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.

Практически всем, кто когда-либо сталкивался с компьютерными беспроводными сетями, хорошо знакомы такие слова, как коммутация и маршрутизация. В чём же различие коммутатора и маршрутизатора?

Определение коммутатора и маршрутизатора

В основе каждого коммутатора лежит матрица адресов, в которую входят и IP-, и MAC-адреса. Получая информацию из сети, коммутатор составляет таблицу, в которой отображается коммутация пакетов. Благодаря рациональной организации таблицы коммутатор отличается очень высокой скоростью обработки данных. В плане скорости передачи пакетов данных коммутаторы намного быстрее маршрутизаторов. Впрочем строить крупную сеть только на основе коммутаторов не целесообразно. Выгоднее будет использовать и коммутаторы, и маршрутизаторы.

Что касается маршрутизаторов , то они имеют преимущество в объеме памяти – некоторые модели работают с 1 гигабайтом трафика. Процессор у маршрутизатора тоже достаточно мощный. Кроме того, маршрутизаторы (роутеры) поддерживают практически все типы интерфейсных модулей. Большой размер памяти позволяет не думать о лимите количества маршрутов. Из минусов маршрутизатора можно назвать не самую высокую скорость передачи данных – роутеру недостаточно знать IP- или MAC-адрес, он всегда целиком проверяет весь пакет информации. Всё же маршрутизаторы имеют больше функций вплоть до определения типа программы по входящему трафику – так можно избежать получения нежелательного или .

Сравнение коммутатора и маршрутизатора

Говорить что-то однозначное крайне сложно, поэтому рассмотрим очевидные минусы и плюсы каждого устройства. При достаточно низкой стоимости коммутаторы обеспечивают очень высокую скорость работы и поддержку маршрутизации на линейной скорости. В то же время ограничения размеров таблиц маршрутизации не позволяет использовать коммутаторы в больших сетях, равно как и ограничения функционала.

Маршрутизаторы работают в среднем медленнее коммутаторов, впрочем благодаря большому объему памяти их можно использовать в больших сетях. Также маршрутизаторы (роутеры) поддерживают все возможные интерфейсы. Неопровержимым минусом в сравнении с коммутатором можно назвать более высокую цену.

Разница между коммутатором и маршрутизатором

1. Из-за того, что в маршрутизаторе довольно большой объём памяти, его можно назвать мини-компьютером, в то время как коммутатор является более простым устройством с более ограниченными функциями.
2. Благодаря умению работать с таблицами данных, коммутаторам нет необходимости проверять каждый пакет информации, вследствии чего скорость работы этих устройств намного выше. Маршрутизаторы же проверяют каждый пакет данных, поэтому скорость работы у них не столь велика.
3. У маршрутизаторов (роутеров) стоимость значительно выше, из-за более сложной конструкции и более широкого функционала.

Теперь, прочитав эту статью, вы знаете, чем отличается коммутатор от маршрутизатора (роутера).

Практически на любом собеседовании кандидату на должность системного администратора задают вопрос про то, чем отличается маршрутизатор от коммутатора или роутер от свитча. А иногда могут подловить соискателя на вопросе об отличии хаба от сетевого концентратора. Предлагаю раз и навсегда разобраться в этих сетевых устройствах, а помогут нам в этом их определения из википедии.

(от английского router - маршрутизатор) - 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.

Предлагаю свой простой способ отличия маршрутизатора (роутера) от других сетевых устройств. Если есть возможность настройки NAT, DHCP или Firewall значит это маршрутизатор (роутер). К ним относится большинство ADSL модемов. У этих устройств всегда можно зайти через web-интерфейс или специальное программное обеспечение в настройки и задать правила работы различных сетевых служб.

(от английского hub - центр) - устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами (свитчами).

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.

(английского switch - переключатель) - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI.

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.

Для нахождения отличий между коммутатором и маршрутизатором сначала введём термин "Концентратор". Концентратор - простейшее устройство, обеспечивающее взаимодействие компьютеров в сети. Каждый компьютер подключается к концентратору с помощью кабеля Ethernet. Вся информация, отправляемая с одного компьютера на другой в локальной сети, проходит через концентратор. Концентратор не может определить источник или место назначения полученных данных, поэтому пересылает их всем подключенным к нему компьютерам, включая и тот, с которого была отправлена информация. Концентратор может либо передавать, либо получать данные, но не может делать и то и другое одновременно. Поэтому концентраторы работают медленнее, чем коммутаторы. Концентраторы являются наименее сложными и наименее дорогими устройствами для построения сети. Коммутаторы работают как концентраторы, но при этом могут определить место назначения полученных данных, поэтому передают их только тем компьютерам, которым эти данные предназначаются (в отправляемый кадр добавляется mac-адрес компьютера получателя). Можно сказать, что коммутатор "работает" на канальном уровне модели OSI, используя кадры. Коммутаторы могут получать и передавать данные одновременно, поэтому они работают быстрее концентраторов. Если в локальной сети насчитывается четыре и более компьютера или требуется использовать сеть для действий, предполагающих обмен большими объемами информации между компьютерами следует выбрать коммутатор вместо концентратора.

Маршрутизаторы позволяют компьютерам обмениваться данными как в текущей локальной сети, так и между двумя отдельными сегментами сетей, например между домашней локальной сетью и Интернетом. Маршрутизаторы получили свое название благодаря возможности направлять сетевой трафик по определенному маршруту с помощью логической адресации (IP и пакеты). Маршрутизаторы "работают" на сетевом уровне модели OSI. Маршрутизаторы могут быть проводными (с использованием Ethernet-кабелей) или беспроводными (Wifi), а также с дополнительными функциями (VPN). Если требуется просто соединить компьютеры, концентраторы и коммутаторы будут идеальным решением. Однако если необходимо предоставить всем компьютерам доступ к Интернету с помощью одного кабеля или модема, используйте маршрутизатор или модем со встроенным маршрутизатором. Кроме того, маршрутизаторы обычно содержат встроенные компоненты обеспечения безопасности, например брандмауэр. Также в умелых руках:) маршрутизатор может превратиться в сетевое хранилище данных, принт-сервер, домашний хостинг.

Таким образом, коммутаторы работают на канальном уровне модели OSI с помощью кадров и связывают компьютеры одного сегмента сети. Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI и могут связывать компьютеры разных сегментов сети, например локальную сеть офиса и интернет.