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
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.
Тренинг Cisco 200-125 CCNA v3.0. День 39. Стеки и агрегация шасси коммутаторов
Сегодня мы рассмотрим преимущества двух типов агрегирования свитчей: Switch Stacking, или стеки коммутаторов, и Chassis Aggregation, или агрегация шасси свитчей. Это раздел 1.6 экзаменационной тематики ICND2.
При разработке дизайна сети компании вам понадобится предусмотреть размещение коммутаторов доступа Access Switches, к которым подключается множество компьютеров пользователей, и коммутаторов-распределителей Distribution Switches, к которым подключаются эти свитчи доступа.
На схеме изображена модель Cisco для 3-го уровня OSI, где свитчи доступа обозначены буквой А, а свитчи распределения – буквой D. На каждом этаже здания компании у вас могут быть сотни устройств, поэтому нужно будет сделать выбор между двумя способами организации расположения свитчей.
Каждый из свитчей уровня Access имеет по 24 порта, и если вам нужно 100 портов, то это примерно 5 таких свитчей. Поэтому есть 2 способа: увеличивать количество небольших свитчей или использовать один большой свитч с сотней портов. В теме CCNA не рассматриваются модели свитчей на 100 портов, но вы можете достать такой свитч, это вполне возможно. Итак, вы должны принять решение, что именно вам подходит больше – несколько маленьких или один большой свитч.
Каждый из вариантов имеет свои преимущества. Вы можете настроить всего 1 большой свитч вместо настройки нескольких маленьких, но здесь существует и недостаток – всего одна точка подключения к сети. Если такой большой свитч выйдет из строя, то рухнет вся сеть.
С другой стороны, если у вас есть пять 24-х портовых свитчей и один из них сломается, согласитесь, что шанс выхода из строя одного свитча намного больше, чем шанс одновременной поломки всех пяти устройств, так вот 4 остальных свитча будут продолжать обеспечивать существование сети. Недостатком такого решения является необходимость управления пятью разными свитчами.
На нашей схеме показаны 4 свитча доступа, соединенные с двумя свитчами распределения. Согласно 3 уровню модели OSI и требованиям сетевой архитектуры Cisco, каждый из этих 4 свитчей должен быть подсоединен к обоим свитчам распределения. При использовании протокола STP один из 2-х портов каждого Access-свитча, соединенный с Distribution-свитчем, будет заблокирован. Технически вы не сможете использовать полную пропускную способность свитча, потому что одна из двух линий связи всегда отключена.
Обычно все 4 свитча расположены на одном этаже в общей стойке – на фото показаны 8 установленных свитчей. В общей сложности в стойке имеется 192 порта. При этом во-первых, вы должны вручную настроить IP-адреса для каждого их этих свитчей, во-вторых, настроить везде VLAN, и это серьезная «головная боль» сетевого администратора.
Существует вещь, способная облегчить вашу задачу – Switch Stack. В нашем случае эта штука постарается объединить все 8 свитчей в один логический свитч.
При этом один из свитчей будет играть роль Master-свитча, или хозяина стека. Сетевой администратор может подсоединиться к этому свитчу и выполнить все необходимые настройки, которые автоматически распространятся на все свитчи в стеке. После этого все 8 свитчей будут работать как одно устройство.
Cisco использует различные технологии для объединения свитчей в стеки, в данном случае это внешнее устройство носит название «модуль FlexStack». На задней панели свитча имеется порт, куда вставляется этот модуль.
FlexStack имеет два порта, куда вставляются соединительные кабеля: нижний порт первого свитча в стойке соединяется с верхним портом второго, нижний порт второго – с верхним портом третьего и так далее до восьмого свитча, нижний порт которого соединяется с верхним портом первого свитча. Фактически у нас образуется кольцевое соединение свитчей одного стека.
При этом один из свитчей выбирается ведущим (Master), а остальные – ведомыми (Slave). После использования модулей FlexStack все 4 свитча нашей схемы начнут действовать как 1 логический свитч.
Если выйдет из строя Master-свитч А1, все остальные свитчи стека прекратят работу. Но если сломается свитч А3, остальные три свитча продолжат работать как 1 логический свитч.
В первоначальной схеме у нас присутствовало 6 физических устройств, но после организации Switch Stack их стало всего 3: 2 физических и 1 логический свитч. По первому варианту вам пришлось бы настроить 6 разных коммутаторов, что уже достаточно хлопотно, так что можете представить, насколько трудоемок процесс ручной настройки сотни свитчей. После объединения свитчей в стек мы получили один логический коммутатор доступа, который соединен с каждым из свитчей распределения D1 и D2 четырьмя линиями связи, объединенными в EtherChannel. Поскольку мы имеем 3 устройства, для предотвращения образования петель трафика один EtherChannel будет заблокирован по протоколу STP.
Итак, преимуществом стека свитчей является возможность управления одним логическим свитчем вместо нескольких физических устройств, что облегчает процесс настройки сети.
Существует еще одна технология объединения свитчей под названием Chassis Aggregation. Разница между этими технологиями состоит в том, что для организации Switch Stack нужен специальный внешний аппаратный модуль, вставляемый в свитч.
Во втором случае просто происходит объединение нескольких устройств на одном общем шасси, вследствие чего у вас образуется так называемое шасси коммутатора агрегации. На фотографии вы видите шасси для свитчей серии Cisco 6500. Оно объединяет в себе 4 сетевых карты по 24 порта, так что данный агрегат имеет 96 портов.
Если нужно, можно добавить больше интерфейсных модулей – сетевых карт, и все они будут управляться одним модулем — супервизором, представляющим собой «мозг» всего шасси. В данном шасси имеется два модуля супервизоров на случай, если один из них выйдет из строя, что создает некую избыточность, но зато повышает надежность сети. Обычно такие дорогие шасси используются на уровне ядра системы. Это шасси располагает двумя блоками питания, каждый из которых можно запитать от разного источника электропитания, что также повышает надежность работы сети в случае отключения электричества на одной из силовых подстанций.
Вернемся к нашей первоначальной схеме, где между D1 и D2 также имеется EtherChannel. Обычно при организации такого соединения используются Ethernet-порты. При использовании шасси свитчей не нужны никакие внешние модули, для объединения свитчей Ethernet-порты используются напрямую. Вы просто соединяете первый интерфейсный модуль D1 с таким же модулем D2, а второй модуль D1 – со вторым модулем D2, и все работает вместе, образуя один логический свитч распределения Distribution Layer Switch.
Если посмотреть на первый вариант схемы, то для агрегирования 4-х свитчей доступа и свита распределения нужно использовать программу Multi–сhassis EtherChannel, которая организует каналы EtherChannel для каждого свитча доступа. Вы видите, что в данном случае имеет место соединение p2p – «точка-точка», исключающее образование петель трафика, причем в данном случае задействованы все доступные линии связи, и у нас нет уменьшения пропускной способности.
Обычно Chassis Aggregation применяется для высокопроизводительных свитчей, а не для менее мощных свитчей доступа. Архитектура Cisco позволяет одновременное использование обоих решений – и Chassis Aggregation, и Switch Stack.
В этом случае образуется один общий логический свитч распределения и один общий логический свитч доступа. В нашей схеме будет создано 8 каналов EtherChannel, которые будут работать как одна линия связи, то есть как если бы мы соединили один свитч распределения с одним свитчем доступа одним кабелем. При этом «порты» обеих устройств будут находиться в состоянии forwarding, а сама сеть будет работать с максимальной производительностью, используя пропускную способность всех 8-ми каналов.
