Для каких целей используют концентраторы и коммутаторы
Концентратор (хаб) используется, если в сети участвует больше 2 компьютеров. К нему сходятся все сетевые кабели витой пары в топологии звезда. Сигнал хаба получают все ПК сети, а не только та сетевая карта, которой адресован пакет данных. В настоящее время концентраторы сняты с производства и встречаются редко. Внешне свитч или коммутатор (Switch) практически не отличается от Hub, нокоммутатор (Switch) - более интеллектуальное устройство, где есть свой процессор, внутренняя шина и буферная память. Если концентратор просто передает пакеты от одного порта ко всем остальным, то Switch анализирует Mac адреса, откуда и куда отправлен пакет информации и соединяет только эти компьютеры, в то время как остальные каналы остаются свободными. Это позволяет намного увеличить производительность сети, так как уменьшает количество паразитного трафика и обеспечивает большую фактическую скорость передачи данных, особенно в сетях с большим количеством пользователей – рис. 1.9.
Основная функция концентратора - это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet).
Сетевой коммутатор, или свитч, в отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Давайте рассмотрим принцип работы коммутатора более детально. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.
Маршрутизатор (роутер)
Маршрутизатор - сетевое устройство, которое на основании информации о топологии сети и определённых правил принимает решения о пересылке пакетов между различными сегментами сети. - рис. 1.10.
Рис. 1.10.Беспроводной маршрутизатор D-Link 300Мбит/с (DIR-615/E4B)
Принцип работы маршрутизатора таков: он использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Маршрутизатор может выбрать один из нескольких маршрутов доставки пакета адресату.
Маршрут - последовательность прохождения пакетом информации узлов сети.
Вывод:
Мы изучили виды сетевого оборудования: cетевые кабели, адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, а также познакомились с их характеристеками (параметрами).
Сетевые протоколы
Сетевой протокол — набор правил, позволяющий осуществлять обмен данными между составляющими сеть устройствами, например, между двумя сетевыми картами ( рис. 1.11).
Рис. 1.11.Иллюстрация к понятию Сетевой протокол
TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP — это набор протоколов, его название происходит от двух наиболее важных протоколов, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP разбивает передаваемую информацию на порции (пакеты) и нумерует их. С помощью протокола IP все пакеты передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены. При получении всех порций TCPрасполагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. В сети Интернет используются две версии этого протокола:
Примечание
IP-адреса стандарта IPv6 имеют длину 128 бит и поэтому в четыре раза длиннее, чем IP-адреса четвертой версии. IP-адреса версии v6 записываются в следующем виде:X:X:X:X:X:X:X:X, где X является шестнадцатеричным числом, состоящим из 4-х знаков(16 бит), а каждое число имеет размер 4 бит. Каждое число располагается в диапазоне от 0 до F. Вот пример IP-адреса шестой версии: 1080:0:0:0:7:800:300C:427A. В подобной записи незначащие нули можно опускать, поэтому фрагмент адреса: 0800: записывается, как 800:.
ARP
Для взаимодействия сетевых устройств друг с другом необходимо, чтобы у передающего устройства был IP- и MAC-адреса получателя. Набор протоколов TCP/IP имеет в своем составе специальный протокол, называемый ARP (Address Resolution Protocol — протокол преобразования адресов), который позволяет автоматически получить MAC-адрес по известным IP-адресам
DHCP-протокол
Распределением IP-адресов для подключения к сети Интернет занимаются провайдеры, а в локальных сетях – сисадмины. Назначение IP-адресов узлам сети при большом размере сети представляет для администратора очень утомительную процедуру. Поэтому для автоматизации процесса разработан протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) , который освобождает администратора от этих проблем, автоматизируя процесс назначения IP-адресов всем узлам сети.
FTP протокол
FTP протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.
POP протокол
POP стандартный протокол получения почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.
SMTP протокол
Сетевой коммутатор — это электронный прибор, объединяющий несколько компьютеров и/или других цифровых устройств в локальную сеть и позволяющий им обмениваться данными. Имеет ещё одно распространённое название — свитч, которое происходит от английского слова switch (коммутатор, переключатель).
Что такое свитч простыми словами
С каждым годом нас окружает всё больше и больше компьютеров, ноутбуков, мобильных и других цифровых устройств. Они используются дома, в офисах, административных и многих других помещениях. Становится всё более актуальной проблема их соединения для передачи данных — такого, которое избавило бы от необходимости переносить информацию, например, на USB-флешке. В недавнем прошлом её решали с помощью концентраторов, но к настоящему моменту их почти вытеснили более интеллектуальные устройства — сетевые коммутаторы, или свитчи. Говоря простыми словами, это — устройства, позволяющие объединить несколько компьютеров в сеть и играющие в ней роль её ядра. Это действительно удобно, причём в самых разных ситуациях:
на предприятии или в офисе, в котором установлено большое количество компьютеров, сетевых принтеров и другой цифровой техники;
в небольшой домашней локальной сети — к примеру, состоящей из нескольких компьютеров, ноутбука и современного телевизора;
в составе масштабной системы видеонаблюдения с большим количеством камер;
в промышленной сети с многочисленными датчиками, контролирующими техпроцессы и передающими данные на диспетчерский пункт;
вомногих других случаях.
Принцип работы коммутатора
За вопросом о том, что такое коммутатор, закономерно следует ещё один: по какому принципу он работает? Всё одновременно и просто, и сложно. Свитч получает данные от обращающихся к нему устройств и постепенно заполняет таблицу коммутации их MAC-адресами. При последующих обращениях коммутатор считывает адрес устройства-отправителя, анализирует таблицу коммутации и определяет по ней, на какое устройство нужно переслать данные. Прочие компьютеры при этом не «знают» о факте передачи информации, поскольку она не имеет к ним отношения. Благодаря этому обеспечивается работа сети в так называемом полнодуплексном (full duplex) режиме.
Выше был описан принцип действия так называемого неуправляемого коммутатора, который работает на втором (канальном) уровне OSI. Помимо таких, существуют более продвинутые модели, работающие на третьем и четвёртом уровнях. Они значительно функциональнее, поскольку допускают ручное управление (в частности, через интерфейс командной строки), поддерживают QoS, VLAN, зеркалирование, обнаружение штормов трафика, ограничение скоростей передачи данных для разных портов и многие другие полезные функции. Такие устройства включают в состав сложных и разветвлённых сетей — в частности, тех, что развёрнуты на больших предприятиях.
Режимы коммутации
Есть три режима, в которых свитч передаёт данные узлам-адресатам. Ключевые особенности каждого режима — степень надёжности передачи и связанное с ней время ожидания.
Первый режим называется Cut-Through — сквозной. Свитч принимает данные, считывает из них только адрес узла-получателя и без каких-либо дополнительных проверок отправляет их по назначению. Время ожидания в этом случае минимально, но возникает вероятность передачи данных с ошибками.
Второй режим называется Store and Forward — с промежуточным хранением. Коммутатор не только считывает адрес получателя, но и анализирует всю поступившую информацию с целью поиска ошибок. Лишь после этого данные передаются по назначению. Время ожидания в сравнении с предыдущим режимом увеличивается — оно необходимо свитчу для проверки.
Третий режим называется Fragment-Free — бесфрагментный, или гибридный. Он представляет собой сочетание двух описанных выше режимов. Коммутатор принимает кадр данных, считывает адрес получателя, а затем проверяет информацию на предмет ошибок, но не всю, а лишь первые 64 байта. После проверки свитч отправляет данные получателю.
Условия передачи данных непостоянны — они меняются со временем. Полезно иметь коммутатор, в котором реализована адаптивная подстройка под эти условия. В начале работы такое устройство включает сквозной режим коммутации для всех портов. Затем те порты, на которых появляется слишком много ошибок, автоматически переводятся в гибридный (бесфрагментный) режим. Наконец, если и после этого ошибок остаётся слишком много, порты переводятся в режим с промежуточным хранением данных.
Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)
В недавнем прошлом были широко распространены концентраторы (hub). Эти устройства работают на основе широковещательной модели. Выражаясь проще, концентратор, принимая сетевой трафик, просто рассылает его всем без исключения подключенным к нему устройствам. Функция определения адресата, которая есть в коммутаторе, в нём не реализована, и в этом — основное отличие hub от switch. Широковещательная передача данных таит как минимум два подводных камня: во-первых, она сильно загружает сеть и заметно замедляет передачу данных, во-вторых, она влечёт риск появления большого количества ошибок, особенно — при добавлении в сеть новых компьютеров. Использование сетевых коммутаторов избавляет от этих проблем — и именно поэтому эти устройства к настоящему времени почти вытеснили собой концентраторы.
Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)
Коммутатор более функционален, чем концентратор, но ещё больше функций реализовано в маршрутизаторе (или, как его ещё называют, роутере). Это устройство работает на третьем уровне OSI и отвечает не только за распределение трафика по узлам-адресатам, но и за связь между разными сетями с отличающимися архитектурами. В его память записана таблица маршрутизации, на основе данных из которой router решает, куда следует переслать поступивший пакет данных. Пересылка выполняется в соответствии с правилами, заданными администратором при настройке маршрутизатора.
Роутер позволяет снизить загрузку сети, разделяя её на широковещательные домены и фильтруя пакеты. Он даёт возможность объединить Ethernet-сеть и соединения WAN — например, для организации выхода в Интернет. В этом случае маршрутизатор не только транслирует адреса, но и играет роль межсетевого экрана, обеспечивая тем самым информационную безопасность. По сути, любой маршрутизатор — это миниатюрный компьютер с большим количеством настраиваемых параметров. К слову, именно поэтому роль роутера может играть любой персональный компьютер — при условии, что на нём установлено и настроено специализированное программное обеспечение для маршрутизации.
Как выбрать коммутатор
В продаже представлено великое множество моделей коммутаторов, которые существенно отличаются друг от друга как по функциональности, так и по цене. IT-специалисту нужно знать основные характеристики свитчей (читай — критерии выбора).
Базовая скорость передачи
В большинстве случаев в характеристиках коммутаторов указано сразу несколько значений скорости (пример записи — 10/100 Мбит/сек). Нужно ориентироваться на высшее значение — это максимум для данного устройства. Если данные будут поступать на свитч со скоростью меньшей, чем этот максимум, он автоматически подстроится под неё. Модели верхнего ценового диапазона могут работать на скоростях 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек. Принимайте во внимание особенности вашей сети и характеристики входящих в неё устройств и делайте правильный выбор.
Количество портов
В продаже представлены модели с количеством портов от 5 до 48. Выбирайте свитч с учётом не только фактического количества устройств, которые будут к нему подключены немедленно, но и перспективы расширения сети в будущем. Опыт показывает, что для сетей, развёрнутых дома и в небольших офисах, оптимальны коммутаторы с количеством портов от 5 до 15. Для предприятия подойдёт устройство с количеством портов от 15 до 48.
Исполнение (способ установки)
настольные коммутаторы. Это — компактные модели для небольших сетей. Они не вызывают ни малейших сложностей при установке — их можно просто положить на стол;
настенные модели. Также сравнительно компактны, однако имеют специальные пазы, позволяющие зафиксировать их на стене. Как показывает опыт, многие настенные свитчи можно и не крепить на вертикальном основании, а просто положить на стол;
стоечные коммутаторы. В эту категорию входят наиболее продвинутые модели для предприятий, которые устанавливаются в стандартную 19-дюймовую стойку для телекоммуникационного оборудования.
Возможность управления
Одну категорию образуют неуправляемые коммутаторы. Они не позволяют выполнить тонкую настройку, что минус для крупного предприятия, но плюс для использования дома или в небольшом офисе. Неуправляемые модели, как правило, компактны и имеют невысокую стоимость.
Ко второй категории относятся управляемые модели. Они допускают гибкую настройку с помощью специализированного ПО или web-интерфейса. Администратор может менять многочисленные параметры управляемого коммутатора — приоритеты подключенных устройств, общие параметры сети и другие. Такие модели хорошо подходят для использования в сложных и разветвлённых сетях, однако для их настройки нужны специальные познания и определённый опыт.
Поддержка PoE
Выбирайте коммутатор с этой функцией, если вам нужна подача питания к устройствам непосредственно по сетевому кабелю (витой паре). Один из возможных примеров — IP-камеры, включенные в локальную сеть. PoE (Power over Ethernet) — очень удобная функция: она избавляет от необходимости использовать силовые кабели, нисколько не снижая качество передачи данных.
Наличие портов SFP
Свитч с такими портами понадобится, если нужно соединить его с другими коммутаторами или устройствами более высокого уровня. Обратите внимание: SFP — это лишь порт, в него нужно предварительно установить специальный модуль, который, в свою очередь, даст возможность нестандартного подключения (например, по оптоволокну).
Наличие функции энергосбережения
Коммутаторы с такой функцией становятся всё более востребованными — играет роль растущий интерес к защите экологии. Эти интеллектуальные модели следят за подключенными к ним устройствам, выявляют неактивные порты и временно переводят их в спящий режим. Производители утверждают, что функция энергосбережения, реализованная в свитчах, позволяет сэкономить до 80% (!) электроэнергии.
Поддержка VLAN
Выбирайте модель с такой функцией, если нуждаетесь в логическом разграничении отдельных участков локальной сети. Вы сможете создать свои сегменты для разных отделов, подразделений и филиалов компании, организовать сеть общего доступа.
Наличие функции сегментации трафика
Коммутаторы с такой функцией позволяют настраивать порты или их группы так, чтобы они были полностью отделены друг от друга, но при этом имели доступ к серверу.
Поддержка стекирования
Устройство с такой функцией понадобится, если вам нужно создать единый логический коммутатор с количеством портов большим, чем 48. Несложно понять, что поддержка стекирования требуется в масштабных, разветвлённых сетях, развёрнутых на крупных предприятиях.
Наличие защиты от широковещательного шторма
Одно из частных проявлений такого шторма — DDoS-атака на локальную сеть. Если в последнюю входит обычный коммутатор без защиты от широковещательного шторма, в результате атаки вся сеть может попросту «лечь». Модели, в которых такая защита реализована, выявляют флуд и своевременно отсекают его, благодаря чему сеть остаётся стабильной.
Информация взята с сайта : stepsoft.info
Мы постоянно сталкиваемся с рядом терминов, которые используются по отношению к сетевыми устройствами: концентраторы, коммутаторы, модемы, роутеры и многое другое. Разве это не одно и то же? Если да, то почему они имеют разные названия? У всех этих устройств есть много общего, они являются мостами, соединяющими вместе компьютеры и различные сетевые устройства и часто выполняют одни и те же функции. Многие технические специалисты используют эти термины как взаимозаменяемые. Поэтому становится трудно понять, чем же они отличаются.
Что такое модем?
Все слышали о модеме. Каждый из нас использовал его в своей жизни, чаще всего для компьютерных сетей. Он передает данные по обычным (аналоговым) телефонным линиям и может преобразовывать их в цифровой сигнал. Современные компьютеры и ноутбуки в настоящее время полностью функционируют в цифровом формате, поэтому модем в чистом виде используется всё реже.
Что такое концентратор?
Сетевой концентратор или хаб - это уже устаревшее устройство, которое предназначено для отправки одного пакета данных в несколько сегментов локальной сети. Другими словами, концентратор используется для расширения сети, и его главная задача — передать поступившую информацию остальным устройствам, которые к нему подключены. Например, если у вас три компьютера A, B, C, то данные, отправленные концентратором для компьютера A, также поступят и на другие компьютеры, все происходит в одно и то же время.
Что такое коммутатор?
Что такое роутер?
Роутер - это сетевое устройство, самое востребованное на сегодняшний день, которое запрограммировано на обработку и маршрутизацию сетевого трафика. Обычно он соединяет как минимум две сети вместе, например, две LAN, две WAN или LAN и ISP. Роутеры могут вычислять оптимальный маршрут для отправки данных и взаимодействуют друг с другом по протоколам.
Концентратор vs коммутатор
Концентратор работает на физическом уровне (Layer 1) сетевой модели OSI, в то время как Switch функционирует на канальном уровне (Layer 2). Коммутатор работает более эффективно, чем концентратор и может объединять сразу несколько компьютеров в одной локальной сети. Коммутатор умнее и производительнее концентратора, поэтому и дороже.
Коммутатор vs роутер
В модели OSI роутер работает на более высоком сетевом уровне (Layer 3). Он очень отличается от коммутатора, поскольку может отправлять пакеты данных в другие сети. Роутер многофункциональнее и сложнее и предназначен для соединения нескольких проводных и беспроводных сетей. Коммутатор используется только для проводной сети.
Концентратор vs роутер
Разница между концентратором и роутером еще больше. Концентратор - это пассивное устройство без программного обеспечения, в то время как роутер является сетевым устройством. Форма передачи данных в концентраторе - это электрический сигнал или биты.
Какое устройство купить?
Какое бы устройство вы ни выбрали, нужно убедиться в том, что оно может выполнять все функции, необходимые для работы в сети. Для хорошей производительности рекомендуется использовать беспроводной роутер, поскольку он позволяет различным устройствам подключаться к сети. Если у вас ограниченный бюджет, то временно можно использовать коммутатор, который предлагает относительно высокую производительность.
Коммутатор и концентратор – сетевое оборудование. Оба устройства работают как центральный соединитель для сетевых узлов. Их задача – обработка типа данных, переносящих информацию. Когда данные приняты, следует их усиление перед отправкой в порт конечного устройства. Главное, чем сетевой коммутатор отличается от концентратора, – способ передачи данных. То есть оба прибора различаются, прежде всего, по принципу функционирования.
Определение терминов
Чтобы понять разницу между коммутатором и концентратором, необходимо знать, что представляют собой оба сетевых устройства.
Коммутатор
Это прибор, предназначенный для связывания узлов локальной сети. Технологические особенности таковы, что его можно назвать многопортовым мостом.
Концентратор
Это функционально простое оборудование, предназначенное для формирования компьютерной сети. Обычно таким словом называют любое сетевое оборудование, объединяющее персональные компьютеры. Если дать определение по технологическим особенностям, то это – многопортовый повторитель.
В чем между ними разница
Несмотря на сходство назначения, между устройствами есть различия, которые нужно учитывать для обеспечения корректной работы сети.
Устройство и назначение
Концентратор – обладающий меньшей функциональностью прибор. Он действует соответственно физическому уровню по сетевой модели OSI. Имеет несколько портов входа и выхода, причем вход в какой-либо порт – это выход для остальных портов, кроме того, в который он вставлен. Концентратор – просто передатчик получаемой информации. То есть приборы, соединенные с портами, получают одинаковую информацию.
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность "Экономика предприятия" Сегодня концентраторы не актуальны. Для формирования сети используют коммутаторы, функционирующие на канальном сетевом уровне OSI. Некоторые из них способны обрабатывать информацию на сетевом уровне, называются многоуровневыми.Коммутаторы предназначены для целей контроля и маршрутизации трафика. Они анализируют точки назначения информации. Сетевое устройство умеет определять приборы, подключенные к его портам, поэтому отправляет информацию на нужные порты.
Принцип работы
Поскольку концентратор не умеет определять подключенные к нему приборы, отсылает пакеты разом на все активные порты, то это чревато серьезными проблемами. Снижается степень безопасности, на пропускную способность влияет число работающих узлов. Когда концентратор получает либо отправляет информацию, эта операция производится со скоростью самого медленного узла группы. В итоге сетевое устройство становится менее производительным.
Расширяя сеть посредством концентратора, нужно знать меру. Иначе придется столкнуться с большими объемами лишнего трафика. Концентратор, передавая пакет в сеть, не определяет точку назначения, а компьютеры, получающие информацию, используют имеющиеся в ней точки, чтобы определить, предназначена ли она им.
Если сеть небольшая, такой принцип работы корректен. Но если сеть средней величины, подразумевает довольно активный трафик, то лучше применять коммутацию.
Запоминая точки назначения и фиксируя подключение каждого узла к определенному порту, коммутатор сокращает до минимума лишний трафик. Пакет поставляется на конкретное устройство, остальные подключенные приборы поставку игнорируют. Такой принцип работы обеспечивает повышенную производительность сети.
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность "Экономика предприятия" Коммутатор работает сразу с несколькими портами. Он принимает и одновременно транслирует информацию выбранным устройствам. Даже объемный пакет передается значительно быстрее.Плюсы и минусы
У обоих видов сетевого оборудования есть достоинства и недостатки, которые нужно учитывать при выборе устройства.
| Концентратор | Коммутатор | |
| плюсы | возможность видеть передачу информации посредством анализатора сетевых протоколов; невысокая стоимость | производительность; видимость только той информации, что непосредственно относится к адаптеру; меньше времени на удаление ненужных данных; управление большим объемом информации в каждый момент времени |
| минусы | получение информации с замедлением из-за необходимости повторения ее отправки; при отправке пакета адаптером другие находятся в ожидании его прохождения, чтобы получить свои данные | при недорогом ключе, не подразумевающем дублирование пакетов порта, анализатор трафика ограничен в использовании, поскольку коммутатор автоматически фильтрует трафик от анализатора |
Есть ли схожие моменты
Устройства похожи внешне: это небольшие коробки, одна из боковых поверхностей которых содержит входы для подключения портов. Еще одна схожесть заключается в том, что приборы применяются для соединения компьютеров, но не сетей. За сетевое соединение отвечает маршрутизатор.
Что лучше?
Говорить, что лучше – коммутатор или концентратор, некорректно, ведь приборы выполняют разные задачи. Второй повышает количество портов, а первый разделяет сеть на несколько менее загруженных частей.
Применять коммутацию актуально в больших сетях. В малых, не превышающих 20 точек, хватает одного или нескольких концентраторов. В этом случае приборы просто соединяют пользователей. Если насчитывается до 50 точек, коммутаторы становятся способом деления на части для уменьшения лишнего трафика.
Краткая сравнительная таблица
Рассмотрим еще раз различия между устройствами, чтобы правильно сформировать сеть.
| Концентратор | Коммутатор | |
| назначение | многопортовый повторитель | многопортовый мост |
| уровень OSI | физический | канальный |
| сеть | локальная | локальная |
| сетевой протокол STP | нет | много |
| MAC-адрес | неузнаваем | хранится и поддерживается |
| коллизии | + | – |
| способ связи | полудуплекс | полный дуплекс |
Подведем итоги
Коммутация эффективнее, надежнее в плане сетевой безопасности. Изначально были востребованы концентраторы, так как коммутаторы стоили дорого. Но сейчас разница в цене убавилась.
Технология концентраторов устаревает, продолжает использоваться в особых случаях. Подавляющее большинство локальных сетей функционирует на коммутаторах. Для небольших офисных групп достаточно одноуровневого устройства, для больших сетей применяются многоуровневые.
Читайте также: