Основные отличия коммутатора от маршрутизатора и концентратора

Организация локальной сети и подключения к интернету даже в условиях обычной квартиры, не говоря уже об офисе, оснащенном десятками или сотнями рабочих станций, требует использования дополнительного оборудования: маршрутизаторов, коммутаторов и концентраторов в различных комбинациях.

Несмотря на то, что все эти устройства используются для подключения одинаковых кабелей и даже выглядят в большинстве своем крайне похоже, функционал и, что самое главное, принцип работы у них абсолютно разный. И именно о том, в чем заключается отличие коммутатора от маршрутизатора или концентратора мы сегодня и расскажем.

Концентратор – самое простое устройство

Концентратор, он же – хаб (от английского hub – «центр») – самое технологически простое устройство из всего списка. Он представляет собой небольшую коробочку с серией портов RJ-45. Их максимальное число ограничено 12.

Хаб используется для организации небольшой домашней или офисной сети, включающей несколько устройств, которым требуется исключительно проводное подключение – Wi-Fi-модуля концентраторы не имеют. Например, это может быть несколько рабочих компьютеров или ноутбуков и один принтер, доступ к которому может потребоваться с любой рабочей машины. При этом каждое подключенное к нему устройство имеет уникальный MAC-адрес, с помощью которого и осуществляется связь.

Принцип работы у этого сетевого узла следующий: файл, передающийся, например, с компьютера на принтер, разбивается на мелкие кусочки – фреймы (по-русски – «кадры»), которые отправляются последовательно. Каждый фрейм состоит из 2 частей: непосредственно кусочка передаваемого файла и служебной информации, в частности, адреса устройства-получателя.

После попадания на порт концентратора каждый фрейм просто многократно копируется и отправляется по всем остальным портам, то есть, даже тем машинам, которым он не адресован. Каждая машина по указанному во фрейме адресу сама определяет, стоит ли принимать его, или можно проигнорировать.

При всей своей простоте хаб имеет ряд плюсов, к примеру:

• самую низкую цену в сравнении с маршрутизатором и коммутатором,
• поддержку работоспособности сети при выходе из строя одного из портов или подключенных к нему устройств.

Но есть у концентратора и весьма весомый недостаток: постоянное дублирование фреймов с каждого порта на все остальные существенно повышает нагрузку на сеть, снижая скорость передачи данных одновременно для всех машин, и обеспечивает достаточно низкий уровень безопасности. В связи с этим, в целом, концентраторы считаются устаревшими и на практике давно уступили место более прогрессивным коммутаторам.

Коммутатор – «умный» хаб

Внешне коммутатор (он также называется «свитчом» – от английского switch – «переключатель») выглядит как хаб с большим количеством портов. И даже используется он по тому же назначению – для «сбора» разрозненных машин в единую сеть с помощью проводного подключения.

Главное же отличие коммутатора от концентратора кроется в принципе работы. В его основе лежит все та же технология передачи сигнала фреймами, однако само устройство не просто слепо дублирует их, а анализирует и обрабатывает.

Свитч имеет собственную память, в которой содержится матрица (таблица) MAC-адресов. Изначально она пуста и коммутатор работает в режиме концентратора, но после начала передачи данных она начинает автоматически заполняться адресами на основании анализа решений о принятии и отказе получения фрейма подключенными машинами. Соответственно, через определенное время в матрице появляется информация обо всех находящихся в сети клиентах, и свитч может использовать ее в своей работе: вместо того, чтобы ретранслировать входящий фрейм на все порты, он отправляет его на конкретный порт, к которому подключена машина с указанным во фрейме адресом.

Подобная схема работы в разы снижает нагрузку на сеть и позволяет использовать ее практически на максимальной скорости, а точнее, на скорости установленных в свитче портов.

Роутер – многофункциональное устройство

Роутер – самое технологичное устройство в тройке, которое выполняет сразу несколько функций.

Вообще, если одновременно взглянуть на современный коммутатор / роутер (маршрутизатор), отличия будут заметны практически сразу – общее количество портов в последнем существенно меньше (оно может быть сокращено до 1), но при этом всегда имеется порт, отличающийся цветом и маркировкой (WAN, Wide Area Network – «глобальная сеть») и служащий для подключения к Интернету. Также у роутера всегда есть антенны, причем даже тогда, когда они не вынесены наружу «усами» (они расположены на основной плате внутри корпуса), необходимые для создания беспроводной сети.

В плане создания и функционирования локальной сети отличие роутера от коммутатора минимально – он также передает данные на основании таблицы маршрутизации, то есть, от одного отправителя к конкретному получателю. Более того, к локальной сети добавляется и глобальная, то есть, сигналы от одного из компьютеров могут отправляться не только к другой машине в той же сети, но и в интернет, например, для доступа к определенному сайту. Собственно, в самой возможности выхода в интернет и кроется первое существенное отличие.

Второе – принцип работы с таблицей адресов. Маршрутизатор помимо MAC-адресов использует еще и IP-адреса, причем их он не узнает от устройств, а назначает сам. Назначение может осуществляться вручную, когда пользователь жестко закрепляет один адрес за конкретным оборудованием, или динамически – с помощью DHCP-сервера. Сервер в данном случае – это специальная программа, которая отслеживает появление новых подключений и присутствие в сети ранее подключенных клиентов, а также автоматически «раздает» им адреса.

Третье отличие и, наверное, самая очевидная разница между коммутатором и маршрутизатором кроется в возможности работы последнего с беспроводными клиентами, например, смартфонами или ультрабуками, которые нельзя физически подключить к сети кабелем из-за отсутствия разъема. При этом, несмотря на очевидную разницу в подключении, проводные и беспроводные устройства находятся в одной сети и получают последовательные IP-адреса.