Коммутатор Ethernet и маршрутизатор: функции, различия, возможность замены

Введение в маршрутизаторы Ethernet

Что такое Ethernet-маршрутизатор — определение, функции

Что такое маршрутизатор в сети? Прежде чем выяснять, что такое маршрутизатор, необходимо понять значение маршрутизации. Маршрутизация — это путь передачи, по которому направляется IP-пакет данных. Маршрутизатор выполняет этот процесс.

Задача маршрутизатора заключается в поиске оптимального маршрута для отправки пакета данных от источника к месту назначения. Подобно тому как во время поездки в час пик навигатор, учитывая дорожную обстановку, рекомендует самый быстрый маршрут до места назначения, маршрутизатор находит оптимальный путь в соответствии с состоянием сети.

Как работает сетевой маршрутизатор

Когда речь заходит о маршрутизаторах, мы всегда обсуждаем вопросы IP-адресов (узнайте больше о что такое IP-адрес ), пакеты данных и т. д., поэтому маршрутизаторы работают на сетевом уровне, который является третьим уровнем модели OSI. Как сетевой маршрутизатор определяет оптимальный маршрут? Или как работает маршрутизатор? Стратегия выбора оптимального маршрута опирается на таблицу маршрутизации, которая содержит такую информацию о маршрутизации, как адрес сети назначения, сведения о сетевых узлах, оценку определенного пути, ожидаемую информацию о пути и т. д. Таблица маршрутизации создается и обновляется на основе алгоритма маршрутизации. 

Типы маршрутизации: статическая маршрутизация и динамическая маршрутизация

Маршрутизация подразделяется на две категории: статическая маршрутизация и динамическая маршрутизация. 

При статической маршрутизации все маршруты задаются вручную на одном маршрутизаторе, поэтому после изменения состояния сети маршрутизатор не изменит их, если кто-либо вручную не внесет исправления. 

При динамической маршрутизации маршрут задается программным обеспечением в соответствии с текущим состоянием сети. Все изменения в сети, такие как сбои каналов, изменения трафика и т. д., обновляются в каждый дискретный момент времени. На основании этих изменений маршрутизатор перестраивает маршрут. Очевидно, что динамическая маршрутизация лучше статической, поскольку поддерживает обновление в реальном времени в соответствии с изменениями сети.

Типы маршрутизаторов: проводной маршрутизатор и беспроводной маршрутизатор

Беспроводные маршрутизаторы являются наиболее распространенными маршрутизаторами в домашних сетях, поскольку обеспечивают удобство установки и мобильность без прокладки кабелей. Они позволяют сетевым устройствам с поддержкой Wi-Fi (ноутбукам, смартфонам и т. д.) легко получать доступ к Интернету. Однако в беспроводной домашней сети количество подключенных устройств и пользователей лучше ограничивать для обеспечения качества сигнала.

Для подключения к сетевым устройствам проводному маршрутизатору необходимы кабели. В настоящее время проводные маршрутизаторы чаще используются в промышленных приложениях благодаря преимуществам технологии более высокого качества обслуживания QoS (Quality of Service) и повышенной стабильности, поскольку на них не влияют помехи и затухание сигнала, вызванные прохождением сигнала через препятствия. Поэтому цена проводных маршрутизаторов обычно выше, чем беспроводных маршрутизаторов.

Введение в Ethernet-коммутаторы

Что такое Ethernet-коммутатор — определение и функции коммутатора

Коммутатор Ethernet — это устройство для расширения сети, предоставляющее несколько портов подключения для подсетей, чтобы подключать больше сетевых устройств, включая компьютеры, серверы, принтеры, камеры и т. д.

Что делает коммутатор ethernet? Назначение коммутатора можно обобщить как адресацию и пересылку. Следует отметить, что коммутаторы Ethernet используют для адресации и пересылки MAC-адрес, а не IP-адрес. Основные функции коммутатора следующие:

- Изоляция домена коллизий. 

- Высокоскоростная и прозрачная коммутация и пересылка кадров Ethernet.

- Самостоятельное изучение и поддержание MAC-адресов.

Как работает коммутатор Ethernet

Коммутатор работает на канальном уровне, который является вторым уровнем модели OSI (Open System Interconnection). Одной из основных функций второго уровня является адресация. Коммутатор Ethernet пересылает данные на основе MAC-адресов, используя внутреннюю таблицу MAC-адресов, которую он формирует самостоятельно. Каждый коммутатор Ethernet имеет несколько портов, каждый из которых подключает сетевое устройство. Как определить подключенные устройства? По MAC-адресу. 

MAC-адрес является уникальным и неизменяемым, в отличие от упомянутого выше IP-адреса, когда речь идет о маршрутизаторах. На основе MAC-адресов коммутаторы могут определить, какое подключенное устройство отправляет пакет данных и какому подключенному устройству этот пакет направляется.

Процесс обучения таблицы MAC-адресов

 В исходном состоянии таблица MAC-адресов пуста.

1.  Когда устройство A отправляет FRAME1 устройству B, коммутатор пересылает FRAME1 на все Ethernet-порты коммутатора, поскольку MAC-адрес устройства B ещё не записан в таблице MAC-адресов. В этом процессе коммутатор изучает MAC-адрес устройства A, поскольку кадр данных получен от устройства A через порт коммутатора Fa0/1.

Процесс обучения MAC-адресов

2. После этого устройство B отвечает устройству A фреймом FRAME2, и FRAME2 напрямую отправляется устройству A, поскольку адрес A уже записан коммутатором. Аналогичным образом коммутатор изучит адрес устройства B через порт Fa0/2. По аналогии также может быть изучен адрес C.

Процесс обучения MAC-адресов B

Процесс обучения C-адресов MAC

Коммутатор Ethernet и маршрутизатор: сравнение

Объединив приведённые выше сведения об определениях, функциях и принципах работы маршрутизатора и коммутатора,  можно выделить следующие основные различия между маршрутизатором и коммутатором.

- Разные рабочие уровни. Коммутаторы работают в основном на втором уровне (канальном уровне), тогда как маршрутизаторы работают на третьем уровне (сетевом уровне).

- Различные цели подключения. Коммутаторы подключаются к сетевым устройствам (маршрутизаторам, межсетевым экранам, беспроводным точкам доступа и т. д.) и оконечным устройствам (компьютерам, серверам, принтерам, камерам и т. д.). Маршрутизатор обеспечивает соединения между локальными сетями, а также между локальной сетью и Интернетом.

-  Разные основы пересылки. Коммутаторы пересылают данные на основе MAC-адреса, тогда как маршрутизаторы — на основе IP-адреса.

- Различия в функциях межсетевого экрана- Маршрутизаторы поддерживают функцию межсетевого экрана, а коммутаторы — нет, поскольку маршрутизаторы не пересылают пакеты данных, которые не поддерживаются протоколом маршрутизации или являются неизвестными.

Часто задаваемый вопрос

Можно ли использовать маршрутизатор в качестве коммутатора?

Да. Если ваш маршрутизатор поддерживает режим AP, включите режим AP, а затем подключите кабели к портам WAN маршрутизатора. Если ваш маршрутизатор не поддерживает режим AP, отключите функцию DHCP и подключите кабели к портам LAN. Однако, поскольку маршрутизатор имеет ограниченное количество портов, а скорость маршрутизации относительно невысока, использование маршрутизатора в качестве коммутатора ограничит масштаб и эффективность обмена данными в сети.

Могут ли коммутаторы уровня 3 заменить маршрутизаторы?

Коммутаторы уровня 3 не могут полностью заменить маршрутизаторы. Коммутатор уровня 3 предназначен для ускорения коммутации в локальной сети большого масштаба путем объединения технологии коммутации уровня 2 и технологии пересылки уровня 3, тогда как маршрутизатор предназначен для реализации различных типов сетей. Поэтому функция маршрутизации маршрутизатора все еще мощнее, чем у коммутатора уровня 3, например с точки зрения возможностей QoS. Следовательно, не рекомендуется заменять маршрутизаторы коммутаторами уровня 3.

Если у вас все еще есть вопросы о коммутаторе или маршрутизаторе, свяжитесь с нами QSFPTEK через [email protected]. Наша техническая команда предоставляет бесплатные технические услуги всем малым и средним предприятиям и индивидуальным пользователям.