Роутер предназначен для организации локальной сети и одновременно предоставляет доступ к интернету. В то же время коммутатор, иначе именуемый как свитч (switch), предназначен для организации локальной сети. Таким образом, при организации сети дома или в офисе, подключение к интернету осуществляется средствами роутера. Рассмотрим вначале их основные отличия, а потом разберем отличия коммутации и маршрутизации пакетов.
Свитч и роутер – разница между ними
У большинства роутеров имеется в наличии возможность организации сети Wi-Fi. Все устройства, объединенные в эту сеть, так же имеют выход к интернету через роутер. Обычно функция Wi-Fi присутствует у всех домашних роутеров, а у тех, которые предназначены для работы в офисах или предприятиях, он может отсутствовать.
Так же следует учесть, что недорогие коммутаторы могут быть вообще без удаленного управления.
Свитч и роутер – разница между ними:
- Отсутствие WAN порта у свитча, так как он работает только в локальной сети. Передачей данных между разными сетями занимается роутер, а свитч этого не умеет делать.
- Отсутствие Wi-Fi у свитча, он коммутирует пакеты только в Ethernet сети.
- Возможно отсутствие удаленного управления и, соответственно, всех функций, которые можно настраивать, а так же статистики.
- У свитча обычно больше LAN портов , чем у роутера.
Весь остальной функционал, который предназначен для организации локальной сети, в управляемых коммутаторах аналогичен. То есть, он может поддерживать и различный функционал просмотра статистики работы, зеркалирования портов, QoS (приоритеты трафика). Коммутатор так же может выступать в роли DHCP сервера, если у него есть такая функция, хотя такое встречается редко.
Обычно настраивается DHCP сервер на роутере, а на коммутаторе его отключают.
Коммутация и маршрутизация пакетов
Рассмотрим различия свитча от роутера по основным их задачам:
Коммутация пакетов
Это передача пакетов внутри локальной сети
, то есть между устройствами, которые недалеко расположены между собой. При этом передача данных осуществляется посредством отправки пакета от одного устройства с заданным MAC адресом к другому устройству, тоже по MAC адресу. Если известен IP-адрес другого устройства, которое находится в этой же локальной сети, то с помощью ARP запроса выясняется MAC адрес на который следует отправлять пакет. Обработкой с какого порта, на какой отправлять пакет, исходя из их MAC адресов и занимаются коммутаторы (свитчи).
Маршрутизация пакетов
Это передача их во внешнюю сеть . Процесс осуществляется с помощью IP-адресов и маски подсети. Если IP-адрес не из данной локальной сети (не удовлетворяет маске), то он отправляется на IP-адрес шлюза по умолчанию. Компьютер узнает MAC адрес шлюза и на него и отправляет пакет.
После этого маршрутизатор, получивший данный пакет отправляет его во внешнюю сеть, к которой он подключен через WAN порт.
Пример
Допустим, что компьютер отправляет задание на принтер. Принтер и компьютер соединены через роутер. В этом случае роутер выполняет функцию коммутатора – передает с пакеты с LAN порта к которому подключен компьютер на LAN порт к которому подключен принтер.
При просмотре страницы через браузер, роутер выполняет маршрутизацию пакетов полученных от компьютера во внешнюю сеть интернет и обратно.
Отличие свитча от хаба (сетевого концентратора)
Больше всего хаб похож на не управляемый коммутатор. Но у них есть различия. Хаб просто передает все полученные пакеты на все порты какие у него есть в наличии, кроме того откуда пакет пришел. Коммутатор же более умный – хранит таблицы MAC адресов и, после некоторого обучения, передает пакеты только на нужный порт, где находится адресат, не замусоривая лишним трафиком сеть.
Если к хабу подключено несколько устройств, то он работает со скоростью самого низкоскоростного подключенного устройства. В то время как на коммутаторе для каждого подключения на каждом порту выставляется своя скорость. То есть, если на одном порту в результате автопереговоров была выставлена скорость 100 Мбит в секунду, то на другом может быть и 1 Гбит в секунду. Конечно, если коммутатор поддерживает такую скорость.
Сейчас сложно найти в продаже хаб, так как их уже не производят, хотя они могут быть полезны для анализа обмена между двумя устройствами. Для этих целей сейчас покупают коммутаторы и роутеры с зеркалированием портов.
Добрый день уважаемые подписчики и читатели блога, сегодня мы продолжим с вами изучение сети и сетевых устройств и я хочу вас рассказать о такой теме, свитч и хаб отличия и сравнения . Думаю начинающим сетевым инженерам и системным администраторам это будет интересно, мы рассмотрим историю развития данных технологий и сможем понять, почему одна из них просто перестала существовать и почему.
Что такое концентратор hub
Концентратор hub это самая тупая сетевая железка, смысл которой заключается в том, что если к нему пришел сетевой пакет (его можно сравнить с письмом где ищется адресат), то он этот сетевой пакет отправит всем кто к нему подключен, что как можете понять не хорошо, так как данный пакет, получат те кому не нужно, где может быть и хакер. Так, что как вы поняли это тупой повторитель или репиттер в простонародье. Как работает хаб мы еще посмотрим.
Вот как выглядит концентратор хаб, 5 портов или более и up link, для соединения с таким же хабом или коммутатором.
Что такое свитч (коммутатор или swich)
Во первых свитчи бывают двух типов
- Управляемые > подразумевает некое количество мозгов и некого функционала, такого как Vlan или LACP .
- Не управляемые, без доп фишек
Свитчи пришли на замену тупым хабам, исправляющие их недостатки с пересылкой по всем клиентам. У свитчей очень простой принцип, вся адресация в них идет на основе таблицы mac адресов устройств . Каждое сетевое устройство или компьютер имеют уникальный mac адрес и свитч ведет у себя таблицу мак адресов, называется он arp таблица , где знает на каком порту сидит тот или иной мак адрес (сетевое устройство) и при виде пакета для него, отправляет не как хаб всем, а только одному адресату.В следствии чего меньше нагрузка на устройство и на саму сеть. Вот вам пример cisco свитча.
Что такое роутер
Ну и напомню что такое роутер, это буржуйское слово, означающее маршрут, из за этого его еще называют маршрутизатором. Его основная задача это передача трафика за пределы локальной сети, у него есть некая карта маршрутов куда и к кому идти дальше, более подробно я об этом рассказывал в заметке статическая маршрутизация , посмотрите будет полезно. Можно из обычного компьютера делать роутер, поставив на него специальную операционную систему по типу Kerio Control или Phsense.
Я покажу вам отличие хаба от свитча, на примере симулятора cisco packet tracer 6.3. У меня есть две схемы, первая это четыре компьютера подключенных к hub и вторая, это так же четыре компьютера подключенных к коммутатору. Предположим я хочу проверить связь между первым компьютером и четвертым, для этого я воспользуюсь командой ping и мы посмотрим как ведет себя каждое сетевое устройство при пропуске пакета через себя.
Запускаем пакет от 192.168.1.2 до 192.168.1.5
сетевой пакет дошел до хаба и коммутатора, смотрим что произойдет дальше.
и вы сразу видите отличие hub от коммутатора, hub отсылает пакет во все доступные порта, а switch только нужному, тем самым делая это безопаснее и не нагружая сеть.
Сетевой концентратор или хаб представляет собой сетевое устройство, необходимое для объединения узлов локальной сети в единый сегмент сети. Узлы подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Термин концентратор применим также к другим технологиям передачи данных: USB, FireWire и пр.
В настоящее время хабы почти не выпускаются - им на смену пришли (свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в
отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы иногда называют «интеллектуальными концентраторами».
Принцип работы хаба
Концентратор работает по нехитрому принципу – перенаправляет полученные пакеты во все остальные порты. В процессе могут возникать коллизии – когда по двум и более портам приходят пакеты в одно и то же время. Еще одна проблема – безопасность – все пакеты доходят до всех компьютеров сети и при желании злоумышленник может собрать частную информацию, пароли от соцсетей. Еще один недостаток хабов – копирование пакетов повышает нагрузку на сеть, причём весьма существенно – по сути весь трафик сегмента сети достаётся каждому из компьютеров и загружает каждый миллиметр провода.
Типичный концентратор
В отличие от хаба, более “умный” свитч запоминает MAC-адреса компьютеров в специальной таблице и пересылает пакеты только в тот порт, который сответствует адресу получателя. Кроме того, пакеты буферизуются, что исключает коллизии. За счёт этого посылки данных идут только по нужным портам – нет проблем с безопасностью и с чрезмерной нагрузкой не нуждающихся в соответствующих пакетах проводов и компьютеров.
На сегодняшний день хабы практически отсутствуют в продаже, а дешёвые свитчи, они же коммутаторы для домашнего пользования стоят совсем недорого.
Рис. 1.9. Свитч D-Link DES-1008D 8-port 10/100Mbps
Основная функция концентратора - это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet ).
Сетевой коммутатор , или свитч, в отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Давайте рассмотрим принцип работы коммутатора более детально. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC -адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC -адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр , предназначенный для хоста, MAC -адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт , указанный в таблице. Если MAC -адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.
Маршрутизатор (роутер)
Маршрутизатор - сетевое устройство, которое на основании информации о топологии сети и определённых правил принимает решения о пересылке пакетов между различными сегментами сети. - рис. 1.10.
Рис. 1.10. Беспроводной маршрутизатор D-Link 300Мбит/с (DIR-615/E4B)
Принцип работы маршрутизатора таков: он использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь , по которому следует передать данные. Маршрутизатор может выбрать один из нескольких маршрутов доставки пакета адресату.
Маршрут - последовательность прохождения пакетом информации узлов сети.
В отличии от коммутатора, маршрутизатор видит все связи подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать наилучший маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Вывод:
Мы изучили виды сетевого оборудования: cетевые кабели, адаптеры, концентраторы , коммутаторы, маршрутизаторы, а также познакомились с их характеристеками (параметрами).
Сетевые протоколы
Сетевой протокол - набор правил, позволяющий осуществлять обмен данными между составляющими сеть устройствами, например, между двумя сетевыми картами (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Иллюстрация к понятию Сетевой протокол
Стек протоколов TCP /IP - это набор протоколов, его название происходит от двух наиболее важных протоколов, являющиеся основой связи в сети Интернет . Протокол TCP разбивает передаваемую информацию на порции (пакеты) и нумерует их. С помощью протокола IP все пакеты передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. В сети Интернет используются две версии этого протокола:
- Маршрутизируемый сетевой протокол IPv4. В протоколе этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 32 бита (т.е. 4 октета или 4 байта).
- IPv6 позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Протокол Интернета версии 6 использует 128-разрядные адреса, и может определить значительно больше адресов.
Примечание
IP-адреса стандарта IPv6 имеют длину 128 бит и поэтому в четыре раза длиннее, чем IP-адреса четвертой версии. IP-адреса версии v6 записываются в следующем виде:X:X:X:X:X:X:X:X, где X является шестнадцатеричным числом, состоящим из 4-х знаков(16 бит), а каждое число имеет размер 4 бит. Каждое число располагается в диапазоне от 0 до F. Вот пример IP-адреса шестой версии: 1080:0:0:0:7:800:300C:427A. В подобной записи незначащие нули можно опускать, поэтому фрагмент адреса: 0800: записывается, как 800:.
Для взаимодействия сетевых устройств друг с другом необходимо, чтобы у передающего устройства был IP - и MAC -адреса получателя. Набор протоколов TCP /IP имеет в своем составе специальный протокол, называемый ARP (Address Resolution Protocol - протокол преобразования адресов), который позволяет автоматически получить MAC -адрес по известным IP -адресам
DHCP-протокол
Распределением IP -адресов для подключения к сети Интернет занимаются провайдеры, а в локальных сетях – сисадмины. Назначение IP -адресов узлам сети при большом размере сети представляет для администратора очень утомительную процедуру. Поэтому для автоматизации процесса разработан протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP ) , который освобождает администратора от этих проблем, автоматизируя процесс назначения IP -адресов всем узлам сети.
HTTP протокол
HTTP протокол служит для передачи гипертекста, т.е. для пересылки Web-страниц с одного компьютера на другой. Основой HTTP является технология "клиент-сервер ", то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылаютзапрос , и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.
FTP протокол
FTP протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.
POP протокол
POP стандартный протокол получения почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.
SMTP протокол
SMTP -протокол, который задает набор правил для отправки почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либосообщение об ошибке , либо запрашивает дополнительную информацию.
HUB . HUB, или концентратор (повторитель) является усилителем-разветвителем сигнала, который ретранслирует любой принятый с одного порта пакет на все остальные порты. Устройства могут быть рассчитаны на скорости 10-Мбит или 100-Мбит, а также универсальными - 10/100. Задержка, вносимая концентратором в распространение сигнала, весьма мала - менее 3 микросекунд. Несмотря на звездообразность физической топологии сети на витой паре, построенной с помощью хаба, логически она не имеет отличий от сети на базе коаксиального кабеля - та же самая общая шина со случайным доступом и обнаружением коллизий (попыток одновременной передачи данных разными устройствами). Соответственно, при возрастании числа активных узлов в сегменте растет число коллизий, в результате чего реальная пропускная способность сети падает. Еще одним недостатком концентраторов является то, что универсальные 10/100-Мбит концентраторы работают на скорости 100 Мбит только в том случае, если к нему не подключено ни одного 10-Мбит устройства. Если такое устройство найдется, все порты концентратора будут переключены на 10 Мбит. Последнего недостатка лишены устройства, называемые Switch Hub (не путать со Switching Hub, или просто Switch - о них речь пойдет далее). Switch Hub снабжен буфером, который позволяет работать с портами разной скорости.Switching Hub , или просто Switch (коммутатор), - это более интеллектуальное по сравнению с концентратором устройство. Коммутаторы способны делить сети на сегменты и передавать пакеты между портами на основе адреса получателя, включенного в каждый пакет. Достигается это созданием внутренней таблицы, связывающей порты с адресами подключенных к ним устройств. Эту таблицу администратор сети может создать самостоятельно или задать ее автоматическое создание средствами коммутатора. Используя таблицу адресов и содержащийся в пакете адрес получателя, коммутатор организует виртуальное соединение порта отправителя с портом получателя и передает пакет через это соединение, при этом задержка при передаче сигналов минимальна. Виртуальное соединение между портами коммутатора сохраняется в течение передачи одного пакета, т.е. для каждого пакета оно создается заново. Поскольку пакет передается только в тот порт, к которому подключен адресат, остальные пользователи не получат этот пакет, и таким образом коммутаторы снижают количество коллизий в сети и обеспечивают средства безопасности, недоступные для концентраторов. Как было замечено ранее, данные передаются напрямую из порта в порт, однако, при передаче пакетов между портами, работающими на разных скоростях, коммутацию на лету использовать невозможно, поэтому при организации виртуального соединения между портами с разной скоростью производится буферизация пакетов, что приводит к возрастанию задержки передачи пакетов до 30-40 микросекунд. К сожалению, типичные коммутаторы работают по алгоритму "устаревания адресов". Это означает, что если по истечении определенного промежутка времени не было обращений по какому либо адресу, этот адрес удаляется из адресной таблицы. При поступлении нового пакета в этот адрес будет невозможным установить прямое соединение, что вызовет такую же задержку в передаче данных, что и при соединении разноскоростных портов - 30-40 микросекунд. Такая проблема решена в сериях коммутаторов, поддерживающих технологию SNS, которая ранее называлась SFS. Одна из ее особенностей заключается в том, что коммутаторы, составляющие сеть, хранят таблицу адресов "вечно" и обмениваются этими таблицами друг с другом, а также могут выгружать их на специальный сервер. Это позволяет не только сократить время прохождения пакета по сети, но и решить ряд специфических проблем, особенно связанных с безопасностью. У многих коммутаторов имеется возможность организации одновременных соединений между любыми парами портов устройства - это значительно расширяет суммарную пропускную способность сети.