Отличия между коммутаторами и маршрутизаторами

Отличие коммутатора от маршрутизатора и концентратора

Константин Михайлов

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.

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:

1. Проводные (работают путем подключения кабеля Ethernet).
2. Беспроводные (технология Wi-Fi).

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.

Свитч чаще используется в корпоративных нуждах, тогда как маршрутизатор – лучший вариант для домашнего использования или для построения разветвленных корпоративных сетей.

Чем отличается коммутатор от маршрутизатора:

Коммутатор и маршрутизатор: Отличия

Чем отличается свитч от хаба

Чем роутер отличается от свитча

Отличие свитча от хаба

Коммутатор и маршрутизатор: в чем разница, отличие от роутера и концентратора

Продолжая разбираться в различиях между устройствами связи нельзя оставить без внимания сравнение и отличие коммутатора от маршрутизатора, которые хоть и служат для создания определённой сети и даже схожи внешне, имеют разные характеристики и возможности.

Об этом и расскажем дальше. Ведь понимать разницу между данными устройства должен каждый продвинутый пользователь.

Что такое коммутатор?

Сетевой коммутатор по-другому ещё называют свитч (switch). Назначение такого оборудования – создание сети между несколькими компьютерами или серверами.

При этом коммутатор использует мостовые технологии, а всю информацию передаёт только одному получателю. За счёт чего повышается безопасность и производительность сети.

Ведь другим участникам не нужно принимать и обрабатывать пакеты данных, которые им не предназначаются.

Уже после первой передачи, он составляет особую таблицу коммутации, куда заносится информация о соответствии МАС-адресов узлов и определенных портов свитча.

Если говорить проще, то это оборудование различает все подключенные в сеть устройства и запоминает каким образом передавать данные в следующий раз.

Чем-то похоже на коммутатор и устройство, которое называется концентратор (хаб). Оно также соединяет несколько компьютеров в сеть LAN. Правда, сегодня концентраторы почти не применяются. Всё дело в том, что они не различают участников сети и каждому направляют пакеты данных. Всё это негативно сказывается на производительности и пропускной способности.

Что такое маршрутизатор?

Маршрутизатор (или роутер) – более сложное устройство, чем коммутатор. Это своего рода сетевой компьютер, который чаще всего применяется для создания локальной сети и обеспечения доступа во всемирную паутину.

Помимо этого он имеет много настроек и специализированное программное обеспечение.

Всё это позволяет роутеру не только объединять устройства в общую сеть и «раздавать» интернет, но и присваивать IP-адреса, защищать домашнюю или рабочую групп от внешних угроз, ограничивать доступ пользователям или ресурсам, контролировать и шифровать трафик.

Отличие коммутатора от маршрутизатора

Поняв, что это за устройства, будет проще выявить и различия между ними. В качестве основных можно выделить следующее:

• Маршрутизатор – более сложное в техническом плане оборудование, которое имеет больше функций и возможностей. Для свитчей характерен ограниченный функционал.
• Маршрутизатор и коммутатор отличаются принципами работы. Первый использует канальный уровень OSI для передачи данных. Он считывает MAC-адреса, составляя специальные адресные таблицы. За счёт чего может правильно перенаправить полученную информацию. Его работу можно сравнить с оборудованием на АТС, которое перераспределяет поступившие звонки между абонентами. Тогда как коммутатор работает на третьем уровне сетевой модели OSI использованием протоколов TCP/IP. То есть он определяет IP-адреса, анализирует пакеты данных, фильтрует, ограничивает или дешифрует их.
• Маршрутизаторы соединяют 2 и более сегмента подсети. Коммутаторы на такое не способны. Их предел – обеспечить передачу данных в рамках конкретной подсети.
• Коммутатор в отличие от роутера самостоятельно к интернету не подключается. Поэтому для маршрутизатора обязательно наличие WAN-порта для подключения к глобальной сети. Тогда как у коммутатора имеются только LAN-разъёмы.
• Благодаря механизму NAT роутер преобразуют один IP-адрес, присваиваемый провайдером, в несколько, чтобы дать доступ к сети сразу нескольким устройствам. Естественно, свитч такой функцией не обладает.
• Разница между маршрутизатором и свитчем проявляется и в «начинке». Роутер как мини-компьютер имеет больший объём встроенной памяти и более мощный процессор. Также маршрутизатор обеспечивает поддержку большинства интерфейсных модулей. При этом некоторые модели роутеров оснащаются и сетевыми брандмауэрами.
• Отличие любого коммутатора от маршрутизатора можно найти в быстродействии. Свитч обладает очень высокой скоростью обработки данных. Ведь ему не нужно проверять и анализировать каждый пакет данных. Однако роутеры можно использовать в больших сетях. Тогда как применение коммутаторов довольно ограничено из-за небольших размеров таблицы маршрутизации.
• Отличаются оба устройства и своей стоимостью. Естественно, маршрутизатор в силу своего функционала и более сложной конструкции намного дороже, чем свитч.

Отличия между коммутаторами и маршрутизаторами

Многие юзеры не знают, в чём состоит разница между маршрутизаторами и коммутаторами, ошибочно думая, что устройства имеют одинаковый принцип работы и служат для одних и тех же целей.

Чтобы понять отличие, необходимо изучить, для чего используются гаджеты, где чаще всего их устанавливают, на чем основано их функционирование. Главный вывод, который можно сделать, — маршрутизатор и коммутатор — это устройства, применяемые для различных задач и целей. При этом они имеют разную стоимость.

Стоит отметить, что оба гаджета используются для построения компьютерной сети. Иногда их сравнивают с третьим видом гаджетов — концентратором, который на сегодняшний день является устаревшим и не соответствует современным технологическим требованиям.

Информация, приведённая в статье, будет интересна людям, которым интересен принцип построения сети. В некоторых случаях нужно применять один тип устройств, в то время как в других целесообразно установить второй тип.

Switch и маршрутизатор выполняют различные функции внутри сети

Принцип работы коммутатора

Чтобы понять, в чем разница между коммутатором и маршрутизатором, необходимо изучить основы работы этих устройств. Стоит отметить, что коммутатор, который устанавливается для компьютерных сетей, называется сетевым.

Такой прибор применяется для подключения разнообразных компьютеров в сеть в пределах нескольких либо одного сегмента. При этом стоит отметить, что используется канальный, то есть второй уровень модели OSI. Первый уровень применяют устаревшие концентраторы.

При этом девайс передаёт информацию непосредственно получателю, что повышает безопасность и производительность устройства по сравнению с концентратором. Коммутатор сохраняет специальные таблицы коммутации. Это сведения о соответствии MAC-адресов узлов к портам гаджета.

В процессе работы девайс устанавливает MAC-адрес хоста-отправителя и заносит информацию в таблицу.

Другими словами, любой фрагмент Ethernet, то есть фрагмент пакетной передачи данных, имеет MAC-адрес.

Гаджет фиксирует данные о нем и осуществляет работу своеобразного регулировщика, то есть определяет компьютер, на который можно пересылать информацию. Соответственно, на другие компьютеры данные не могут быть переданы.

Такой девайс не всегда удобно применять при работе с крупными сетями, поскольку память таблиц, с которыми он работает, является лимитированной. При этом такие устройства имеют невысокую цену и обладают прекрасной скоростью функционирования. Очень часто их применяют в крупных компаниях для построения сетей, поскольку такой вариант является недорогим.

Принцип функционирования роутера

Маршрутизатор — это знакомый многим роутер. Такие приборы обладают большим объёмом памяти и фактически представляют мини компьютер. Это позволяет роутеру работать с трафиком до 1 гигабайта. Преимуществом является то, что маршрутизатор совместим со всеми видами интерфейсных модулей. Стоит отметить, что устройство позволяет подключать неограниченное число маршрутов.

Не всегда юзеров удовлетворяет скорость работы, поскольку маршрутизатор проверяет полностью все данные, а не только MAC- и IP-адрес. Такие гаджеты обладают расширенным набором функций, например, могут определить различные программы, которые поступают в качестве входящей информации.

Стоит отметить, что девайс функционирует на третьем, более продвинутом уровне OSI. Маршрутизатор позволяет связывать несовместимые по протоколу и архитектурам сети. Такие современные и удобные устройства, безусловно, стоят дороже.

При этом девайсы прекрасно справляются с созданием крупных сетей.

Очень часто роутеры применяются для домашнего использования. Обычно гаджет получает IP-адрес от поставщика услуг интернет, а сам проводит IP-адресацию по локальной сети.

Множество продвинутых приборов позволяет пользователю ощутить преимущество использования дополнительных функций.

Среди них встроенная защита от опасных вредоносных программ, удобный веб-интерфейс, в который можно зайти с помощью любого компьютера либо ноутбука, и даже возможность подсоединения принтера.

Разница между двумя приборами может быть не очень ясна простому обывателю на первый взгляд. Стоит отметить, что они могут использоваться для одних и тех же функций. При этом гаджеты отличаются по своим принципам работы, стоимости, скорости работы и прочим параметрам. Маршрутизатор как бы «додумывает» маршруты передачи данных в то время, как коммутатор ретранслирует их.

Отличия коммутатора и маршрутизатора, в чем разница между этими устройствами

Большое количество специализированной техники, практически не отличающейся друг от друга внешне, нередко вызывает путаницу в терминах. Рассмотрим, чем отличается коммутатор от маршрутизатора и как используются эти устройства.

Коммутатор

Коммутатор — это устройство, которое соединяет между собой несколько узлов одной компьютерной сети.

Такими узлами могут быть как собственно компьютеры, так и другие устройства: принтеры, серверы и так далее.

Коммутатор способен передавать информацию от отправителя к получателю только в пределах этой локальной сети. Такое взаимодействие называется вторым (канальным) уровнем сетевой модели OSI.

Распространённое название для коммутатора — свитч (от английского to switch — «переключать»).

Сетевой коммутатор создаёт сеть из нескольких подключённых устройств, которые называют узлами

Принцип работы

Принцип работы коммутатора основан на мостовых технологиях. Данные, поступающие от одного узла сети, передаются прямо узлу-получателю. Последний при этом определяется при помощи специальной таблицы коммутации, в которой устройство хранит МАС-адреса узлов. Таким образом обеспечивается скорость и безопасность сетевого соединения.

Раньше вместо коммутатора использовались концентраторы. Эти устройства реализовывали первый уровень сетевой модели OSI — они передавали данные от отправного узла всем остальным, находящимся в сети. Этот подход морально устарел, поскольку требовал от каждого из узлов сети обработки всего трафика, независимо от того, кто был получателем пакета данных.

Коммутатор оснащён портами одного типа — LAN (Local Area Network), которые подходят для соединения локальных устройств, физически расположенных близко друг к другу.

Маршрутизатор

Чаще всего маршрутизатор называют роутером (хотя более правильная транслитерация — «раутер»). Это устройство предназначено для соединения нескольких сетей различных архитектур. Это значит, что маршрутизатор способен подключить вашу персональную домашнюю сеть к глобальной сети (интернету). Такое взаимодействие — это третий (сетевой) уровень модели OSI.

Особенность маршрутизатора — это возможность настройки правил передачи данных. Чаще всего это делается при помощи специального веб-интерфейса, доступ к которому осуществляется через браузер.

Практически все бытовые интернет-провайдеры используют подобный веб-интерфейс, чтобы позволить пользователю или администратору настраивать правила работы роутера

Бытовой маршрутизатор часто оснащён беспроводной точкой доступа

Маршрутизаторы используют не только для выхода в интернет. Крупные компании нередко выбирают роутер, чтобы снизить нагрузку локальной сети, разделив её на широковещательные домены или домены коллизий.

В чём разница

Теперь, когда мы знаем основные характеристики и особенности маршрутизатора и коммутатора, выделить их различия несложно:

• коммутатор осуществляет связь между устройствами только одной сети, в то время как маршрутизатор может связывать несколько сетей;
• для маршрутизатора можно настроить правила передачи данных;
• коммутатор не получится подключить к интернету;
• коммутатор использует только LAN-порты, а в маршрутизаторе присутствует как минимум один WAN-порт, обеспечивающий связь с глобальной сетью.

Можно сделать несложный вывод — коммутатор использовать в качестве маршрутизатора нельзя, а вот маршрутизатор выполняет функции коммутатора. Если отключить доступ к интернету, то роутер будет абсолютно аналогичен обычному свитчу.

Коммутатор и маршрутизатор — внешне похожие устройства, которые выполняют различные функции. Зная их особенности и функции, нетрудно отличить одно от другого.

• Ира Шестакова
• Распечатать

В чем разница между маршрутизатором, концентратором и коммутатором? — блог веб-программиста

Подробности мая 21, 2016 14851

Все три аппарата являются примерами сетевых устройств. Что касается их различий, нам придется погрузиться немного глубже, чтобы понять нюансы.

Давайте сначала разберем каждый из них в отдельности.

Концентратор (хаб) соединяет несколько компьютеров в локальную сеть (LAN). Вся информация отправляется в концентратор через каждый порт для каждого устройства в сети.

Концентраторы не могут отделить, один компьютер от другого, так как они получают информацию на один порт, а затем слепо направляют ее на все другие порты —предназначен для компьютеров.

Поэтому, даже если вы только хотите, отправить информацию на один компьютер, но у вас есть пять компьютеров в сети, то другие четыре компьютера также получат данные, которые для них не предназначены.

Чем он хорош?

В большинстве случаев, ничем. Потому что вся информация копируется на каждое устройство, это не только кошмар для безопасности, но и огромная нагрузка на пропускную способность.

Представьте, если бы вам нужно было распечатать документ, для вашего начальника, но вместо этого, вам пришлось бы печатать по одной копии документа для каждого сотрудника, используя только офисный принтер.

По этой причине в настоящее время концентраторы в значительной степени вытеснены коммутаторами.

Коммутатор, также, как и концентратор соединяет несколько компьютеров в локальную сеть. Но после первой передачи данных, он создает некую «таблицу точек входа», которые соответствуют портам для подключаемых устройств по MAC-адресам.

Коммутаторы, в отличие от концентраторов, способны различать компьютеры между собой, после первой передачи данных через коммутатор, он смотрит, какой MAC-адрес подключен к конкретному порту и запоминает этот макет.

Чем он хорош?

Они сводят к минимуму трафик в сети, уменьшая использование полосы пропускания, передавая данные только на нужные компьютеры.

Например, компьютер А хочет отправить данные на компьютер C. Коммутатор видит, что компьютер А подключен к порту 1, а компьютер C находится на 4-м порту. При этом коммутатор может передавать данные непосредственно между ними. Этот процесс значительно сокращает использование полосы пропускания.

Коммутаторы бывают управляемого и неуправляемого типа. Неуправляемые наиболее распространены и позволяют подключить их сразу, без установки ПО. Управляемые коммутаторы позволяют приоритизировать трафик, к примеру, повысить приоритет Skype, чтобы обеспечить отличное качество вызова.

Маршрутизатор (роутер) — это устройство, которое передает пакеты данных между различными сетями.

Чем он хорош?

Работа маршрутизатора — отправлять пакеты данных между двумя разными сетями. Однако современные маршрутизаторы на самом деле включают в себя намного больше:

• Позволяют осуществлять совместное использование оборудования, такого как принтеры.
• Транслятор сетевых адресов (Network Address Translator (NAT)) используется, чтобы назначить один набор IP-адресов в локальной сети и один расположенный за пределами локальной сети к поставщику услуг Интернета или глобальной сети (WAN).
• Протокол динамической конфигурации узла (Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)), назначает IP-адреса для каждого из устройств, подключенных к локальной сети.
• Брандмауэр для защиты локальной сети.
• WAN-порт для подключения маршрутизатора к модему, который предоставляет услуги широкополосного доступа от поставщика услуг Интернета (ISP).
• Беспроводная трансляция позволяя подключать устройства без использования кабелей.

Прежде, чем покупать любой маршрутизатор убедитесь, что он будет совместим с вашим провайдером и соответствует вашим потребностям.

Концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы в двух словах

• Концентраторы и коммутаторы объединяют компьютеры для создания локальной сети.
• Коммутаторы, в отличие от концентраторов, знают, для каких устройств предназначена информация и отправляют ее туда.
• Маршрутизаторы могут передавать пакеты данных между локальными сетями, а также присваивать IP-адреса, действуя как коммутатор и брандмауэр для локальной сети.

Чем коммутатор отличается от маршрутизатора? Сетевое оборудование

Подключение интернета в квартиру или частный дом всегда вызывает много вопросов. Для начала мы выбираем интернет-провайдера, если есть из чего выбирать. После мы присматриваемся к тарифам, а уже потом пытаемся узнать, чем коммутатор отличается от маршрутизатора.

Оборудование

Оба устройства относятся к сетевому оборудованию. Они рассчитаны на функционирование компьютерных сетей. К ним относятся не только коммутатор и маршрутизатор, но и концентратор, патч-панель и др. Любое сетевое устройство можно приписать к одной из групп: активное или пассивное. Нужно понять, в чем же разница между ними.

Активное

Эти устройства построены на электронных схемах, которые получают электрическое питание. Такое оборудование рассчитано на усиление и преобразование сигнала. Основная характеристика – использование особых алгоритмов для обработки. Что это значит?

Интернет-сеть работает с пакетной отправкой файлов. Каждый такой набор имеет свои технические параметры: сюда входят материалы о его источниках, целях, целостности данных и пр. Эти показатели дают возможность переносить пакеты по нужному адресу.

Активное устройство не просто находит сигнал, а и обрабатывает эти технические параметры. Оно направляет их по потокам в соответствии со встроенными алгоритмами. Такое умение и дает возможность аппарату называться таковым.

Пассивное

Эта группа не получает нужного питания от электрической сети. Работает с распределением и снижением уровней сигналов. К таким устройствам смело можно отнести кабели, вилку и розетку, балун, патч-панель. Некоторые сюда приписывают телекоммуникационные шкафы, кабельные лотки и пр.

Поскольку сеть активна преимущественно благодаря первой группе устройств, мы о ней и поговорим. Сюда можно отнести десять аппаратов разных типов. Например, сетевой адаптер, который находится в самом компьютере. Сетевое оборудование такого типа сейчас встречается во всех ПК и помогает подсоединиться к ЛВС.

Сюда же стоит отнести репитер. Устройство имеет два порта и работает с дубликацией сигналов. Таким образом помогает увеличить размеры сетевого сегмента. Концентратор – это также активное оборудование, которое иногда называют хабом. Оно функционирует с 4-32 каналами и служит для взаимодействия всех участников в сети.

Ну и наконец-то, мы подобрались к вопросу о том, чем коммутатор отличается от маршрутизатора. Хотя кроме них, есть еще ретранслятор, медиаконвертер, мост и сетевой трансивер.

Разница

Чем коммутатор отличается от маршрутизатора? На первый взгляд, однозначно стоит сказать, что в принципах работы кроются главные отличия этих устройств. Есть довольно интересная аналогия, которая легко объясняет разницу.

Предположим, у нас есть почтовый сервер корпорации. Сотрудник отправил файл, который должен попасть к получателю через внутреннюю или локальную систему доставки. В этом случае свитч является почтовым сервером, а маршрутизатор – локальным.

Что мы имеем? Коммутатор не анализирует содержание почты и её тип. Он хранит список всех работников фирмы, адреса их офисов. Поэтому его главная задача – передать почту конкретному адресату.

Недостаток маршрутизатора по сравнению с коммутатором кроется в непростом и затратном администрировании. Специалисты, которые работают с этим оборудованием, должны владеть огромным количеством параметров. При этом конфигурация все время должна быть согласована с другой конфигурацией в сети.

Выводы

Большинство компаний стараются модернизировать свою сеть, поэтому меняют устаревшее оборудование на свитч между маршрутизаторами и сетями. Новые устройства помогают улучшить производительность, а их устаревшие «коллеги» продолжают работать над безопасностью.

Настройка маршрутизатора и коммутатора – дело непростое. Обычному пользователю сюда вообще лучше не лезть. При настройке домашней сети приезжают специалисты, которые устанавливают это оборудование и параллельно его настраивают. Процесс этот непростой. Он индивидуальный для каждого провайдера и конкретной сети.

Если случаются какие-то сбои, то нужно обращаться к интернет-провайдеру, поскольку если произошли проблемы с настройкой, то без него вам не справиться.

Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.

ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA.

Эта запись подводит итоги трем предыдущим, в которых мы знакомились с назначением, хабов (сетевых концентраторов), коммутаторов (свитчей) и роутеров (маршрутизаторов).

Как известно, повторение — мать учения, нам придется немного повториться, чтобы закрепить полученную ранее информацию о сетевых устройствах, которые занимаются передачей данных по сети.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.20.1 Введение

Эта тема подводит итог разговору о коммутаторах, сетевых концентраторах, маршрутизаторах, хабах и компьютерной сети, построенной по топологии с общей шиной. Все эти темы получились довольно объемными, поэтому здесь мы лишь подводим итоги этого большого разговора. Нам нужно просто выделить и посмотреть на основные отличия этих устройств.

Сейчас коротко напомню, что в данный момент вы вряд ли где-нибудь встретите компьютерные сети построенные по топологии с общей шиной или сети, в которых есть хабы и сетевые концентраторы, так как минусов в таких подходах гораздо больше, нежели плюсов, из плюсов можно выделить стоимость компьютерной сети, построенной на хабах, минусов много, на, пожалуй, на данный момент основной минус заключается в том, что в компьютерных сетях с хабами вы не сможете организовать такой вид сетевого взаимодействия, как H2H. Вместо хабов в данный момент используются коммутаторы, их предназначение заключается в том, чтобы объединить несколько компьютеров в сеть. Но коммутаторы совершенно не годятся для того, чтобы наладить взаимодействие между двумя сетями, так как коммутаторы не понимают и по сути не умеют работать с IP-пакетами.

Для задачи объединения двух сетей используется маршрутизатор или роутер – это устройство сетевого уровня модели TCP/IP, которое работает с IP-пакетами а дает нам возможность передать данные из одной подсети в другую.

1.20.2 Хабы и Ethernet с общей шиной

Начнем мы с физического уровня модели OSI, ведь именно к этому уровню относятся хабы, сетевые концентраторы и коаксиальный Ethernet кабель, который используется в компьютерных сетях с общей шиной.

Хабы и сетевые концентраторы – это одно и то же, у этих устройств очень простая логика, они даже не умеют работать с Ethernet-кадрами, для них все данные представлены в виде последовательности бит.

Работает хаб очень просто: данные приходящие ему на один из портов копируются и отправляются во все порты, кроме того, из которого эти самые данные пришли, давайте посмотрим на принцип его работы. Откроем Cisco Packet Tracer и соберем схему как показано на рисунке ниже, не забудьте переключиться в режим симуляции и настроить фильтр.

Рисунок 1.20.1 Схема для демонстрации работы сетевого концентратора

В фильтрах я оставил только ICMP пакеты, давайте запустим пинг от первого узла до третьего (см. последний октет IP-адреса).

Рисунок 1.20.2 Компьютер сформировал ICMP пакет

Первый узел сформировал ICMP пакет, который в дальнейшем будет направлен в сторону сетевого концентратора.

Рисунок 1.20.3 ICMP запрос дошел до хаба

Узел направил ICMP запрос в сторону хаба, но дело в том, что сетевой концентратор ничего не знает про кадры и пакеты, для него это просто последовательность логических нулей и единиц, то есть электрических сигналов, не более.

Рисунок 1.20.4 Хаб скопировал пришедшую последовательность бит и разослал ее во все порты

Затем хаб берет и просто побитно копирует данные, пришедшие в порт, который смотрит в сторону первого узла, во все остальные порты, эти данный приходят всем узлам, кроме первого, при этом эти данные не предназначены второму и четвертому узлу, поэтому, проанализировав полученный Ethernet кадр, эти узлы отбрасывают его. А вот третий узел понимает, что это ICMP-запрос, на который нужно ответить.

Рисунок 1.20.5 Третий узел послал ICMP ответ в сторону хаба

Поэтому, он формирует ICMP-ответ, запаковывает его в Ethernet-кадр и отправляет в сторону хаба. При этом хаб не запомнил, где находился узел, который посылал ICMP-запрос, просто потому, что хаб этого делать не умеет.

Рисунок 1.20.6 Хаб повторно разослал ICMP-ответ во все порты

И снова хаб поступает так, как и должен любой нормальный хаб: клонирует последовательность бит и рассылает ее во все порты, кроме того, на который эта последовательность пришла, при этом узлы два и четыре снова должны делать бесполезную работу по анализу и отбрасыванию не предназначенных им кадров. Из плюсов у хабов была только их небольшая цена и до какого-то времени схемы с хабами можно было терпеть, сейчас это уже не плюс и хаб вы навряд ли где-то найдете.

Минусов же у хабов очень много. Первый и очевидный минус – это безопасность, данные рассылаются во все порты хаба, а значит их очень просто перехватить сниффером.

Второй минус заключается в неэффективном использование ресурса сети и его узлов: узлы вынуждены обрабатывать бесполезную информацию и при этом каналы заняты бесполезным трафиком.

Третий минус заключается в отсутствие резерва: вы не сможете соединить хабы в кольцо (здесь вы найдете публикацию о физической и логической топологии компьютерной сети), тем самым создав дополнительные линии связи, таким образом в схемах с хабами нет защиты от обрывов и повреждений кабеля.

Поэтому если ваша сеть целиком и полностью построена на хабах, то она вся представляет собой домен коллизий, то есть в любой точке вашей сети может произойти коллизия, но обнаруженная коллизия – это не самое страшное, самое страшное начинается, когда коллизия произошла, но ее не удалось обнаружить. Ну и последнее уже скорее следствие: в компьютерной сети с хабами в один момент времени может передавать только один узел, все остальные должны молчать и слушать.

Ну а теперь что касается топологии сети с общей шиной, построенной на коаксиальном Ethernet кабеле: такой компьютерной сети присущи все недостатки, которые есть в сетях с хабом, но добавляется еще один: при любом обрыве в любом месте сети с общей шиной, сеть мгновенно перестает работать.

Как вы помните, концы коаксиального Ethernet кабеля оканчиваются специальными пассивными устройствами, которые называются терминаторами, они используются для поглощения сигнала, если бы терминаторов не было, то в сети с общей шиной постоянно были бы коллизии, так как сигнал бы просто отражался и частично возвращался назад в сеть, при этом происходило бы столкновение с полезными данными.

Поэтому, даже если в сети с общей шиной повредится отвод, идущий к узлу, мы получим ничем не оконченный кабель, от которого будет происходить отражение, а затем и коллизии.

1.20.3 Основные отличия хабов от коммутаторов

С хабами и общей шиной все понятно, а если непонятно, то просто запомните, что их не нужно использовать. Перейдем лучше к коммутаторам, эти, как и сетевые концентраторы, позволяют объединять узлы в единую сеть, но при этом коммутаторы лишены многих недостатков, которые есть у хабов.

Классический L2 коммутатор – это устройство канального уровня модели OSI 7, которое умеет работать с Ethernet кадрами, а это означает, что у него уже есть логика, современный управляемый коммутатор можно представить как компьютер без видеокарты и монитора, у этого компьютера есть своя операционная система, которая заточена под решение определенных задач, как и модули этого компьютера: у коммутатора есть процессор, есть оперативная память, есть энергонезависимая память и многое другое, что присуще обычным настольным ПК, но все эти модули реализованы немного иначе, чем в настольных ПК, так как у коммутатора иные задачи.

Про внутренности коммутаторов Cisco и их устройство мы еще поговорим, сейчас давайте посмотрим на принципы работы L2 коммутаторов и чем же таким они отличаются от хабов, что смогли их вытеснить.

Тут стоит упомянуть, что у нас есть еще неуправляемые коммутаторы, которые не стоит путать с хабами, такими коммутаторами нельзя управлять, они работают так, как их на строили на заводе, у них несколько меньший функционал, нежели у управляемых, но они все же коммутаторы, а не хабы.

Давайте теперь посмотрим, какие преимущества нам даст коммутатор перед хабом, для этого соберем аналогичную схему, но вместо хаба мы будем использовать коммутатор, схема показана на Рисунке 1.20.7. Я не рассказываю, как настроить узлы, поскольку есть отдельная публикация, в которой это все подробно описано можете к ней обратиться и сделать по аналогии (сетевое взаимодействие двух компьютеров)

Рисунок 1.20.7 Схема для демонстрации работы управляемого коммутатора Cisco

Первое отличие заключается в том, что при подключении других устройств к коммутатору, линки загораются зеленым не сразу, а это означает, что передача данных сразу невозможна, дело все в том, что коммутатору прежде чем начать передавать данные, нужно понять, что за устройство к нему подключили и согласовать режим работы с этим устройством: определить какой режим дуплекса будет использован для передачи данных и на какой скорости передача данных будет вестись, помимо всего прочего, у коммутаторов Cisco по умолчанию включен протокол STP, который предназначен для защиты от петель, в Cisco Packet Tracer главным образом этот протокол (вот тут запись про протоколы, службы и примитивы) и дает небольшую задержку при подключении.

Давайте теперь попробуем пропинговать третий узел с первого узла и посмотрим, что получится, переключим в режим симуляции Cisco Packet Tracer, а в фильтре оставим ICMP и ARP, именно эти данные нам будут интересны.

Рисунок 1.20.8 Таблица мак-адресов коммутатора

Обратите внимание: сейчас эта таблица пуста, посмотреть мы ее смогли при помощи команды «show mac address-table», эта таблица пуста, поскольку ни одно устройство еще не передавало данные через наш коммутатор. Посмотрим, как эта таблица будет изменяться.

На рисунке ниже показано, что первый узел сформировал два Ethernet кадра, в одном, который выделен зеленым, находится ARP-запрос, этот кадр будет направлен первым, так как первый узел не знает мак-адреса третьего узла, но знает его IP-адрес, а при помощи протокола ARP и известного IP-адреса можно выяснить мак-адрес удаленной стороны.

Рисунок 1.20.9 Ноутбук сформировал два Ethernet кадра

Итак, первым отправится в путь ARP-запрос, нам будет интересно посмотреть, что изменится на коммутаторе, после того, как он получит первый Ethernet кадр, тут стоит отметить, что коммутатор понимает, что кадр, который он получил, является широковещательным (коммутатор это увидит по мак-адресу назначения, про мак-адреса мы будем еще говорить), исходя из того, что кадр сам по себе широковещательный, коммутатор разошлет его всем устройствам, которые находятся в одной канальной среде вместе с тем устройством, которое сгенерировало этот кадр (тут стоит отметить, что не во все другие порты, как это делал хаб, все дело в том, что коммутаторы умеют работать с такой штукой как VLAN, которая позволяет изолировать канальные среды друг от друга). В нашем случае это все четыре устройства, подключенные к коммутатору. Но прежде чем это посмотреть, давайте посмотрим на таблицу мак-адресов коммутатора после того, как он обработает полученный кадр

Отличие коммутатора от маршрутизатора и роутера

Неподготовленные и начинающие пользователи не знают в чём разница между коммутатором и маршрутизатором. Как следствие — они не видят в них разницы и постоянно путают.

Несмотря на то, что и коммутатор, и маршрутизатор, и роутер относятся к сфере сетевых устройств, смысл их работы различен, а значит путать понятия нельзя.

Даже если Вы не связаны со сферой IT и не собираетесь работать сетевым инженером — всё равно для общего развития изучить этот вопрос всё же стоит.

Коммутатор и концентратор — в чём разница?

Чтобы расставить все точки на «i», нужно рассмотреть термин «Концентратор».

  Что это такое? Концентратор — самое простое сетевое устройство, работающее на физическом уровне модели OSI  и обеспечивающее взаимодействие компьютеров за счёт передачи соответствующих сигналов в локальной сети.

В народе его называют  «хаб» от английского hub. Вот типичная схема организации простейшей локальной сети для 3 компьютеров:

Так как у каждого из компьютеров есть только один сетевой Ethernet-порт, то соединить все три в один сегмент без использование дополнительных устройств не получится. Поэтому каждый  ПК подключается кабелем к сетевому концентратору с помощью LAN-кабеля (патч-корда).

Далее, во время передачи данных с одного компьютера на другой по локальной сети, вся информация проходит через этот самый концентратор. В свою очередь концентратор, не имея своих «мозгов» на обработку трафика, не умеет определять источник данных и не знает куда его конкретно на до отправлять.

Поэтому просто рассылает пакеты по всем своим портам, а уже среди подключенных компьютеров находится «адресат», который принимает информацию и обрабатывает её. Хаб — слишком простое и неудобное устройство, так как может либо передавать, либо получать данные, чем значительно тормозит работу сети.

Именно поэтому ему на смену пришёл коммутатор, который отлично умеет одновременно получать и передавать трафик. В среде айтишников их стали называть «Свитч» от английского Switch.

Принцип работы концентратора и ​коммутатора схож, но только последний уже умеет определять кому предназначаются пакеты (благодаря аппаратному MAC-адресу сетевого устройства) и уже отправляет трафик непосредственно адресату.

Благодаря внедрению свитчей сети перешли на более высокую скорость работы, освоив  1 Гбит/с по медной витой паре и свыше 10 ГБит/сек по оптоволокну.

Отличие между коммутатором и маршрутизатором

Маршрутизатор получили свое название от слова «маршрут», то есть это устройство умеет направлять (маршрутизировать) поток сетевых данных, отправляя его в необходимом направлении, благодаря заданным заранее статически или динамически правилам, находящимся в таблице маршрутизации, с помощью логической адресации, то есть используя IP-адреса. Маршрутизатор работает уже на третьем, сетевом уровне модели OSI. 

Маршрутизатор — это вообще качественно иное устройство, позволяющее не просто проводить обмен данными между устройствами в локальной сети, а полностью контролировать проходящий через него трафик и даже объединять между собой целые сети. Самый простой пример — обычный домашний маршрутизатор со встроенной точкой доступа WiFi. Например, D-Link DIR-300:

В его функции входит управление домашней сетью, обеспечение её безопасности, подключение к сети провайдера и организация доступа в Интернет для всех домашних устройств. Самый дешевый стоит около 1000 рублей. Самый дорогой — около 20000 рублей.

Другой пример — маршрутизаторы промышленного уровня, которые используются крупными компаниями и Интернет-провайдерами. В их функции входит объединение крупных сегментов сетей воедино и управление крупными сетями от масштаба одного предприятия и заканчивая целыми регионами. Вот пример промышленного опорного маршрутизатора среднего уровня Juniper MX240:

Как Вы можете заметить, это уже модульные устройства с возможностью индивидуальной комплектации под нужды заказчика за  счёт установки необхоимых плат расширения. Цена подобных устройств исчисляется от одного до нескольких миллионов рублей, в зависимости от наполнения.

Роутер и маршрутизатор — одно и то же

Да-да, совершенно верно! Никакой разницы между маршрутизатором и роутером нет — это жва названия одного и того же устройства.

Дело в том, что на английском языке слово «маршрут» звучит как route, а «маршрутизатор», соответственно, это router. Причём произносят его кто как хочет — и роутер, и рутер и даже раутер.

В общем, здесь огромную роль сыграла любовь русских людей пользоваться иностранными словечками в то время, как в родном языке есть свой отличный и хороший синоним.