Рис. 1.9. Свитч D-Link DES-1008D 8-port 10/100Mbps

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.

В отличии от коммутатора, маршрутизатор видит все связи подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать наилучший маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

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

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 TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. В сети Интернет используются две версии этого протокола:

• Маршрутизируемый сетевой протокол IPv4. В протоколе этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 32 бита (т.е. 4 октета или 4 байта).
• IPv6 позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Протокол Интернета версии 6 использует 128-разрядные адреса, и может определить значительно больше адресов.

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:.

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.

HTTP протокол

HTTP протокол служит для передачи гипертекста, т.е. для пересылки Web-страниц с одного компьютера на другой. Основой HTTP является технология "клиент-сервер ", то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылаютзапрос , и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.

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

SMTP -протокол, который задает набор правил для отправки почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либосообщение об ошибке , либо запрашивает дополнительную информацию.

Сейчас, во время всевозможных гаджетов и электронных девайсов, которые переполняют среду обитания обычного человека, актуальна проблема – как эти все интеллектуальные устройства увязать между собой. Почти в любой квартире есть телевизор, компьютер/ноутбук, принтер, сканер, звуковая система, и хочется как-то скоординировать их, а не перекидывать бесконечное количество информации флешками, и при этом не запутаться в бесконечных километрах проводов. Та же самая ситуация касается офисов – с немалым количеством компьютеров и МФУ, или других систем, где нужно увязать разных представителей электронного сообщества в одну систему. Вот тут и возникает идея построения локальной сети. А основа грамотно организованной и структурированной локальной сети – сетевой коммутатор.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Коммутатор , или свитч - прибор, объединяющий несколько интеллектуальных устройств в локальную сеть для обмена данными. При получении информации на один из портов, передает ее далее на другой порт, на основании таблицы коммутации или таблицы MAC-адресов . При этом процесс заполнения таблицы идет не пользователем, а самим коммутатором, в процессе работы – при первом сеансе передачи данных таблица пуста, и изначально коммутатор ретранслирует пришедшую информацию на все свои порты. Но в процессе работы он запоминает пути следования информации, записывает их к себе в таблицу и при последующих сеансах уже отправляет информацию по определенному адресу. Размер таблицы может включать от 1000 до 16384 адресов.

Для построения локальных сетей используются и другие устройства – концентраторы (хабы) и маршрутизаторы (роутеры). Сразу, во избежание путаницы, стоит указать на различия между ними и коммутатором.

Концентратор (он же хаб) – является прародителем коммутатора. Время использования хабов фактически ушло в прошлое, из-за следующего неудобства: если информация приходила на один из портов хаба, он тут же ретранслировал ее на другие, «забивая» сеть лишним трафиком. Но изредка они еще встречаются, впрочем, среди современного сетевого оборудования выглядят, как самоходные кареты начала 20-го века среди электрокаров современности.

Маршрутизаторы – устройства, с которыми часто путают коммутаторы из-за похожего внешнего вида, но у них более обширный спектр возможностей работы, и ввиду с этим более высокая стоимость. Это своего рода сетевые микрокомпьютеры, с помощью которых можно полноценно настроить сеть, прописав все адреса устройств в ней и наложив логические алгоритмы работы – к примеру, защиту сети.

Коммутаторы и хабы чаще всего используются для организации локальных сетей, маршрутизаторы – для организации сети, связанной с выходом в интернет. Однако следует заметить, что сейчас постепенно размываются границы между коммутаторами и маршрутизаторами – выпускаются коммутаторы, которые требуют настройки и работают с прописываемыми адресами устройств локальной сети. Они могут выполнять функции маршрутизаторов, но это, как правило, дорогостоящие устройства не для домашнего использования.
Самый простой и дешевый вариант конфигурации домашней локальной сети средних размеров (с количеством объектов более 5), с подключением к интернету, будет содержать и коммутатор, и роутер:

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ

При покупке коммутатора нужно четко понимать – зачем он вам, как будете им использоваться, как будете его обслуживать. Чтобы выбрать устройство, оптимально отвечающее вашим целям, и не переплатить лишних денег, рассмотрим основные параметры коммутаторов:

• Вид коммутатора – управляемый, неуправляемый и настраиваемый.

1. Неуправляемые коммутаторы – не поддерживают протоколы сетевого управления. Наиболее просты, не требуют особых настроек, стоят недорого: от 440 до 2990 рублей. Оптимальное решение для маленькой локальной сети. Со сборкой локальной сети на их основе справится даже человек, далекий от этих дел – требуется лишь купить сам коммутатор, кабели необходимой длины для подключения оборудования (лучше, в виде атч-корда , т.е. «с вилками» в сборе – не забудьте перед покупкой осмотреть оборудование, к которому будет подключаться кабель, и уточнить, какой именно тип разъема вам понадобится), ну и собрать саму сеть. Простейшая настройка описана в документации к устройству.
2. Управляемые коммутаторы – поддерживают протоколы сетевого управления, обладают более сложной конструкцией, предлагают более широкий функционал – с помощью WEB-интерфейса или специализированных программ ими можно управлять, прописывая параметры подключенной к ним сети, приоритеты отдельных устройств и пр. Именно этот тип коммутаторов может заменять маршрутизаторы. Цена на такие устройства колеблется в диапазоне от 2499 до 14490 рублей. Данный вид коммутаторов представляет интерес для специализированных локальных сетей – видеонаблюдение, промышленная сеть, офисная сеть.
3. Настраиваемые коммутаторы – устройства, которые поддерживают некоторые настройки (к примеру – конфигурирование VLAN (создание подгрупп)), но все равно во многом уступают управляемым коммутаторам. Настраиваемые коммутаторы могут быть как управляемыми, так и неуправляемыми.

• Размещение коммутатора – может быть трех типов:

1. Настольный – компактное устройство, которое можно просто разместить на столе;
2. Настенный – небольшое устройство, которое, как правило, можно расположить как на столе, так и на стене – для последнего предусмотрены специальные пазы/крепления;
3. Монтируемый на стойку – устройство с предусмотренными пазами для монтажа в стойку сетевого оборудования, но которое, как правило, также можно расположить на столе.

• Базовая скорость передачи данных – скорость, с которой работает каждый из портов устройства. Как правило, в параметрах коммутатора указывается сразу несколько цифр, к примеру: 10/100Мбит/сек – это означает, что порт может работать и со скоростью 10Мбит/сек, и 100Мбит/сек, автоматически подстраиваясь под скорость источника данных. Представлены модели с базовой скоростью:

• Общее количество портов коммутатора – один из основных параметров, в принципе именно он больше всего влияет конфигурацию локальной сети, т.к. от него зависит, какой количество оборудования вы сможете подключить. Диапазон лежит в пределах от 5 до 48 портов. Коммутаторы с количеством портов 5-15  наиболее интересны для построения маленькой домашней сети, устройства с количеством портов от 15 до 48  ориентированы уже на более серьезные конфигурации.

• – порты, поддерживающие скорость 100Мбит/сек, бывает до 48 ;
• Количество портов со скоростью 1Гбит/сек – порты, поддерживающие скорость 1Гбит/сек – что особенно актуально для высокоскоростной передачи данных, бывает до 48 ;
• Поддержка РоЕ – если такой параметр есть , то означает, что подключенное к порту с этой опцией устройство можно питать по сетевому кабелю (витой паре), при этом никакого влияния на передающийся сигнал информации не оказывается. Функция особенно привлекательна для подключения устройств, к которым нежелательно, либо невозможно подводить дополнительный кабель питания – к примеру, для WEB-камер.
• SFP-порты  – порты коммутатора для связи с устройствами более высокого уровня, либо с другими коммутаторами. По сравнению с обычными портами могут поддерживать передачу данных на более дальние расстояния (стандартный порт с RJ-45 разъемом и подключенным кабелем «витая пара» поддерживает передачу в пределах 100м). Такой порт не оснащен приемо-передатчиком, это только слот, к которому можно подключить SFP-модуль, представляющий из себя внешний приемо-передатчик для подключения нужного кабеля – оптического, витой пары.

• Скорость обслуживания пакетов – характеристика, обозначающая производительность оборудования, и измеряющаяся в миллионах пакетов в секунду – Мррs. Как правило, подразумеваются пакеты размеров 64 байта (уточняется производителем). Величина этой характеристики различных устройств лежит в пределах от 1,4 до 71,4 Мррs .

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Область применения коммутаторов широка, самые распространенные сферы применения:

• маленькая домашняя локальная сеть , включающая, к примеру, несколько компьютеров, принтер, телевизор и музыкальный центр (при условии, что все оборудование поддерживает сетевое подключение);

Роутер предназначен для организации локальной сети и одновременно предоставляет доступ к интернету. В то же время коммутатор, иначе именуемый как свитч (switch), предназначен для организации локальной сети. Таким образом, при организации сети дома или в офисе, подключение к интернету осуществляется средствами роутера. Рассмотрим вначале их основные отличия, а потом разберем отличия коммутации и маршрутизации пакетов.

Свитч и роутер – разница между ними

У большинства роутеров имеется в наличии возможность организации сети Wi-Fi. Все устройства, объединенные в эту сеть, так же имеют выход к интернету через роутер. Обычно функция Wi-Fi присутствует у всех домашних роутеров, а у тех, которые предназначены для работы в офисах или предприятиях, он может отсутствовать.

Так же следует учесть, что недорогие коммутаторы могут быть вообще без удаленного управления.

Свитч и роутер – разница между ними:

• Отсутствие WAN порта у свитча, так как он работает только в локальной сети. Передачей данных между разными сетями занимается роутер, а свитч этого не умеет делать.
• Отсутствие Wi-Fi у свитча, он коммутирует пакеты только в Ethernet сети.
• Возможно отсутствие удаленного управления и, соответственно, всех функций, которые можно настраивать, а так же статистики.
• У свитча обычно больше LAN портов , чем у роутера.

Весь остальной функционал, который предназначен для организации локальной сети, в управляемых коммутаторах аналогичен. То есть, он может поддерживать и различный функционал просмотра статистики работы, зеркалирования портов, QoS (приоритеты трафика). Коммутатор так же может выступать в роли DHCP сервера, если у него есть такая функция, хотя такое встречается редко.

Обычно настраивается DHCP сервер на роутере, а на коммутаторе его отключают.

Коммутация и маршрутизация пакетов

Рассмотрим различия свитча от роутера по основным их задачам:

Коммутация пакетов

Это передача пакетов внутри локальной сети , то есть между устройствами, которые недалеко расположены между собой. При этом передача данных осуществляется посредством отправки пакета от одного устройства с заданным MAC адресом к другому устройству, тоже по MAC адресу. Если известен IP-адрес другого устройства, которое находится в этой же локальной сети, то с помощью ARP запроса выясняется MAC адрес на который следует отправлять пакет. Обработкой с какого порта, на какой отправлять пакет, исходя из их MAC адресов и занимаются коммутаторы (свитчи).

Маршрутизация пакетов

Это передача их во внешнюю сеть . Процесс осуществляется с помощью IP-адресов и маски подсети. Если IP-адрес не из данной локальной сети (не удовлетворяет маске), то он отправляется на IP-адрес шлюза по умолчанию. Компьютер узнает MAC адрес шлюза и на него и отправляет пакет.

После этого маршрутизатор, получивший данный пакет отправляет его во внешнюю сеть, к которой он подключен через WAN порт.

Пример

Допустим, что компьютер отправляет задание на принтер. Принтер и компьютер соединены через роутер. В этом случае роутер выполняет функцию коммутатора – передает с пакеты с LAN порта к которому подключен компьютер на LAN порт к которому подключен принтер.

При просмотре страницы через браузер, роутер выполняет маршрутизацию пакетов полученных от компьютера во внешнюю сеть интернет и обратно.

Отличие свитча от хаба (сетевого концентратора)

Больше всего хаб похож на не управляемый коммутатор. Но у них есть различия. Хаб просто передает все полученные пакеты на все порты какие у него есть в наличии, кроме того откуда пакет пришел. Коммутатор же более умный – хранит таблицы MAC адресов и, после некоторого обучения, передает пакеты только на нужный порт, где находится адресат, не замусоривая лишним трафиком сеть.

Если к хабу подключено несколько устройств, то он работает со скоростью самого низкоскоростного подключенного устройства. В то время как на коммутаторе для каждого подключения на каждом порту выставляется своя скорость. То есть, если на одном порту в результате автопереговоров была выставлена скорость 100 Мбит в секунду, то на другом может быть и 1 Гбит в секунду. Конечно, если коммутатор поддерживает такую скорость.

Сейчас сложно найти в продаже хаб, так как их уже не производят, хотя они могут быть полезны для анализа обмена между двумя устройствами. Для этих целей сейчас покупают коммутаторы и роутеры с зеркалированием портов.

Ответы:

Shurovik:
Хаб (он же коммутатор) - устройство для объединения нескольких компов в сеть. Действие его простое: получив пакет данных с одного порта, он рассылает его по всем остальным. Если несколько пакетов идут в один порт одновременно, то они сталкиваются. Отсюда и т.н. "коллизии", которые замедляют работу сети. Свитч (он же концентратор) - тот же хаб, только с "мозгами". Он запоминает, какой адрес на каждом его порту, и когда приходит пакет данных (а в заголовке пакета есть информация, кому и от кого), он его отсылает на нужный порт. Роутер (он же маршрутизатор) - устройство, объединяющее в себе свитч и прокси-сервер. Т.е., это устройство может работать как сервер, объединяя несколько компьютеров и предоставляя им выход в Инет через один внешний адрес. Иногда роутером может служить один из компьютеров сети. Но в случае, если покупка отдельного компа под роутер нецелесообразна, ставится более простой вариант в виде отдельного устройства. Конечно, возможностей у него меньше, но и цена тоже.

Alex:
Только немного наоборот: хаб - концентратор, свитч - коммутатор.

Far:
Свич и коммутатор - это одно и тоже. Свич позволяет передавать инфу только по тем портам, по которым это необходимо, и не забивает другие порты инфой, в отличие от хаба, который дублирует инфу на все порты. А маршрутизатор отыскивает наиболее короткий и рациональный путь прохождения инфы. Для проектирования локальной сети лучше всего использовать коммутатор, он же свич. А хабы или же концентраторы вообще больше не выпускаются.

Dr.Boom:
Управляемый свитч, он же роутер - это свитч с еще \"более умными мозгами\", который помимо вышеуказанного умеет определять битые пакеты и отправлять их обратно от получаемого порта для повторной отправки этого пакета... Если и повторный пакет оказывается битым, он (упр. свитч) блочит порт, откуда идут битые пакеты... Не обязательно после второго битого пакета порт блочится, можно настроить кол-во попыток. Иногда маршрутизаторы называют роутерами, но это ошибочно... Ибо маршрутизатор имеет еще больше \"мозгов\", чем роутер (упр. свитч).

Добрый день уважаемые подписчики и читатели блога, сегодня мы продолжим с вами изучение сети и сетевых устройств и я хочу вас рассказать о такой теме, свитч и хаб отличия и сравнения . Думаю начинающим сетевым инженерам и системным администраторам это будет интересно, мы рассмотрим историю развития данных технологий и сможем понять, почему одна из них просто перестала существовать и почему.

Что такое концентратор hub

Концентратор hub это самая тупая сетевая железка, смысл которой заключается в том, что если к нему пришел сетевой пакет (его можно сравнить с письмом где ищется адресат), то он этот сетевой пакет отправит всем кто к нему подключен, что как можете понять не хорошо, так как данный пакет, получат те кому не нужно, где может быть и хакер. Так, что как вы поняли это тупой повторитель или репиттер в простонародье. Как работает хаб мы еще посмотрим.

Вот как выглядит концентратор хаб, 5 портов или более и up link, для соединения с таким же хабом или коммутатором.

Что такое свитч (коммутатор или swich)

Во первых свитчи бывают двух типов

• Управляемые > подразумевает некое количество мозгов и некого функционала, такого как Vlan или LACP .
• Не управляемые, без доп фишек

Свитчи пришли на замену тупым хабам, исправляющие их недостатки с пересылкой по всем клиентам. У свитчей очень простой принцип, вся адресация в них идет на основе таблицы mac адресов устройств . Каждое сетевое устройство или компьютер имеют уникальный mac адрес и свитч ведет у себя таблицу мак адресов, называется он arp таблица , где знает на каком порту сидит тот или иной мак адрес (сетевое устройство) и при виде пакета для него, отправляет не как хаб всем, а только одному адресату.В следствии чего меньше нагрузка на устройство и на саму сеть. Вот вам пример cisco свитча.

Что такое роутер

Ну и напомню что такое роутер, это буржуйское слово, означающее маршрут, из за этого его еще называют маршрутизатором. Его основная задача это передача трафика за пределы локальной сети, у него есть некая карта маршрутов куда и к кому идти дальше, более подробно я об этом рассказывал в заметке статическая маршрутизация , посмотрите будет полезно. Можно из обычного компьютера делать роутер, поставив на него специальную операционную систему по типу Kerio Control или Phsense.

Я покажу вам отличие хаба от свитча, на примере симулятора cisco packet tracer 6.3. У меня есть две схемы, первая это четыре компьютера подключенных к hub и вторая, это так же четыре компьютера подключенных к коммутатору. Предположим я хочу проверить связь между первым компьютером и четвертым, для этого я воспользуюсь командой ping и мы посмотрим как ведет себя каждое сетевое устройство при пропуске пакета через себя.

Запускаем пакет от 192.168.1.2 до 192.168.1.5

сетевой пакет дошел до хаба и коммутатора, смотрим что произойдет дальше.

и вы сразу видите отличие hub от коммутатора, hub отсылает пакет во все доступные порта, а switch только нужному, тем самым делая это безопаснее и не нагружая сеть.