Установка локальной сети и подключение к интернету в простых условиях обычного жилого помещения, не говоря уже об офисном пространстве со множеством рабочих станций, предполагает использование дополнительного оборудования: маршрутизаторов, коммутаторов и хабов в разных вариантах комбинаций.
Хотя все эти устройства подключают однотипные кабели и в большинстве случаев имеют схожий внешний вид, их функциональность и, главное, принцип работы существенно различаются. Именно сегодня мы расскажем о разнице в работе коммутатора, маршрутизатора и концентратора.
Концентратор – самое простое устройство
Хаб, также известный как концентратор (от англ. hub - "центр"), является наиболее технологически простым устройством из всех обсуждаемых. Это небольшое устройство со множеством портов RJ-45, количество которых ограничивается дюжиной.
Хаб применяется для создания небольшой домашней или офисной сети, включающей несколько устройств, которым необходимо только проводное подключение - у хабов нет Wi-Fi-модулей. В качестве примера можно привести несколько рабочих компьютеров или ноутбуков и принтер, к которому необходим доступ с любого рабочего места. При этом каждое устройство, подключенное к хабу, имеет уникальный MAC-адрес, используемый для связи.
Работа данного сетевого узла строится по следующей схеме: файл, который передаётся с компьютера на принтер, делится на мелкие части - фреймы или "кадры", которые последовательно отправляются. Каждый фрейм состоит из двух компонентов: самого фрагмента файла и служебной информации, включающей в себя адрес получающего устройства.
Когда каждый фрейм приходит на порт хаба, он просто многократно дублируется и отправляется по всем другим портам, даже на те устройства, которым он не предназначен. Каждое устройство, опираясь на адрес, указанный в фрейме, самостоятельно определяет, стоит ли его принять или можно игнорировать.
Несмотря на свою простоту, концентратор имеет свои преимущества, такие как:
- наименьшую стоимость, когда сравнивают с маршрутизатором и коммутатором
- способность поддерживать работу сети даже в случае неисправности одного из портов или подключенных устройств.
Однако, у хаба есть заметный недостаток: постоянное копирование фреймов с каждого порта на все прочие серьезно увеличивает нагрузку на сеть, снижая скорость передачи данных для всех устройств сразу, а также предоставляет низкую степень безопасности. Все это вместе приводит к тому, что концентраторы в целом считаются устаревшими и давно заменены более современными коммутаторами.
Коммутатор – «умный» хаб
Коммутатор, иначе называемый "свитч" (от английского switch - "переключатель"), снаружи выглядит как хаб с большим количеством портов. При этом его использование имеет ту же цель - объединить разрозненные устройства в единую сеть путем проводного подключения.
Основное же различие коммутатора от концентратора заключается в методе работы. Он работает на основе той же фреймовой технологии передачи сигнала, но в отличие от концентратора, коммутатор не просто копирует фреймы, а анализирует и обрабатывает их.
Свитч обладает собственной памятью, в которой хранится матрица (таблица) MAC-адресов. Сначала эта матрица пуста, и коммутатор функционирует как концентратор, но как только начинается передача данных, она автоматически начинает заполняться адресами на основе анализа решений подключенных устройств о приеме или отклонении фреймов. В итоге, после некоторого времени, в матрице фиксируется информация обо всех клиентах в сети, и свитч может использовать эту информацию для работы: вместо пересылки входящего фрейма на все порты, он направляет его в конкретный порт, к которому подключено устройство с указанным в фрейме адресом.
Подобный метод работы значительно снижает сетевую нагрузку и позволяет использовать ее практически на максимальной скорости, или более точно, на скорости портов, установленных в свитче.
Роутер – многофункциональное устройство
Роутер является наиболее технологическим устройством в этой троице, выполняя сразу несколько функций.
Если одновременно посмотреть на современный коммутатор и роутер (маршрутизатор), различия становятся заметными почти сразу: общее число портов в роутере значительно меньше (даже может быть сокращено до одного), но всегда есть порт, отличающийся цветом и обозначением (WAN, Wide Area Network - "глобальная сеть"), который служит для подключения к интернету. У роутера всегда есть антенны, которые нужны для создания беспроводной сети, даже если они не выведены внешне "усами" (они могут располагаться на основной плате внутри корпуса).
Что касается создания и работы локальной сети, разница между роутером и коммутатором минимальна - данные также передаются на основе таблицы маршрутизации, то есть от одного отправителя к конкретному получателю. Более того, к локальной сети добавляется глобальная, так что сигналы с одного компьютера могут быть отправлены не только другому компьютеру в той же сети, но и в интернет, например, для доступа к конкретному сайту. Возможность подключения к интернету и является первым принципиальным отличием.
Второе отличие - это метод работы с таблицей адресов. Роутер, помимо MAC-адресов, использует и IP-адреса, причем их он назначает самостоятельно. Назначение может быть сделано вручную, когда пользователь фиксирует конкретный адрес для определенного устройства, или динамически - с использованием сервера DHCP. Сервер в данном случае - это отдельная программа, которая отслеживает новые подключения и ранее подключенные устройства в сети, и автоматически "распределяет" им адреса.
Третье отличие и, вероятно, самое очевидное различие между коммутатором и маршрутизатором связано с возможностью последнего работать с беспроводными устройствами, такими как смартфоны или ультрабуки, которые физически невозможно подключить к сети кабелем из-за отсутствия соответствующего разъема. При этом, несмотря на очевидное различие в подключении, проводные и беспроводные устройства находятся в одной и той же сети и получают последующие IP-адреса.
