Особенности товарного ассортимента коммутаторов начального уровня

Михаил Кузьмин, внештатный эксперт «Бестселлеров IT-рынка»

Рынок коммутаторов для сетей передачи данных продолжает показывать свою востребованность. Так, согласно одному из наиболее актуальных отчетов IDC, в третьем квартале прошлого года мировой рынок коммутаторов Ethernet показал рост на 6,5%, а его объем достиг 5,66 млрд долл.

Впрочем, данные цифры дают лишь самое общее представление, поскольку внутренняя структура этого рынка, как по потребительским сегментам, так и технологическая, довольно сложна, и отдельные сегменты показывают заметно различающуюся динамику. Например, аналитики отмечают, что основной вклад в отмеченную выше положительную динамику рынка внесли два сегмента: корпоративные/кампусные сети (включая коммутаторы на границе сети) и быстрорастущий сегмент центров обработки данных (ЦОДов), стимулируемый повсеместным развертыванием облачных приложений.

С технологической точки зрения основной причиной роста рынка коммутаторов стал переход на 10-гигабитные скорости (10GbE или 10Gb Ethernet), в то же время порты 40GbE пока еще не достигли критического количества, позволяющего учитывать их в анализе общего положения на рынке. Не говоря уже о том, что в ряде подсегментов эта технология и вовсе пока не актуальна. В нижнем ценовом диапазоне в ряду технологических трендов более заметен не переход на скорость 10 Гбит/с, а различные попытки экономии в рамках энергосберегающих, экономичных или «зеленых» технологий Ethernet (EEE, Energy Efficient Ethernet; Green Ethernet или IEEE 802.3az).

Различаются в отдельных сегментах рынка и позиции основных игроков: пятерка лидеров общего рынка коммутаторов (т. е. Cisco, HP, Juniper, Dell, Brocade) в нижнем ценовом диапазоне существенно расширена за счет множества изготовителей, практически отсутствующих в среднем и верхнем ценовом диапазоне.

Данный обзор посвящен сетевым коммутаторам начального уровня (сегмент коммутаторов для SOHO/SMB).

Описание сегмента

В данной публикации мы будем рассматривать только коммутаторы начального уровня (нижнего ценового диапазона) для сетей Ethernet. С точки зрения потребительской сегментации эти коммутаторы относятся к сегментам SOHO и SB (small business). Это накладывает ограничения на количество портов (от 5 до 16) и такой критичный для данного класса клиентов параметр, как стоимость (условно до 100 долл.). При этом предложения для первого из этих сегментов можно ограничить 5-8 портами при цене до 1500 руб., а второй сегмент совпадает с сегментом корпоративных сетей начального уровня. А вот деление моделей на «домашние» и «корпоративные» коммутаторы достаточно условно, хотя в первом случае выше популярность более дешевых коммутаторов в пластиковом (пластмассовом) корпусе с минимальным набором функциональных возможностей.

Мы уже говорили о дифференцированной активности ведущих поставщиков коммутаторов в различных потребительских сегмнтах. На нее влияет также и отношение производителей к конкретным региональным рынкам. В результате набор представленных в таблицах моделей был сформирован с учетом их реальной представленности в предложениях наиболее популярных розничных компьютерных супермаркетов с предпочтением моделям, предлагаемым в нескольких местах. Конечно, в силу ограниченности размеров таблиц моделей, в них представлен далеко не полный ассортимент этого класса коммутаторов. Однако выборка дает, на наш взгляд, адекватное представление актуального товарного предложения и зависимости основных технических и стоимостных параметров устройств.

Основные потребительские и технические характеристики

Как правило, коммутаторы начального уровня построены на основе двух функциональных узлов: для управления портами и матрицей коммутации.

В большей части устройств предполагается использование внешнего сетевого адаптера (обычно импульсного, трансформаторные блоки питания используются очень редко), что полезно для снижения электромагнитных наводок и оптимизации тепловыделения. Адаптер питания всегда намного горячее коммутатора, поэтому такая схема позволяет не применять здесь вентилятор охлаждения, который практически обязателен для коммутаторов среднего и верхнего ценового диапазона.

Все современные коммутаторы обеспечивают согласование скорости передачи подключенного устройства (auto-sensing) и настройку параметров связи (auto-negotiating), в том числе определение прямого или перекрестного кабеля, отсутствия кабеля и т. д. Обычно поддерживается так называемый неблокируемый полнодуплексный режим на скорости линии связи, что означает отсутствие потери пакетов по вине коммутатора. Для MAC-адресов предполагается автоматическое обучение новым адресам и удаление устаревших (Address Learning and Aging), а также управление потоком данных (Data Flow Control) для повышения надежности передачи данных. Эти возможности по умолчанию предполагаются у всех коммутаторов, включая устройства начального уровня.

Наиболее наглядным потребительским параметром коммутатора является число портов, который мы сделаем основой классификации. Товарный ассортимент компаний обычно начинается с коммутаторов с 5-ю портами: соединение двух пар устройств плюс канал восходящей связи. Они наиболее широко представлены в продаже и применяются как в домашних сетях и малых офисах, так и для небольшого расширения многопортовых коммутаторов корпоративных сетей.

При этом мы исключили из обзора экзотические модели (по причине малого объема продаж), например 5-портовый коммутатор 10/100 Мбит/с с питанием от порта USB. Модели с 10 или 12 портами также не рассматриваются из-за малочисленности, равно как и коммутаторы с ассиметричной матрицей, например с 7 портами Fast Ethernet (10/100 Мбит/с) и одним гигабитным портом 1000BASE-T.

Большая часть коммутаторов рассматриваемого класса относятся к неуправляемым моделям с фиксированной конфигурацией (fixed unmanaged), хотя имеется несколько моделей фиксированных управляемых коммутаторов (fixed managed). Но модульные коммутаторы появляются уже только в среднем и верхнем ценовых диапазонах.

Размер таблицы MAC-адресов является основным «рабочим инструментом» коммутатора, поскольку устанавливается соответствие между его интерфейсами и MAC-адресами подключенных к нему сетевых устройств. Коммутатор формирует эту таблицу на основе служебной информации (MAC-адрес источника) из поступающих кадров, «исследуя», какое устройство находится на определенном интерфейсе. Затем все кадры, направляемые на этот MAC-адрес (т. е. кадры с таким MAC-адресом точки назначения), будут передаваться только в этот интерфейс. Если же MAC-адреса нет в таблице, то коммутатор будет вынужден отправить кадр во все интерфейсы (кроме входного для кадра), т.е. перестает быть коммутатором и становится обычным концентратором (хабом). Поэтому чем больше размер таблицы MAC-адресов, тем лучше, причем для рассматриваемых нами неуправляемых коммутаторов создание таблицы MAC-адресов вручную невозможно. Разумеется, для автономной сети на основе одного 5-портового коммутатора будет достаточно таблицы MAC-адресов длиной в 5 строк, но при подключении коммутатора к сети Интернет или корпоративной сети нам теоретически потребуется таблица для 2 в 48-ой степени допустимых уникальных MAC-адресов различных устройств только при исходной 48-разрядной схеме нумерации. Таблица такого размера «не по зубам» коммутаторам не только начального уровня, но и всем остальным, поэтому записи в таблице постоянно обновляются за счет удаления «устаревших» адресов, и текущее состояние таблицы всегда более-менее точно отражает состав сетевых устройств, с которыми ведется обмен данными.

Размер таблицы можно оценивать в записях (они же элементы, строки и т. д.) или в общем количестве MAC-адресов. Корректным считается оценка в записях, но некоторые компании считают, что одна запись содержит два адреса (MAC-адрес и адрес интерфейса), поэтому «на бумаге» легко увеличивают размер таблицы вдвое. Кроме того, размер таблицы (как в записях, так и в адресах) обычно выражен степенями двойки. Некоторые компании, по разным причинам, настаивают на «десятичных» тысячах и обычно заявляют, например, «до 2000 записей», что очевидно не дотягивает до 2K (2048).

Наиболее показательными функциями коммутаторов начального уровня для локальных сетей, в сравнении с коммутаторам среднего/верхнего уровня или коммутаторами доступа, можно считать энергосбережение по стандарту 802.3az (EEE, Energy Efficient Ethernet, энергосберегающий Ethernet) и PoE (Power over Ethernet, питание поверх Ethernet) по стандарту IEEE 802.3af или 802.3at (PoE Plus). Таким образом устройство непосредственно подает питание на порты для обеспечения питания других устройств. — это устройство PoE PSE (Power Sourcing Equipment). Напротив, PoE PD означает Powered Device, т. е. запитку самого коммутатора от подключенного к нему сетевого устройства. Наиболее распространенный пример использование PoE — это питание от коммутатора IP-камер.

Также отметим, что энергосбережение EEE предполагает индивидуальное отключение питания неиспользуемых портов, перевод порта в спящий/дежурный режим низкого потребления энергии (когда подключенное устройство неактивно) и снижение мощности сигнала согласно длине соединительного кабеля. Все это неплохо, но автоматическое применение EEE самим коммутатором негативно сказывается на работе приложений реального времени (например, трансляции видео), поэтому даже сами изготовители проводят тестирование с обязательным отключением функции EEE.

Следующей важной характеристикой коммутатора является поддержка приоритизации трафика (см. столбец «Приоритетный трафик» в таблицах) в том или ином виде. Например, интерфейс (порт) коммутатора для подключения к Интернету лучше сделать с повышенным приоритетом, поскольку он будет обслуживать запросы от всех остальных устройств этого коммутатора в сети. В коммутаторах начального уровня один порт может изначально иметь повышенный приоритет, и именно его следует выбрать для подключения к Интернету или к сети более высокого уровня. Кроме того, приоритет можно назначить определенным типам трафика вне зависимости от порта. Для этого служат кадры Ethernet с дополнительным (необязательным) тегом 802.1Q. Стандарт IEEE 802.1Q определяет формирование виртуальных сетей VLAN и обеспечивает назначение приоритетов разным видам трафика согласно IEEE P802.1p для QoS (Quality of Service, качество обслуживания)/ CoS (Class of Service, класс обслуживания), например для передачи видео без «запаздываний» за счет снижения скорости других видов трафика.

Как известно, кадр (фрейм) Ethernet состоит из служебной части и рабочей информации, в которую, как в игрушку-матрешку, записываются пакеты TCP/IP, а в них элементы данных более высокого уровня и т. д. В исходной версии стандарта Ethernet кадр мог иметь поле полезной нагрузки длиной не более 1500 байт, но при этом были слишком высокие «накладные расходы» (соотношение служебной части и рабочей информацией), поэтому вместе с появлением гигабитных сетей Ethernet стандарт был расширен для поддержки кадров с полезной нагрузкой до 9216 байт (это число часто округляют до 9000), которые были названы Jumbo Frame (дословно: «слоновьи кадры»). Сегодня такие кадры поддерживаются и в сетях Fast Ethernet, поэтому функция Jumbo Frame в коммутаторах позволяет сократить объем передаваемой служебной информации.

Среди дополнительных функций следует отметить поддержку VLAN (Virtual Local Area Network, виртуальная локальная сеть), которая позволяет разделить локальную сеть на независимые и несвязанные друг с другом сегменты с целью безопасности и повышения пропускной способности. Но для коммутаторов с небольшим числом портов это не кажется полезным, кроме случая сквозного пропуска VLAN-трафика в сеть Интернет. В ряде моделей реализованы многоадресные (групповые) рассылки на основе протокола IGMP, что позволяет «дублировать» пакеты, направляемые в разные точки назначения (например, если видео транслируется на два компьютера, можно вдвое сократить число передаваемых пакетов данных).

Перейдем теперь к анализу типовых значений указанных параметров в коммутаторах с различным числом портов и их влияния на стоимость моделей (приведенные в таблицах цены соотвествуют средним розничным ценам на середину февраля 2014 г.).

5-портовые коммутаторы

Цена 5-портовых коммутаторов Fast Ethernet (до 100 Мбит/с) и гигабитных 5-портовых коммутаторов (до 1000 Мбит/с) различается в два-три раза, и это вполне понятно и обоснованно ( см. табл. 1). Однако внутри этих подсегментов также существует разброс цен, определяемых несколькими причинами.

Во-первых, металлический корпус сразу увеличивает стоимость устройства в 1,5...2 раза. Он обеспечивает лучшую защиту от внешних электромагнитных помех и наводок, повышенную механическую прочность конструкции (например, в случае падения устройства на пол), более быстрый отвод тепла и более строгое соблюдение требований к промышленному оборудованию (например, к защите от возгорания). Поэтому для использования в офисных помещениях лучше выбрать коммутатор в металлическом корпусе (хотя нет никаких запретов и на использование пластиковых корпусов), а для домашней сети или офиса на дому пластмассовый корпус может стать предпочтительнее (например, при падении на пол такой коммутатор разобьется сам, но не повредит паркет, ремонт которого будет стоить намного дороже).

Во-вторых, стоимость коммутатора значительно увеличивается даже от одного порта PoE, поэтому устройства с поддержкой питания по Ethernet нужно выбирать только в случае явной необходимости, особенно в 5-портовых коммутаторах. Некоторые сетевые устройства не допускают подключения к портам PoE, поэтому такой порт может стать бесполезным для обычных сетевых устройств. Как правило, устройством с питанием PoE для коммутатора начального уровня станет IP-камера видеонаблюдения, например перед входом в офис.

В-третьих, дополнительные функции и поддержка энергосбережения (как в полной реализации, так и частично) также увеличивают стоимость примерно вдвое за обе функции в сумме. Из дополнительных функций можно рекомендовать порт с повышенным приоритетом или порт с поддержкой QoS/CoS, что, по сути, означает одно и то же. Такой порт станет прекрасным выбором для «восходящего» подключения коммутатора, например к линии провайдера Интернета или к коммутатору более высокого уровня в корпоративной сети. Совсем иначе обстоит дело с энергосбережением («зеленым» Интернетом), особенно с автоматической настройкой, и при отсутствии возможности отключения этой функции самим пользователем. Действительно, такая функция позволяет сократить потребляемую мощность вплоть до 60–70%, но одна энергосберегающая электрическая лампочка в светильнике на рабочем столе даст еще большую экономию. Обратной стороной энергосбережения может стать уменьшение надежности работы коммутатора, особенно для приложений, работающих в реальном времени, когда требуется максимальное снижение задержки при пересылке пакетов данных.

В-четвертых, существенная разница в цене практически одинаковых по функциональным возможностям коммутаторов от известных и не очень известных компаний-изготовителей связана не только с качеством комплектующих, материалов и производства, а также с наличием полной документации и дополнительных материалов на русском языке, работой службы технической поддержки, возможностью быстрой замены дефектных изделий и т. д. К сожалению, немалую долю вносит и маркетинговая поддержка марки как таковой.

В-пятых, 5-портовые коммутаторы можно сделать по высоте ниже стандартного стоечного размера 1U (44 мм), поскольку установка в стойку предполагается далеко не для всех моделей, и, более того, для большинства устройств данного класса она может быть и не нужна вовсе.

Завершая общий взгляд на таблицу 5-портовых моделей, стоит отметить, что только одно из почти трех десятков устройств является управляемым, причем только с веб-интерфейсом (GUI), предназначенным для непрофессиональных пользователей.

8-портовые коммутаторы

Для 8-портовых коммутаторов (табл. 2) справедливы все пять выводов, сделанные нами при анализе 5-портовых устройств. В некоторых моделях появляются встроенные блоки питания, что, возможно, вызвано тем, что коммутаторы этой группы уже больше идут в корпоративные применения.

Разумеется, пропускная способность матрицы коммутации увеличивается до 1,6 Гбит/с для коммутаторов с портами 10/100 Мбит/с и до 16 Гбит/с — для коммутаторов с гигабитными портами.

Немного увеличивается доля моделей в металлических корпусах, а в отдельных моделях состав дополнительных функций расширяется за счет зеркалирования портов (возможность дублирования пакетов на второй порт для подключения анализатора сетевого трафика или любого предписанного законодательством регистратора данных для слежения за пользователями), а также поддержки виртуальных локальных сетей VLAN (для сегментации сети на отдельные несвязанные области с целью повышения безопасности).

Все это тянет за собой увеличение цен на средний 8-портовый коммутатор. В сравнении с 5-портовыми устройствами со сравнимыми функциональными возможностями стоимость увеличивается примерно в 1,5–2 раза. Вместе с тем разница в стоимости между дешевыми 8-портовыми коммутаторами и дорогими 5-портовыми начинается от 100 руб. Поэтому иногда (с учетом реально возлагаемых на коммутатор задач) целесообразно купить «на вырост» 8-портовую модель с минимальным набором функций.

16-портовые коммутаторы

Список 16-портовых коммутаторов (табл. 3) получился короче двух предыдущих, но не потому, что эти модели непопулярны. Дело в том, что большая часть моделей 16-портовых коммутаторов выходит за установленную нами максимальную цену в 100 долл. Для моделей в этом ценовом диапазоне справедливо все, что указано выше для 5- и 8-портовых коммутаторов. Однако значительно увеличивается доля моделей со встроенным блоком питания и вентилятором, и многие модели комплектуются крепежными деталями для монтажа в стандартную телекоммуникационную (19-дюйм) стойку. Это указывает на то, что данные модели уже больше ориентированы на корпоративные решения.

Пропускная способность матрицы коммутации увеличивается до 3,2/32 Гбит/с, что напрямую ведет к увеличению стоимости в 1,5–2 раза за сходные по функционалу модели.

Полная электронная версия этой статьи доступна только для подписчиков. Для получения полной электронной версии статьи сейчас Вы можете оформить запрос.