Никто не будет спорить с тем, что порты в сетевых коммутаторах могут отличаться довольно сильно. Одни могут поддерживать Ethernet скоростью всего 100 Мбит/с, в то время как другие без усилий обрабатывают трафик со скоростью до 10/100 Гбит. Некоторые предлагают только стандартные разъемы RJ-45, в то время как другие включают так много вариантов, что вам потребуется время, чтобы понять, что и для каких целей они предназначены.
Мы предлагаем вам вникнуть в эту тему, поскольку при выборе коммутационного оборудования типы и назначение портов играют решающую роль. Более подробно об этом вы узнаете из нашей статьи.
Подробнее о пропускной способности
Пропускная способность – это ключевой параметр любого коммерческого сетевого оборудования. И здесь важно обратить внимание не только на обещанные производителем цифры, но и на фактические возможности устройств.
Сегодняшние Ethernet-технологии позволяют передавать данные со скоростью от 100 Мбит до 100 Гбит/с благодаря различным программным и аппаратным трюкам. Значения типа 1G/10G/25G/40G/100G, относящиеся к портам коммутации, играют большую роль.
Стандарты Ethernet
Если вы знакомы с сетевой индустрией, то наверняка замечали, что пропускная способность Ethernet обычно указывается в виде трех чисел, представляющих минимальное, среднее и максимальное значение (например, 10/100/1000 для Gigabit Ethernet).
Зачем нужна такая маркировка и почему производитель просто не указывает максимальную скорость?
Причина проста: эти числа показывают способность сетевых устройств передавать биты по одному и тому же кабелю с разной скоростью, в зависимости от выбранных настроек. Для Ethernet используется UTP-кабель, состоящий из 8 проводов (4 пары), каждая из которых имеет свой цвет и закручивается в пару. Пропускная способность кабеля также указывается на маркировке.
Сетевой кабель в рамках своей пропускной способности не важно, что и как он передает. Контроллеры и процессоры внутри роутеров и коммутаторов отвечают за "переключение скоростей". И от них зависит, будет ли оборудование передавать трафик на 10 Гбит/с, или же будет медленно передавать пакеты на 100 Мбит.
Для сетевых устройств разработаны следующие стандарты скорости:Fast Ethernet (10/100) – это первый стандарт, представленный IEEE, обеспечивающий скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Это стало значительным прогрессом по сравнению с оригинальным стандартом Ethernet, который поддерживал только 10 Мбит/с.
Gigabit Ethernet (10/100/1000) – это расширение стандарта Fast Ethernet, позволяющее достигать скорости передачи данных до 1 Гбит/с. Наиболее распространенный вариант использования в домашних и корпоративных сетях.
10G Ethernet (100/1000/10000) – это еще более продвинутый стандарт, позволяющий передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Изначально разработан для связи между серверами и сетевыми структурами, но в настоящее время все чаще используется в коммерческих и даже некоторых высокопроизводительных домашних сетях.
40G Ethernet (40G BASE-T) – стандарт, предоставляющий скорость передачи данных до 40 Гбит/с. Часто используется в центрах обработки данных и крупных корпоративных сетях.
100G Ethernet (100GbE) – это последний и самый быстрый стандарт Ethernet, позволяющий достигать скорости передачи данных до 100 Гбит/с. Он был разработан для обслуживания самых высокопроизводительных сетевых структур, таких как гипермасштабные центры обработки данных и крупные телекоммуникационные компании.
Но даже эта скорость передачи данных может быть недостаточной, и ЦОД уже задумываются о переходе на стандарты 200/400 GbE. При этом достижение терабитной скорости передачи данных потребует существенных технологических прорывов, включая использование лазеров на 1550 нм и модуляторов с частотой около 15 ГГц, а также разработку новых схем модуляции, более совершенного оптоволокна и оборудования, которое способно обрабатывать такой огромный объем данных.
В 2020 году была предложена идея внедрения стандарта 800 Гбит/с, который бы основывался на принципах, аналогичных 40GbE, с использованием 8 соединенных каналов по 100 GbE. Однако на данный момент ожидать кардинальных изменений в этой области не стоит.
Интерфейсы подключения и порты передачи данных.
Многие годы RJ-45 остается самым общепринятым типом разъема, применяемого в основном с витой парой. Однако, несмотря на его распространенность, было разработано множество других вариантов подключения для различных целей и технических требований. Вот некоторые из самых популярных.
Порт RJ-45
Разъем RJ-45, также известный как Register Jack, является основным средством подключения сетевых устройств с использованием витой пары. RJ-45 широко применяется в ЦОД для взаимного подключения серверов, создания локальных сетей и взаимодействия настольных коммутаторов. Также это типичный способ подключения ПК к роутеру, используя витую пару RJ-45 Ethernet Cat5/5e/6/6a.
Основные характеристики:
- Fast/Gigabit Ethernet
- Автоматическое обнаружение скоростей
- Полудуплексный/дуплексный режим
- Определение полярности витой пары MDI/MDIX
В целом, RJ-45 доказал свою эффективность, но технологический прогресс не стоит на месте, и в коммутаторах предусмотрены другие, более быстрые и продвинутые разъемы, о которых мы обсудим далее.
Порт SFP
Известный также как mini-GBIC или оптический порт SFP, этот интерфейс выделяется поддержкой горячей замены, что критически важно для коммерческого оборудования. Он обеспечивает работу следующих сетевых протоколов:
Средняя скорость для Ethernet через SFP достигает до 1 гигабита (SFP Gigabit Ethernet), а для передачи данных по протоколу Fibre Channel - до 8 гигабит, хотя чаще до 4 гигабит. Эти разъемы поддерживают восходящие и нисходящие потоки по оптоволокну на дальние расстояния, а также традиционную медь (SFP Uplink-порты) для передачи сигнала на близкие расстояния с использованием специальных модулей.
Модули SFP классифицируются по доступному расстоянию:
- Многомодовые (MM) - до 550 м
- Одномодовые (SM) - от 20 до 150 км
Это позволяет составить нужную комбинацию в зависимости от типа соединения: оптоволокно или витая пара.
Порт SFP Plus
В то время как классический SFP весьма функционален, ему недоступны большие скорости, в частности, 10 Гбит/с и более. Поэтому ожидалось появление улучшенного стандарта
. Несмотря на незначительную разницу в названии между SFP и SFP+, в практическом применении разница огромна и означает увеличение пропускной способности в десять раз (до 10 Гбит/с).Интерфейсы имеют частичную совместимость, но только в одном направлении. SFP+ позволяют подключение оптических SFP-трансиверов, но при этом скорость снижается до 1 Гбит/с. В то же время, подключить трансиверы SFP+ к портам SFP не удастся.
Некоторые производители оборудования не поддерживают совместимость "сверху вниз", поэтому всегда проверяйте этот аспект перед покупкой.
Порт SFP28
Это новый вариант SFP, который внешне не отличается от предыдущих версий. Основное различие в том, что этот разъем может передавать до 25 Gbit/s по одному каналу. Это очень энергоэффективное решение для создания разветвленных сетей 10/25/100G, которое способно удовлетворить большинство потребностей малых и средних ЦОД.
Порт QSFP+
Этот порт пришел на смену стандартному QSFP и способен передавать трафик 10 Gbit/s по четырем каналам одновременно, обеспечивая суммарную пропускную способность 40GbE. По функциональности, это четырехконтактный порт, который используется в коммутационном и серверном оборудовании.
Порт QSFP28
Это более мощная версия, нацеленная на сети 100G. Он обеспечивает пропускную способность до 25 Гбит/с на каждый канал, для чего и был разработан. Порт QSFP28 является официальным стандартом, полностью соответствующим требованиям Ethernet 100G и 4XInfiniBand с увеличенной пропускной способностью (EDR).
Функциональные различия
Стоит учесть, что один и тот же порт (внешне) может выполнять различные функции или функции, которые пересекаются. Это часто относится к Ethernet, но иногда SFP также используется для нескольких ролей, объединяя возможности коммутаторов. Предлагаю подробнее рассмотреть этот аспект, поскольку некоторые нюансы могут быть не сразу очевидны.
Combo-порт
Можно рассматривать как единый интерфейс, который объединяет в себе два. Яркий пример - RJ-45, дополненный функционалом SFP. Этот подход удобен, поскольку позволяет пользователю подключать два разных физических коннектора. Однако есть одна проблема: в одном гнезде можно использовать только один кабель. Если вставлен модуль SFP, медные контакты перестают работать. Если подключен кабель с коннектором RJ-45, оптика перестает работать.
Однако преимущество такого подхода заключается в расширении возможностей подключения на ограниченном пространстве устройства. Комбо-порты удобно адаптировать под различные домашние или корпоративные сети без необходимости использования переходников и других приспособлений.
Combo SFP
Этот порт также имеет электрическую и оптическую составляющую, но они логически мультиплексированы. Другими словами, при подключении RJ-45 можно создать соединение с другим устройством на расстоянии до 100 метров, используя витую пару. Переключившись на оптику, можно значительно увеличить длину кабеля. Это может быть полезно, если вы подключаете два здания или пару соседних домов, где установлено оборудование одного интернет-провайдера. Сигнал будет стабилен, и все останутся довольны. Сетевые администраторы, безусловно, оценят этот подход.
Особенности типов портов в сетевой структуре
Архитектура сети организована на трех уровнях: уровне доступа, уровне агрегации и ядерном уровне. Порты коммутатора функционируют в соответствии с этими уровнями.
Порт доступа (Access port)
Предназначен для подключения к сети различных типов устройств, включая:
- Настольные компьютеры.
- Принтеры.
- Сканеры или многофункциональные устройства.
- Телевизоры, игровые консоли и другие устройства.
Доступ к сети предоставляется исключительно через Access Link, что обеспечивает подключение конечных устройств, от которых данные дальше не передаются. Поэтому эти устройства не требуют добавления тегов или других операций, которые выполняются коммутационным оборудованием для упрощения и структурирования передачи данных.
В режиме доступа порт доступа ассоциируется с определенной VLAN и передает и принимает немаркированные Ethernet-кадры. Порт доступа может быть связан только с одной VLAN — VLAN доступа. В случае получения кадров, не соответствующих этому типу, они немедленно отбрасываются.
Транковый порт (Trunk port)
Используется для соединения двух коммутаторов или для связи с сетевым оборудованием на верхнем уровне, расположенным в транковом канале. Для упрощения, можно сказать, что:
- Trunk – это порт для объединения нескольких связей
- Access – это порт для подключения к конечному устройству
Транковый порт используется для конфигурации множества VLAN для передачи трафика по разным каналам.
Гибридный порт
Как следует из названия, это комбинированный тип интерфейса, созданный для подключения коммутационных устройств второго уровня или пользовательских устройств. Гибридный порт может принимать и передавать данные из нескольких VLAN, включая маркированные и немаркированные кадры. Это, по сути, транковый порт, но с расширенной конфигурацией.
Заключение
Осведомленность и глубокое понимание нюансов Ethernet портов помогут вам сделать правильный выбор при покупке оборудования для домашних или корпоративных сетей. При этом стоит учитывать размер и специфику вашего бизнеса, а также общую нагрузку на сеть.
Если у вас остались вопросы относительно сетевого оборудования, не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам, они профессионально и подробно разъяснят все тонкости Ethernet-портов и помогут вам выбрать коммутаторы с подходящей пропускной способностью.
