетевого коммутатора, на другое устройство, подключенное к другому порту коммутатора. Этот процесс начинается, когда одно устройство подключается к одному порту, и заканчивается, когда другое устройство подключается к другому порту коммутатора.

Это полезно для сетевой безопасности, поскольку позволяет расположить коммутатор перед маршрутизатором глобальной сети (WAN) перед отправкой трафика в LAN. Также похоже, что использование сетевых коммутаторов упростит обнаружение вторжений, анализ производительности и настройку брандмауэров. Перед отправкой данных в анализатор пакетов или систему обнаружения вторжений, например, зеркалирование портов может помочь создать зеркальную копию информации, проходящей через коммутатор. Это происходит до того, как информация будет отправлена ​​адресату. Это поможет в дальнейшем анализе.

3. Оптимизация полосы пропускания LAN

Сетевые коммутаторы делят сеть LAN на множество доменов коллизий, каждый со своим широкополосным соединением, что приводит к увеличению полосы частот LAN. При передаче кадров сетевые коммутаторы могут генерировать неизменный прямоугольный электрический сигнал.

Коммутаторы — это устройства, функционирующие одновременно на нескольких уровнях модели OSI, таких как каналы передачи данных, сети или транспортные уровни. Многоуровневые коммутаторы — это устройства, которые работают на многих уровнях одновременно. Эффективное переключение требуется для обработки возросшего сетевого трафика от видео и других приложений, интенсивно использующих полосу пропускания, большего количества пользовательских устройств и большего количества пакетов, предназначенных для серверов и облачных хранилищ. Любая малая или средняя фирма может использовать коммутацию LAN для поддержания скорости и надежности, которые нужны пользователям.

4. Заполните таблицу MAC-адресов

Будучи устройством уровня 2, коммутатор будет основывать все свои решения на данных, содержащихся в заголовке L2. В зависимости от источников и пунктов назначения MAC-адресов коммутаторы будут определять путь пересылки. Создание базы данных MAC-адресов, которая сопоставляет каждый из портов коммутатора с MAC-адресами подключенных устройств, является одной из задач коммутатора.

База данных MAC-адресов изначально пуста, и когда коммутатор получает данные, он проверяет поле исходного MAC-адреса входящего кадра. Он заполняет базу данных MAC-адресов исходными MAC-адресами и портом коммутатора, собирающим пакет. Коммутатор в конечном итоге будет иметь полностью заполненную таблицу MAC-адресов, поскольку каждое подключенное устройство что-то доставляет. Затем можно использовать эту таблицу для разумного продвижения кадров в желаемое место.

5. Включите фильтрацию MAC-адресов и другие функции управления доступом

Наконец, давайте обсудим вариант использования сетевых коммутаторов для фильтрации. Эта функция указывает, что коммутатор никогда не будет пересылать кадр обратно из того же порта, через который он был получен. Можно использовать фильтр MAC-адресов, чтобы предотвратить подключение определенных узлов. Этого можно добиться путем фильтрации MAC-адресов Ethernet-уровня источника и получателя на исходном (входящем) порту коммутатора.

В зависимости от ваших потребностей в управлении доступом к сети фильтрующий MAC-адрес может быть одноадресным, многоадресным или широковещательным. Когда коммутатору необходимо передать фрейм, он копируется и отправляется на все порты коммутатора, кроме того, который его получил. Хост редко отправляет кадр с пунктом назначения в качестве своего собственного MAC-адреса. Это часто происходит из-за неправильной ситуации или злонамеренности хоста. Когда это происходит, коммутатор в любом случае просто отбрасывает кадр.

Подробнее: Как работает пограничная сеть и что ее ждет в будущем? Ответы Терезы Лановиц из AT&T

Вывод

Глобальный спрос на сетевые коммутаторы постоянно растет, чтобы поддерживать эру удаленного подключения и развития Интернета вещей.

Как работает выключатель: Как работает выключатель.