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 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.

Маршрутизатор или роутер (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.

Сетевой концентратор или хаб (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.

Сетевой коммутатор или свитч (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.

Заключение

Простыми словами различие коммутатора от маршрутизатора заключается в том, что маршрутизатор работает с несколькими подсетями, а коммутатор гоняет трафик только в одной сети.

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.

Если статья оказалась для Вас полезной пожалуйста поделитесь ей со своими друзьями

Коммутатор и концентратор являются устройствами из категории сетевого оборудования. Каждый из них функционирует по своему принципу.

Определение

Коммутатор – прибор, служащий для соединения элементов локальной компьютерной сети. Технологии, которые использовались при разработке таких устройств, позволяют называть их многопортовыми мостами.

Коммутатор

Концентратор – простой вариант оборудования, применяемого для создания компьютерной сети.

Сравнение

Приборы внешне могут выглядеть очень похоже: компактные коробочки, на одной из сторон которых располагаются выходы для подключения соединительных кабелей. Общим для двух устройств является и то, что они связывают только отдельные компьютеры, а не сети, как в случае с маршрутизатором.

Между тем отличие коммутатора от концентратора заключается в том, что второй прибор является довольно примитивным вариантом и обладает меньшими возможностями. Действие концентратора соответствует первому, физическому, уровню согласно модели OSI. Подобное устройство не способно распознавать взаимодействующие с ним компьютеры. Получив от одного из них данные, концентратор отправляет их на все рабочие порты. Таким образом, пакет приходит и по месту назначения, и на остальные компьютеры.

Такой подход влечет за собой массу недостатков. В их числе угроза безопасности и зависимость пропускной способности от количества подсоединенных узлов. В определенный момент концентратор выполняет только один вид операций: получение или передачу информации. При этом процесс осуществляется со скоростью наиболее медленно работающего элемента группы. Все это снижает производительность описанного аппарата.

Концентраторы в настоящее время утратили былую актуальность. Для построения сети сейчас в основном используются коммутаторы. Они функционируют на втором, канальном, уровне. Такой прибор настроен на запоминание компьютерных адресов и способен фиксировать, к какому из портов подключен каждый отдельный узел.

Пакет данных, проходящий через коммутатор, доставляется только на нужное устройство. Остальные компьютеры эту информацию не видят. Поскольку здесь отсутствуют ненужные передачи, производительность внутри сети повышается. Связующий прибор работает сразу в двух направлениях: приема и трансляции данных избранным устройствам. К тому же коммутатор отлично справляется с большими объемами информации, обрабатывая и пересылая ее намного быстрей.

В чем разница между коммутатором и концентратором? В том, что именно первое из этих устройств является наиболее эффективным и лучше обеспечивает безопасность сформированной компьютерной сети.

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 . 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. Таким образом, сетевой девайс такого типа гарантирует прямое подключение между передающим и принимающим ноутбуком, компьютером.

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.