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.

При организации компьютерной сети обязательно возникает вопрос о приобретении специальных устройств – коммутаторов и маршрутизаторов. Давайте вкратце разберемся с назначениями этого оборудования и рассмотрим основные отличия этих двух типов.

Сетевой коммутатор или свитч (от англ. switch) – это устройство, предназначенное для соединения нескольких компьютеров в локальную сеть. За счет использования технологии «мост» информация передается только одному локальному пользователю, вследствие чего улучшается общая производительность всей сети.

После первого подключения коммутатор составляет так называемую таблицу коммутации, в которой сохраняется информация о соответствии портов и MAC-адресов подключаемых устройств. Другими словами, свитч самостоятельно запоминает маршрут передачи данных.

Маршрутизатор

В отличие от коммутатора, маршрутизатор или роутер является более сложным устройством, представляя из себя мини-компьютер, который кроме локальной сети организовывает доступ к Интернет и имеет множество других функций:

Чем отличается маршрутизатор от коммутатора

Теперь, когда мы разобрались в назначении обоих устройств, мы сможем понять и их различия:

Маршрутизатор представляет собой более сложное устройство, обладающее расширенным набором функций.
Коммутатор и маршрутизатор используют разные принципы для передачи данных.
Коммутаторы способны обеспечивать передачу только в одной подсети, с помощью маршрутизатора вы сможете соединить несколько сегментов подсети.
Коммутатор нельзя самостоятельно подключить к Интернет.
Роутер имеет функцию NAT (Network Address Translation – «преобразование сетевых адресов»), позволяющую преобразовать выдаваемый провайдером IP-адрес в несколько адресов, что обеспечивает доступ к Сети для нескольких подключенных устройств.
Маршрутизатор имеет более серьезную аппаратную начинку, обеспечивающую выполнение различных дополнительных функций. Коммутатор более простой в техническом плане, что обеспечивает высокую скорость передачи.
Мощная начинка «маршрутизаторов» сказывается и на стоимости – их цена гораздо выше, чем у свитчей.

Вместо послесловия

Мы с вами кратко рассмотрели назначения и характеристики двух устройств, используемых для создания локальной сети – коммутаторов и маршрутизаторов. Надеемся, теперь вы четко представляете себе разницу между этим оборудованием.

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. Фактически коммутатор эволюционировал с физического на канальный уровень модели OSI. 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.

Думаю, что после прочитанного у Вас не останется больше вопросов на тему "в чём разница между коммутатором и маршрутизатором" и если Вам зададут подобный вопрос, то Вы сможете на него грамотно ответить!

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

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.

Пакет данных, также содержит адрес назначения. Маршрутизаторы используют этот адрес назначения для отправки пакетов между маршрутизаторами, пока он не достигнет цели. Это как ваша локальная сеть подключается к более широкой сети Интернет. Поэтому, когда вы вводите поисковый запрос на Google, ваш маршрутизатор направляет этот пакет к серверам Google для обработки.

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.