Switch Ethernet vs router: funzione, differenze, sostituibilità

Introduzione ai router Ethernet

Che cos'è un router Ethernet - Definizione, funzione

Che cos'è un router nelle reti? Prima di capire che cos'è un router, è necessario conoscere il significato di routing. Il routing è il percorso di invio che guida il pacchetto dati IP. Il router esegue il processo.

Lo scopo di un router è individuare il percorso ottimale di un pacchetto dati inviato dalla sorgente alla destinazione. Proprio come quando si guida nell'ora di punta, in base alle condizioni del traffico stradale, il navigatore consiglierà il percorso più veloce verso la destinazione. Allo stesso modo, il router trova il percorso ottimale in base allo stato della rete.

Come funziona un router di rete

Quando si parla di router, si discutono sempre le questioni relative all'indirizzo IP (scopri di più su che cos'è l'indirizzo IP ), pacchetti di dati, ecc., quindi i router operano nel livello di rete, che è il terzo livello del modello OSI. Come fa il router di rete a trovare il percorso ottimale? Oppure come funziona il router? La strategia del percorso ottimale si basa sulla tabella di routing, che include informazioni di routing come un indirizzo di rete di destinazione, informazioni sui nodi di rete, soddisfazione rispetto a un determinato percorso, informazioni sul percorso previsto, ecc. La tabella di routing viene generata e aggiornata in base all'algoritmo di routing. 

Tipi di routing: routing statico vs routing dinamico

Il routing può essere suddiviso in due categorie: routing statico e routing dinamico. 

Per il routing statico, tutti i routing vengono impostati manualmente in un router, quindi una volta che lo stato della rete cambia, il router non cambierà a meno che qualcuno non lo corregga manualmente. 

Per il routing dinamico, il routing viene impostato dal software in base allo stato corrente della rete. Tutte le modifiche della rete, come guasti dei collegamenti, variazioni del traffico, ecc., verranno aggiornate a ogni istante discreto. In base a queste modifiche, il router riprogetterà il percorso. Ovviamente, il routing dinamico è migliore del routing statico perché supporta l'aggiornamento in tempo reale in base alle modifiche della rete.

Tipi di router: router cablato vs router wireless

I router wireless sono i router più comuni nelle reti domestiche, poiché offrono grande praticità nell'installazione e mobilità senza la posa di cavi. Consentono ai dispositivi di rete supportati dal Wi-Fi (laptop, smartphone, ecc.) di accedere facilmente a Internet. Tuttavia, per il router di rete domestica wireless, è preferibile che i dispositivi in rete e gli utenti siano limitati a un certo numero per garantire la qualità del segnale.

Per connettersi ai dispositivi di rete, il router cablato deve necessariamente avvalersi dei cavi. Oggi i router cablati sono più utilizzati nelle applicazioni industriali grazie ai vantaggi di una migliore tecnologia QoS (Quality of Service) e di una maggiore stabilità, perché non subiscono l'interferenza del segnale e l'attenuazione del segnale causata dalla penetrazione del segnale. Questo è anche il motivo per cui il prezzo dei router cablati è generalmente superiore a quello dei router wireless.

Introduzione agli switch Ethernet

Che cos'è uno switch Ethernet - Definizione e funzione dello switch

Lo switch Ethernet è un dispositivo per espandere la rete, che fornisce più porte di connessione per le sottoreti al fine di collegare più dispositivi di rete, inclusi computer, server, stampanti, telecamere, ecc.

Cosa fa uno switch Ethernet? Lo scopo di uno switch può essere riassunto come indirizzamento e inoltro. Va notato che gli switch Ethernet indirizzano e inoltrano indirizzi MAC invece di indirizzi IP. Le funzioni dello switch sono principalmente le seguenti:

- Isolamento del dominio di collisione. 

- Commutazione e inoltro ad alta velocità e trasparenti dei frame Ethernet.

- Apprendimento e mantenimento autonomo degli indirizzi MAC.

Come funziona lo switch Ethernet

Lo switch opera nel livello di collegamento dati, che è il secondo livello del modello OSI (Open System Interconnection). Una delle funzioni principali del secondo livello è l'indirizzamento. Lo switch Ethernet inoltra gli indirizzi MAC in base alla tabella interna degli indirizzi MAC appresa dallo switch stesso. Ogni switch Ethernet dispone di più porte, ciascuna porta collega un dispositivo di rete. Come identificare questi dispositivi collegati? Entra in gioco l'indirizzo MAC. 

L'indirizzo MAC è unico e immutabile, a differenza dell'indirizzo IP sopra citato quando parliamo di router. In base agli indirizzi MAC, gli switch sono in grado di identificare quale dispositivo connesso invia il pacchetto dati e a quale dispositivo connesso viene inviato il pacchetto dati.

Processo di apprendimento della tabella degli indirizzi MAC

 Nella condizione iniziale, la tabella degli indirizzi MAC è vuota.

1.  Quando il dispositivo A invia un FRAME1 al dispositivo B, lo switch inoltrerà il FRAME1 a tutte le porte Ethernet dello switch poiché la tabella degli indirizzi MAC non ha registrato l’indirizzo MAC del dispositivo B. In questo processo, lo switch apprenderà l’indirizzo MAC di A, poiché il frame di dati viene ricevuto dal dispositivo A tramite la porta dello switch Fa0/1.

Processo di apprendimento dell'indirizzo MAC A

2. Successivamente, il dispositivo B risponde con FRAME2 al dispositivo A e FRAME2 verrà inviato direttamente al dispositivo A poiché l'indirizzo A è stato registrato dallo switch. Analogamente, lo switch apprenderà l'indirizzo del dispositivo B tramite la porta Fa0/2. Per analogia, anche l'indirizzo C può essere appreso.

Processo di apprendimento dell'indirizzo MAC B

Processo di apprendimento dell'indirizzo MAC C

Switch Ethernet vs Router

Combinando l'illustrazione precedente della definizione, della funzione e del funzionamento di router e switch,  le principali differenze tra router e switch sono riassunte come segue.

- Diversi livelli di funzionamento. Gli switch funzionano principalmente nel secondo livello (livello di collegamento dati), mentre i router funzionano nel terzo livello (livello di rete).

- Diversi obiettivi di connessione. I destinatari della connessione degli switch sono dispositivi di rete (router, firewall, AP wireless, ecc.) e dispositivi terminali (computer, server, stampanti, telecamere, ecc.). Il router realizza connessioni tra LAN e LAN, LAN e Internet.

-  Diversa base di inoltro. Gli switch inoltrano in base all'indirizzo MAC, mentre i router inoltrano in base all'indirizzo IP.

- Differenza nella funzione firewall- I router supportano la funzione firewall, mentre gli switch no, poiché i router non inoltrano i pacchetti di dati che non supportano il protocollo di routing o che sono sconosciuti.

Domande frequenti

Posso usare un router come switch?

Sì. Se il router supporta la modalità AP, attivare la modalità AP, quindi collegare i cavi alle porte WAN del router. Se il router non supporta la modalità AP, disattivare la funzione DHCP e collegare i cavi alle porte LAN. Tuttavia, poiché il router ha un limite nel numero di porte e la velocità di routing è relativamente bassa, l'utilizzo del router come switch limiterà la scala e l'efficienza di comunicazione della rete.

Gli switch di livello 3 possono sostituire i router?

Gli switch Layer 3 non possono sostituire completamente i router. Poiché uno switch Layer 3 è progettato per accelerare la velocità di commutazione nelle LAN su larga scala combinando la tecnologia di commutazione layer 2 e la tecnologia di inoltro layer 3, mentre il router è progettato per realizzare vari tipi di rete, la funzione di routing del router è ancora più potente di quella dello switch layer 3, come la capacità QoS. Di conseguenza, non è consigliabile sostituire i router con switch layer 3.

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