Концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы – в чём же разница?

В основе компьютерной сети используется 3 типа устройств для связи компьютеров - концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. Каждый из них важен и исполняет различные роли в упрощении коммуникации между сетевыми компьютерами. Снаружи эти устройства могут выглядеть одинаковыми: маленькие, металлические коробочки с множеством соединителей или портов, куда подсоединяются кабели ethernet (маршрутизаторы также могут выглядеть как другие соединители). Термины «концентратор», «коммутатор» и «маршрутизатор» часто используются взаимозаменяемо, но неправильно – на самом деле, устройства отличаются друг от друга. Концентраторы используются для соединения отдельных компьютеров. Выключатели выполняют то же самое (но более эффективно). А маршрутизаторы связывают различные сети (а не отдельные компьютеры).

1.Сетевой Концентратор.

По сравнению с коммутаторами и маршрутизаторами, концентраторы – самые дешёвые, самые простые устройства в сети. Втсе данные, которые поступают в один порт концентратора, отсылаются на все другие порты. Следовательно, все компьютеры, подсоединённые к одному концентратору, «видят» в сети друг друга. Концентратор не обращает никакого внимания на передаваемые данные, он просто посылает их на другие порты. Значение концентратора в том, что он довольно дешёвый и предлагает быстрый и простой способ объединить компьютеры в маленькую сеть.

2. Сетевой коммутатор.

Работа коммутатора во многом схожа с предназначением концентратора - но он делает это более эффективно. Каждый пакет данных (рамка Ethernet), передаваемый в сети, имеет источник и адрес MAC адресата. Коммутатор имеет способность «запоминать» адрес каждого компьютера, подключённого к его портам и действовать как регулировщик - только передавать данные на компьютер адресата и ни на какие другие. Это может оказать существенный положительный эффект на производительность всей сети, потому устраняются ненужные передачи и освобождается сетевая пропускная способность. Коммутатор можно представить как центральный компонент одной сети. Он используется для связи устройств в сети и доставки рамок уровня 2 (OSI model). Коммутатор отличается от концентратора тем, что он не передаёт повторно рамки на все другие устройства - он создаёт прямое соединение между передающими и принимающими устройствами.

3. Сетевой маршрутизатор.

По сравнению с коммутаторами, маршрутизаторы медленны и относительно дорогостоящи. Маршрутизатор – это интеллектуальное устройство, связывающее две или более сети для доставки пакетов уровня 3 (OSI model). Поскольку может быть множество возможных путей, маршрутизатор принимает во внимание множество критерий при определении пути посылки пакета данных. Факт, что коммутаторы и маршрутизаторы работают на различных уровнях OSI, указывает на то, что они опираются на различную информацию (содержащуюся в рамках или пакетах) для того, чтобы отправить данные из источника адресату.

Важным различием между сетями, использующими коммутаторы и маршрутизаторы, является то, что сети с коммутаторами не блокируют радиопередачи. В результате коммутаторы могут быть испорчены потоками пакетов радиопередач. Маршрутизаторы блокируют радиопередачи по локальной сети, таким образом, поток радиопередач затрагивает только тот домен, из которого он исходит. Так как маршрутизаторы блокируют радиопередачи, они также обеспечивают более высокий уровень безопасности, чем коммутаторы.

Аналогия.

Приведём аналогию, чтобы помочь объяснять различие между маршрутизатором и коммутатором – это почтовый сервер корпорации. Когда служащий посылает письмо, оно может быть доставлено его конечному адресату через внутреннюю систему доставки почты компании или через локальное почтовое отделение (если получатель постоянно находится вне компании). Коммутатор тут представлен почтовым сервером компании, а маршрутизатор – локальным почтовым отделением.

Коммутатор не проверяет контент почты и не проверяет тип передаваемой почты. Изюминка коммутатора - это таблица MAC адресов (один для каждого компьютера сети) и информации о том, к какому порту подключён MAC конечного получателя. Таким образом, коммутатор хранит список служащих компании и номеров их офисов и ответственен за прямую поставку внутренней почты непосредственно служащим. Таким образом, если почта, адресованная определённому служащему, прибывает на коммутатор, то он уже дальше сам поставляет её. Маршрутизатор же ответственен за доставку почты, предназначенной людям, находящимся вне компании. Кроме того, маршрутизаторы могут проверять содержимое сообщений, а правила доставки могут изменяться в зависимости от содержания почты. Эта особенность позволяет маршрутизаторам играть важную роль в сфере сетевой безопасности.

Как работает коммутатор?

Коммутаторы – это многопортные мосты. Они были созданы с целью уменьшения количества сталкивающихся доменов.

В дополнение к быстрым центральным процессорам и памяти, два технологических усовершенствования сделали возможными использование коммутаторов:
- Content Addressable Memory (CAM);
- специфические интегральные схемы для приложений (ASIC). CAM – это тип памяти, который работает иначе, по сравнению с обычной памятью – т. е., учитывая ценность данных, память возвращает соответствующий адрес. Это позволяет коммутатору непосредственно находить порт, связанный с MAC адресом (содержавшим ценные данные). ASIC – это устройство, которое может быть запрограммировано на выполнение функции на высоких скоростях в аппаратных средствах. Использование технологий CAM и ASIC ощутимо уменьшает задержки, вызванные программной обработкой, и даёт возможность коммутатору не отставать от высокой скорости запросов передачи данных в сетях Ethernet.

Коммутаторы могут работать в одном из трёх режимов:
- store-and-forward;
- cut-through;
- fragment-free.

Компромисс - производительность или надёжность. В режиме store-and-forward коммутатор прочитывает всю рамку и проверяет ошибки. В режиме cut-through коммутатор прочитывает начало рамки до конечного MAC адреса. В режиме fragment-free прочитываются первые 64 байта рамки – этого достаточно, чтобы определить, действительно ли это - фрагмент столкновения (который объясняет большинство ошибок рамки).

Коммутатор уровня 2 выстраивает свою посылаемую таблицу, используя MAC адреса. Когда хост имеет данные для нелокального IP-адреса, он отсылает рамку самому ближнему маршрутизатору (также установленного в качестве его шлюза по умолчанию). Хост использует MAC адрес маршрутизатора как адрес MAC адресата.

Как работает маршрутизатор?

Так же, как коммутатор сохраняет таблицу известных MAC адресов, также и маршрутизатор сохраняет таблицу IP-адресов, известную как таблица маршрутизации. Важная функция маршрутизатора заключается в поддержке этих таблиц и проверки того, что другие маршрутизаторы проинформированы об изменениях в топологии сети. Эта функция выполняется посредством использования протоколов маршрутизации для сообщения с другими маршрутизаторами. Когда пакеты поступают на интерфейс маршрутизатора, он применяет различные критерии и протоколы, чтобы определить наилучший путь передачи пакета его следующему адресату.

Маршрутизатор может быть запрограммирован на применение сложных правил, основанных на содержании пакетов с данными, которые он видит. Например, маршрутизаторы могут быть запрограммированы таким образом, чтобы действовать как системы сетевой защиты аппаратных средств, могут производить трансляцию сетевых адресов (NAT) и могут выступать как сетевые сервисы DHCP.

Благодаря своему интеллекту, маршрутизаторы вообще считаются самыми сложными сетевыми устройствами. В дополнение к функции направления трафика пакета, маршрутизаторы могут использоваться для контроля сетевого трафика, также они имеют способность приспосабливаться к изменениям в сети, которые они динамически обнаруживают, защищать сети, фильтруя пакеты и определяя, какие пакеты блокировать или пропускать.

Для организации локальной сети с более чем двумя узлами требуется дополнительное оборудование. Тем, кто живет по принципу “необходимо и достаточно”, предстоит выбирать устройство объединения компьютеров в сеть в соответствии с конкретными задачами, а сделать это без минимального набора знаний невозможно. Внимание пользователей сегодня привлекают два типа устройств — свитч и роутер, и каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками.

Определение

Свитч — сетевой коммутатор, обеспечивающий взаимодействие напрямую нескольких компьютеров в одном сегменте локальной сети посредством преимущественно интерфейса Ethernet.

Роутер — сетевое устройство или отдельный компьютер, объединяющий узлы сети и передающий пакеты данных между ними на основе правил.

Сравнение

Разница между свитчем и роутером — в функциональности каждого из устройств. Свитч на сегодняшний день — простейшее сетевое оборудование, позволяющее двум или более компьютерам в сети обмениваться информацией. Свитч направляет пакеты в соответствии с запросом отправителя именно на тот компьютер, которому они предназначены, тем самым обеспечивая минимальную безопасность в сети. Роутер поддерживает взаимодействие всех компьютеров в сети посредством интерфейса Ethernet или беспроводной связи, одновременно подключая локальную сеть к сети провайдера, что дает возможность выхода в Интернет всем участникам. Свитч самостоятельно к глобальной сети не подключается.

Функциональность роутера намного выше, чем свитча. Передачу данных он осуществляет в соответствии с таблицами маршрутизации. Кроме того, современные роутеры могут выступать в качестве файрволла, обеспечивая защиту подключений, дают возможность шифрования данных и трансляции адресов.

Свитч работает на втором (канальном) уровне модели OSI, что означает прием не только сигналов, но и мониторинг содержимого пакетов для выявления MAC-адреса адресата. Роутер работает на третьем уровне модели OSI, осуществляя мониторинг пакетов для выявления сетевых адресов. Таблицы маршрутизации более сложные и весят больше, чем таблицы коммутации, с которыми работает свитч.

Выводы сайт

1. Свитч элементарное устройство, роутер — более сложное.
2. Свитч не может подключаться к сети Интернет.
3. Роутер работает с таблицами маршрутизации.
4. Роутер представляет элемент третьего уровня модели OSI, свитч — второго (канального).
5. Свитч работает с MAC-адресами, роутер — с IP-адресами.
6. Роутер обеспечивает безопасность передачи данных на более высоком уровне.

Вопросы организации локальных сетей крупных корпораций чаще всего решают системные администраторы. В таком случае сотрудники-пользователи компьютеров не задействованы в решении вопросов, связанных с покупкой техники, и мало кого интересует, в чем заключается отличие коммутатора от маршрутизатора и концентратора. Но как только возникает необходимость приобрести устройство для домашнего пользования или небольшой компании, возникает путаница в терминах.

Устройства для связи компьютерной техники

Чаще всего среднестатистический пользователь не понимает, что означает то или иное определение сетевого оборудования, и в чем отличия. Выделяют три основных типа устройств, которые используются для связи компьютеров:

• маршрутизаторы;
• коммутаторы;
• концентраторы.

При выборе оборудования возникает ряд вопросов: чем отличается коммутатор от маршрутизатора? Что такое концентратор? В каких случаях используется каждое из устройств и возможно ли соединить между собой несколько компьютеров без их применения?

Каждое из перечисленных сетевых устройств играет свою роль в процессе создания связи между компьютерами в сети. Внешне они практически ничем не отличаются: коробочки небольшого размера, оснащенные соединителями и портами.

Часто термины «коммутаторы», «концентраторы», «маршрутизаторы» используют как синонимы. Но это огромная ошибка, так как похожи они только внешне, а каждое из устройств имеет свои характеристики и выполняет определенные функции.

Для того чтобы понять, в чем разница между коммутатором и маршрутизатором, необходимо разобраться с самими понятиями, функциональными особенностями и характеристиками приборов.

Что такое маршрутизатор

Маршрутизатор – своеобразный сетевой компьютер. Он предназначен для связывания между собой нескольких сетей разных архитектур, а не отдельных компьютеров. Еще одно распространенное название устройства – роутер. Для него характерно наличие как минимум одного сетевого интерфейса, который рассылает пакеты данных между разными элементами сети. Информация передается на основании определенной типологии сети, а также правил, которые определены администратором.

Роутеры дают возможность обмениваться данными не только между компьютерами одной сети, но и между локальной сетью и интернетом. Сетевой трафик направляется по конкретному маршруту при помощи логической адресации, что определяется IP-адресом и пакетами.

Маршрутизаторы бывают двух типов:

Как правило, роутеры имеют встроенный брандмауэр, который обеспечивает безопасность сети. Для маршрутизатора характерна отличительная особенность, которая заключается в возможности настроить правила работы сетевых служб с помощью web-интерфейса или специализированного ПО. Данная характеристика в первую очередь позволяет объяснить, в чем отличие маршрутизатора от коммутатора.

Что такое коммутатор и концентратор

Концентраторы – это приборы, которые применяются для построения компьютерных сетей. На сегодняшний день концентраторы (хабы) практически не используются на практике, так как считаются морально устаревшими, примитивными устройствами. Передача информации осуществляется ко всем подключенным компьютерам. Хаб не в состоянии самостоятельно определить конечный источник для получения данных, что является основным недостатком прибора, замедляющим его работу.

На сегодняшний день функции концентраторов полностью выполняют сетевые коммутаторы, которые характеризуются повышенной эффективностью и более высокой скоростью обработки информации.

Коммутатор – это прибор, выполняющий функцию соединения между собой нескольких компьютеров в одной сети. В коммутаторе (свитче) используются мостовые технологии. Он передает информацию только одному получателю.

Это позволяет достичь высокого уровня производительности и получить повышенную безопасность за счет отсутствия необходимости обрабатывать ненужную информацию.

В памяти устройства хранится таблица коммутации, в которой находится информация о соответствии каждого МАС-адреса узлов определенным портам свитча.

Основные отличия коммутатора и роутера

Отличия между коммутатором и роутером заключаются в плоскости задач, которые они решают. Можно выделить основные особенности, определяющие, чем отличаются коммутатор от маршрутизатора:

1. Роутер самостоятельно определяет IP-адреса, анализирует данные пакета, а свитч работает только с МАС-адресами.
2. Технически роутер является более сложным устройством. Он имеет встроенную память, что позволяет назвать его мини-компьютером. Для свитчей характерен ограниченный функционал.
3. Свитчи работают на канальном уровне модели OSI, маршрутизаторы – на сетевом уровне.
4. Роутер подключается к интернету, свитч не подключается.
5. Для работы коммутаторов используются только LAN-порты, для роутеров – LAN и WAN.
6. Стоимость роутеров в несколько раз выше по сравнению с коммутаторами в силу сложности конструкции и расширенного функционала.

Рассмотрев особенности приборов и изучив их основные отличия, можно определить, что лучше приобрести в каждом отдельном случае: коммутатор или маршрутизатор. Если конечная цель заключается в элементарном соединении нескольких компьютеров между собой, лучше всего купить коммутатор. Если же компьютеры в сети нуждаются в подключении к интернету, идеальное решение – маршрутизатор.

Кандидату на должность системного администратора часто задают вопрос про то, чем отличается маршрутизатор от коммутатора или роутер от свитча. Иногда могут подловить на вопросе об отличии хаба от сетевого концентратора. Предлагаю разобраться в названиях сетевых устройств и их различиях.

Маршрутизатор или роутер

Маршрутизатор или роутер (от английского router) - специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Если есть возможность настройки таких сетевых служб как «NAT», «DHCP» или «Firewall» значит это маршрутизатор (роутер). К ним относится большинство ADSL модемов. Устройства настраиваются через web-интерфейс или специальное программное обеспечение.

Сетевой концентратор или хаб

Сетевой концентратор (хаб) довольно примитивное устройство. Поступающий пакет шлёт всем, кто к нему подключен. Таким образом, конечный компьютер сам должен определить, является он законным получателем пакета или нет. Если пакет предназначен не ему, тот уничтожается. Такой подход к передаче данных непрактичен и поэтому в современных сетевых устройствах не используется.

Коммутатор или свитч

В отличие от концентратора (хаба), который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались.