Концентратор и коммутатор: в чем разница?

Концентратор или коммутатор: вы не можете определиться? Вы задаётесь вопросом, что лучше подходит для ваших сетевых потребностей: коммутаторы или концентраторы? Вы не одиноки. Концентраторы и коммутаторы  часто используются как взаимозаменяемые понятия, но обозначают два совершенно разных устройства. В этой статье мы рассмотрим различия между  коммутаторами и концентраторами, чтобы помочь вам определить, какой вариант подходит для вашей сети. Итак, погрузимся в мир коммутаторов и концентраторов.

Что такое сетевой концентратор？

Определение концентратора в сетях

Концентратор Ethernet — это сетевое устройство, состоящее из нескольких портов, каждый из которых подключен к одному кабелю Ethernet.

Сетевой концентратор — это сетевое устройство, работающее на физическом уровне, первом уровне Модель OSI. В отличие от коммутаторов, работающих на канальном уровне,  концентраторы соединяют несколько устройств, которые отправляют и получают через них данные. Это многопортовый повторитель, выпускаемый в различных вариантах, например с 4, 8 и 16 портами, и предлагающий дополнительные функции, такие как индикация любых проблем с устройством. Выступая в качестве центрального соединения между всем сетевым оборудованием, концентраторы Ethernet обрабатывают тип данных, называемый кадрами, и обеспечивают пересылку данных между подключенными устройствами. Концентратор может использовать соединения Ethernet, Firewire или USB.

Что делает концентратор в сети？

Концентратор работает как пассивный канал, принимая сигналы данных от устройства на одном порту и транслируя их на все остальные порты, кроме порта-источника. Он не анализирует и не обрабатывает данные и не способен идентифицировать отдельные кадры или определять, куда их пересылать, в отличие от коммутаторов, которые ведут таблицу для этой цели. В результате сетевой трафик может перегружаться, а производительность снижаться, поскольку в каждый момент времени передавать может только одно устройство.

Устройства-концентраторы Ethernet выполняют следующие основные действия:

Передача данных

Когда устройство в сети хочет отправить данные другому устройству, оно отправляет данные на концентратор.

Вещание

Сетевой концентратор передает данные всем остальным подключенным к нему устройствам, отправляя данные через все свои порты.

Прием данных

Принимающее устройство получает данные от концентратора и обрабатывает их.

Коллизия данных

Если два или более устройства одновременно попытаются отправить данные на концентратор, их данные столкнутся, и ни одно из устройств не сможет получить данные.

Преимущества концентратора Ethernet

Хотите узнать о преимуществах концентраторов? Основные преимущества концентраторов заключаются в следующих 5 пунктах

Подключение 

Основное назначение концентратора заключается в обеспечении сетевого подключения, позволяющего клиентам подключаться друг к другу и обмениваться данными. Для реализации этой функции концентраторы используют анализаторы сетевых протоколов.

Поддержка устройств 

Концентраторы Ethernet способны одновременно подключать различные типы сред передачи через центральный концентратор. Даже если подключенные устройства работают на разных скоростях, концентраторы могут адаптировать их и обеспечивать их поддержку.

Производительность 

Известно, что концентраторы оказывают минимальное влияние на производительность сети. Это обусловлено их широковещательной моделью работы, которая ограниченно влияет на сеть в целом.

Покрытие территории 

Зона покрытия сети часто ограничена расстоянием. Однако сетевой концентратор может расширить радиус действия сети, сделав связь на больших расстояниях более доступной и удобной.

Стоимость 

По сравнению с коммутаторами концентраторы значительно дешевле. Это главным образом связано с их более простой конструкцией. Поэтому использование концентраторов позволяет сократить затраты, а сами они широко доступны на рынке.

Ограничения концентраторов

Ниже перечислены недостатки концентратора

Коллизионный домен 

Домен коллизий в сетях на основе концентраторов подвержен коллизиям, которые могут нарушать передачу пакетов и снижать эффективность сети.

Half-Дуплексный режим 

Сетевые концентраторы работают только в полудуплексном режиме и не поддерживают полнодуплексную связь. В полудуплексном режиме данные могут передаваться только в одном направлении за раз, поэтому концентратор должен постоянно переключаться между режимами передачи и приёма.

Спецификация 

Концентратор не подходит для крупных сетей, таких как сети Token Ring, поскольку им необходимо совместно использовать данные между всеми подключенными устройствами. Это ограничение снижает их совместимость с определенными сетевыми спецификациями.

Сетевой трафик 

Концентраторы создают более высокий сетевой трафик из-за своей широковещательной природы. При получении пакета он передается всем подключенным устройствам, что приводит к повышению нагрузки на сеть.

Потери пропускной способности 

Концентраторы Ethernet не предоставляют выделенную полосу пропускания для каждого устройства, что приводит к совместному использованию полосы пропускания подключенными устройствами. При передаче больших объемов данных доступная полоса пропускания может быть занята несколькими устройствами, что приводит к снижению скорости сети для других устройств.

Что такое сетевой коммутатор?

Как определить коммутатор？

A коммутатор, в контексте сетевых технологий, представляет собой эффективное устройство, которое обрабатывает входящие пакеты данных и направляет их к предназначенным для них пунктам назначения в локальной вычислительной сети (LAN). В отличие от концентратора, сетевой коммутатор работает либо на канальном уровне (уровень 2), либо на сетевом уровне модели OSI, что позволяет ему поддерживать различные протоколы пакетов. В некоторых случаях коммутатор уровня 2 называют мостом, поскольку он обеспечивает передачу кадров, содержащих пакеты данных, между узлами или сегментами сети. По сути, коммутаторы выполняют роль диспетчеров трафика в локальной сети, определяя путь для блоков данных (кадров) при их перемещении из одной области сети в другую.

Что делает коммутатор Ethernet?

При использовании коммутатора, когда устройство A отправляет сообщение устройству B, его получает только B, в отличие от концентратора, где сообщение будет передано всем подключенным устройствам.

HaВы когда-нибудь задумывались, как работают коммутаторы? Следующее содержание дает ответ

Прием пакетов

Коммутатор Ethernet работает на канальном уровне и получает пакеты от устройств с IP-адресами. Эти пакеты инкапсулируются в кадры Ethernet.

Инкапсуляция

Для передачи IP-пакета через сеть выполняется инкапсуляция, при которой в начало и конец пакета добавляются дополнительные биты.

Обработка идентификационных данных

Кадр Ethernet содержит важную идентификационную информацию в заголовке, включая MAC-адреса источника и назначения. Когда кадр достигает коммутатора Ethernet, он считывает эту информацию и определяет соответствующий порт, через который следует переслать кадр, обеспечивая его доставку к месту назначения.

Передача пакетов

Кадр Ethernet достигает устройства назначения, где он принимается, а пакет извлекается из кадра для дальнейшей обработки.

Преимущества сетевого коммутатора Ethernet

Сетевые коммутаторы стали важнейшим компонентом современных сетевых систем, предлагая многочисленные преимущества по сравнению с традиционными концентраторами.

Расширенная пропускная способность сети

Коммутаторы увеличивают доступную пропускную способность сети, обеспечивая более быструю передачу данных и повышая производительность сети.

Снижение нагрузки на хост-компьютеры

Эффективно управляя сетевым трафиком, коммутаторы снижают вычислительную нагрузку на отдельные хост-компьютеры, освобождая их ресурсы для выполнения других задач.

Повышенная производительность сети

Коммутаторы обеспечивают одновременное взаимодействие нескольких устройств, создавая отдельные домены коллизий. Это уменьшает перегрузку сети и повышает ее общую производительность.

Снижение числа коллизий кадров

В сетях, использующих коммутаторы, происходит меньше коллизий кадров. Это связано с тем, что коммутаторы создают отдельные домены коллизий для каждого соединения, обеспечивая эффективную передачу данных без помех.

Прямое подключение к рабочим станциям

Коммутаторы можно напрямую подключать к рабочим станциям, обеспечивая прямое выделенное соединение для каждого устройства. Это позволяет осуществлять более быструю и надежную связь между рабочими станциями и сетью.

Ограничения коммутаторов

Несмотря на свою полезность в сетевых средах, коммутаторы также имеют определенные ограничения, которые необходимо учитывать.

Более высокая стоимость

Коммутаторы обычно стоят дороже сетевых мостов, что может быть фактором, который следует учитывать при планировании бюджета сетевой инфраструктуры.

Сложности при устранении проблем с подключением

При возникновении проблем с сетевым подключением определить и отследить источник проблемы внутри коммутатора может быть сложнее по сравнению с другими сетевыми компонентами.

Проблемы широковещательного трафика

Коммутаторы пересылают широковещательный трафик на все подключенные устройства, что может привести к увеличению перегрузки сети и потенциально повлиять на производительность сети.

Уязвимость к атакам на систему безопасности

Если коммутаторы настроены в неразборчивом режиме или не имеют надлежащих мер безопасности, они могут быть подвержены таким атакам, как подмена IP-адресов или несанкционированный захват кадров Ethernet.

HaОбработка многоадресных пакетов

Для эффективной обработки многоадресных пакетов коммутаторам требуются особые конструктивные решения и настройки, что может усложнить конфигурацию сети.

Ограничения управления широковещательной рассылкой

Хотя коммутаторы могут помочь ограничить широковещательный трафик, они менее эффективны, чем маршрутизаторы, при управлении широковещательным трафиком внутри сети и его контроле.

Разница между концентратором и коммутатором

В таблице ниже приведено сравнение  коммутатора и концентратора

Заключение

Краткое сравнение концентратора и коммутатора: концентраторы просты и экономичны, тогда как коммутаторы обеспечивают более высокую производительность, масштабируемость и безопасность. Выбирая подходящее устройство с учётом конкретных требований сети, компании могут оптимизировать передачу данных, минимизировать количество коллизий и повысить общую производительность сети. Поэтому при сравнении коммутатора и концентратора очевидно, что для современных сетей предпочтительнее коммутаторы.