Разликите между рутер, модем, комутатор и хъб, обяснени просто

Информатек Дигитал » Ресурси » Разликите между рутер, модем, комутатор и хъб, обяснени просто

Когато настройвате мрежа у дома или в офиса, изведнъж започвате да чувате термини като модем, рутер, комутатор и дори хъб . Всички те изглеждат като подобни устройства, пълни с Ethernet портове и малки светлинки, но ролите им в мрежата са много различни. Разбирането на тези разлики ви помага да изберете правилното оборудване и да избегнете затруднения или проблеми със сигурността.

В тази статия ще разгледаме подробно какво прави всяко от тези устройства и как се различават , използвайки примери от ежедневието и опростявайки техническия жаргон. Ще видите кога рутерът на вашия интернет доставчик е достатъчен, кога добавянето на комутатор може да има смисъл, каква е ролята на модема във всичко това и защо старият хъб на практика е сведен до много специфични приложения.

Какво е модем и каква е неговата роля в мрежата

Модемът е устройството, което свързва вашата мрежа с инфраструктурата на вашия доставчик на интернет услуги . Традиционно той модулира и демодулира сигнала (оттук и името му) и въпреки че технологията се е променила (ADSL, кабел, оптичен кабел), основната му функция остава същата: да говори на същия „език“ като мрежата на вашия интернет доставчик.

В повечето домове модемът се предоставя директно от доставчика на интернет услуги . Често той е интегриран в рутера, който инсталират, но в други случаи е отделно устройство, което се свързва с рутера чрез Ethernet или коаксиален порт.

В зависимост от модела, модемът може да присвоява IP адреси на свързани устройства , действайки като много обикновен рутер, или просто да предоставя един IP адрес на главния рутер. При прости настройки, игрови конзоли, компютри или мобилни устройства могат да се свързват директно с модема (особено когато интернет доставчикът предоставя хибриден модем-рутер).

Важен детайл е, че тъй като оборудването се управлява от доставчика, опциите за конфигурация обикновено са много ограничени . В много случаи няма да можете да променяте много освен паролата за Wi-Fi или няколко основни настройки, а има и разширени настройки, които операторът блокира от съображения за поддръжка или сигурност.

Какво е рутер и за какво всъщност се използва?

Рутерът е мозъкът на вашата домашна или малка офис мрежа, отговорен за препращането на пакети данни между различни мрежи . Той обикновено свързва вашата локална мрежа (LAN) с външна мрежа: мрежата на вашия доставчик на интернет услуги или всяка друга отдалечена мрежа чрез WAN порта.

Основната му функция е да определи най-добрия маршрут за всеки пакет данни, за да достигне до местоназначението си . За целта използва протокол за маршрутизиране и таблици за маршрутизиране, които му позволяват да определи кой интерфейс да използва за всеки пакет въз основа на IP адреса на местоназначението. Макар че това звучи много технически, на практика това ви позволява да отваряте уебсайт, да играете онлайн игри или да осъществявате достъп до VPN мрежата на вашата компания.

На ниво OSI модел, рутерът работи предимно на мрежовия слой (слой 3) , но съвременните рутери интегрират функции, които също така засягат физическия слой и слоя за данни, особено след като те обикновено включват няколко Ethernet порта и WiFi свързаност.

В типична домашна конфигурация, рутерът гарантира, че всички ваши устройства могат да се свързват с интернет, не само с локалната мрежа . Мобилни телефони, телевизори, компютри, игрови конзоли и IP камери получават вътрешен IP адрес от рутера и имат достъп до интернет чрез една споделена външна връзка.

В допълнение към маршрутизацията, тези устройства включват допълнителни функции като NAT, DHCP сървър, основен DNS сървър и защитна стена . NAT позволява на много вътрешни устройства да споделят един публичен IP адрес, DHCP автоматично присвоява IP адреси в локалната мрежа, а хардуерно базираната защитна стена филтрира трафика, за да предпази от външни атаки, като опити за проникване или определени видове DDoS атаки.

В по-напреднали мрежи, рутерът може да използва адаптивно или статично маршрутизиране . Адаптивното маршрутизиране актуализира таблиците си за маршрутизиране въз основа на мрежовите условия (отказ на връзката, претоварване и др.), докато статичното маршрутизиране следва маршрути, ръчно дефинирани от мрежовия администратор.

Какво е превключвател и как работи?

Комутаторът е отговорен за изграждането и организирането на локалната мрежа чрез свързване на множество устройства . За разлика от рутера, той не обработва комуникацията с други мрежи (като интернет), а по-скоро гарантира, че машините в една и съща локална мрежа могат да комуникират бързо и ефективно.

Комутаторът работи предимно на ниво 2 на OSI модела , въпреки че много съвременни модели могат да работят и на ниво 3, за да предлагат разширени функции (те се наричат ​​комутатори на ниво 3). Неговата функция е да приема кадри, да ги анализира и да ги препраща само към порта, съответстващ на устройството получател.

За да постигне това, комутаторът използва MAC адресите на свързаните устройства . Докато получава трафик, той научава кой MAC адрес е на всеки порт и изгражда таблица, която картографира тази връзка. Когато пристигне кадър, предназначен за конкретен MAC адрес, той знае точно през кой порт да го изпрати, без да пречи на други устройства.

Благодарение на това поведение, пакетите данни, изпратени от компютъра източник, не се репликират до всички компютри в мрежата , а достигат само до правилното устройство. Това намалява ненужния трафик, избягва колизии и позволява на множество устройства да комуникират помежду си едновременно много по-ефективно, отколкото с по-стари технологии като хъбове.

Накратко, можем да кажем, че комутаторът създава специален комуникационен канал между подателя и получателя за всяко предаване, оптимизирайки използването на честотна лента и подобрявайки стабилността на мрежата, особено когато са свързани голям брой устройства.

Старият хъб: какво е това и защо почти не се използва

Преди комутаторите да станат по-достъпни, типичното устройство за създаване на проста мрежа беше хъбът ( мрежов концентратор ) - много основно оборудване, което действа като централна точка за свързване . Работата му е изключително проста: всичко, което получава през един порт, се репликира и изпраща през всички останали, без да се прави разлика между получателите.

Когато компютър, свързан към хъб, изпраща данни, хъбът копира тази информация и я изпраща до всички компютри в мрежата . Той не може да насочи данните към един получател; всъщност, той дори не знае кой компютър е предназначеният получател. Крайните компютри са тези, които определят дали трафикът е предназначен за тях или го отхвърлят.

Този начин на работа има някои очевидни недостатъци. От една страна, консумацията на честотна лента е много по-висока, защото всеки бит, който искате да изпратите към устройство, в крайна сметка циркулира през всички портове на хъба. От друга страна, докато се извършва предаване, другите устройства трябва да чакат то да приключи, преди да могат да изпращат данни, което създава затруднения веднага щом мрежата се претовари дори леко.

Въпреки всичко, хъбовете са имали своите приложения, особено за мрежов анализ и наблюдение на трафика . Тъй като те предават всичко на всички, е много лесно да се свърже диагностичен инструмент и да се види какво циркулира в мрежата, да се открият грешки или да се изучи поведението на определени устройства.

С появата на достъпни комутатори, хъбът е станал практически остарял в съвременните мрежи, тъй като предлага по-ниска производителност, по-ниска ефективност и нулева интелигентност в сравнение с предимствата, които един комутатор предоставя за същия сценарий.

Разлики между комутатор и рутер

Първата фундаментална разлика е основната функция на всяко устройство в мрежата . Комутаторът е отговорен за свързването на устройства в рамките на една и съща локална мрежа, докато рутерът свързва различни мрежи една с друга (например вашата локална мрежа към интернет или към друга отдалечена локална мрежа).

Второ, трябва да разгледаме слоя от OSI модела, на който работят . Комутаторът работи предимно на слоя за връзка към данни (слой 2), а в някои по-сложни модели и на слой 3, докато рутерът работи на мрежовия слой (слой 3) и чрез интегриране на физически портове и допълнителни функции, също така докосва физическия и слоя за връзка към данни.

Друго ключово разграничение се крие в начина, по който те вземат решения относно предаването на данни . Комутаторът използва MAC адреси, за да определи през кой порт да препрати всеки кадър, създавайки логически вериги между подателя и получателя. Рутерът, от друга страна, разчита на IP адреси и своите таблици за маршрутизиране, за да реши кой път трябва да поеме всеки пакет, за да достигне до друга мрежа.

Видът трафик, който всяко устройство обработва, също се различава. Комутаторът се фокусира върху вътрешния трафик в локална мрежа , свързвайки компютри, принтери и сървъри, за да могат да споделят ресурси. Рутерът, от друга страна, управлява трафика между различни мрежи, комуникира с други рутери и избира най-ефективния маршрут за достигане на данните до външни мрежи.

И накрая, има важни разлики по отношение на сигурността и добавените функции . Комутаторите, с изключение на управляемите модели с разширени опции, имат сравнително неутрална роля: те са ограничени до превключване на кадри в локалната мрежа. Рутерите, от друга страна, обикновено интегрират защитни стени, NAT, филтриране на пакети, контрол на приоритета на трафика и други механизми, които защитават мрежата и оптимизират връзката с външния свят.

Разлики между рутер и комутатор по отношение на възможностите за свързване

Ако погледнете типичен домашен рутер, ще видите, че той включва няколко Ethernet LAN порта. Това означава, че освен маршрутизация, той може да действа и като малък интегриран комутатор , което ви позволява да свързвате множество кабелни устройства, без да е необходимо допълнително оборудване.

Комутаторът, от друга страна, се използва предимно за разширяване на броя на наличните портове на рутер или модем . С други думи, когато LAN портовете на рутера са недостатъчни, свързвате комутатор към един от тях и получавате допълнителен набор от портове за включване на повече компютри, мрежови принтери, IP камери и др.

Докато комутаторите са ограничени до локалната мрежа, рутерите имат възможността да създават както локални мрежи, така и да установяват комуникация с външни мрежи . Те са отговорни за това вашата частна мрежа да комуникира с интернет и могат също така да свързват множество вътрешни подмрежи, ако вашата среда го изисква.

В домовете и малките офиси типичната конфигурация се състои от един рутер, действащ като шлюз, и, ако е необходимо, един или повече комутатори за разширяване на капацитета на локалната мрежа. Рутерът остава централната точка за достъп до интернет , докато комутаторите разпределят връзките между различните работни станции.

В по-големи корпоративни среди дизайнът може да е по-сложен, с множество комутатори за достъп, разпределителни комутатори и един или повече рутери, свързващи всичко това с други сайтове или с мрежата на доставчика, но логиката на функциите остава същата: комутаторите комутират в мрежата; рутерите маршрутизират между мрежите.

Рутер с вграден модем, самостоятелен рутер и двоен NAT

Много от устройствата, инсталирани от вашия интернет доставчик, всъщност са хибридни устройства, които комбинират модем и рутер в едно устройство . С други думи, те комуникират с мрежата на интернет доставчика и едновременно създават и управляват вашата локална мрежа, използвайки Wi-Fi и Ethernet портове.

Други конфигурации използват „чист“ модем, свързан към отделен рутер на трета страна. В този случай модемът е отговорен само за преобразуването на мрежовия сигнал на интернет доставчика и осигуряването на връзка с рутера, който управлява вътрешни IP адреси, защитна стена, Wi-Fi и др. Тази опция обикновено предлага по-голяма гъвкавост при конфигурацията и по-добра производителност.

Когато два рутера са свързани каскадно без правилна конфигурация, това може да създаде т.нар. двоен NAT . Това означава, че всеки рутер извършва NAT независимо, създавайки два слоя за транслация на IP адреси, един върху друг. Това може да причини проблеми с отворени портове, онлайн игри или услуги, които изискват входящи връзки.

Някои кабелни рутери включват и функция на точка за достъп до интернет (кабелен модем рутер) , което допълнително обединява оборудването: те управляват връзката с доставчика, разпределят вътрешни IP адреси, действат като комутатор и предоставят Wi-Fi, всичко в едно. Те са практични, но понякога ограничават напредналия потребител, който иска фино настроен мрежов контрол.

Във всеки случай, важното е да се разбере, че модемът се занимава с мрежата на интернет доставчика и слоя за физически достъп , докато рутерът се грижи за това как данните се движат между вашата мрежа и останалата част от света. Изборът на добър рутер или правилното конфигуриране на такъв, който имате, може да окаже значително влияние върху стабилността, сигурността и производителността.

Разлики между хъб, комутатор и рутер

Ако поставим хъб, комутатор и рутер един до друг, виждаме, че въпреки че могат да споделят сходни конектори, функциите им в мрежата са доста различни . Първите два се фокусират върху локални мрежи, докато третият свързва различни мрежи и предлага много повече опции за управление.

Хъбът е най-простият от всички: той получава рамки и ги препраща през всички портове безразборно . Той не разбира MAC или IP адреси; просто репликира полученото. Това го прави лесен за използване, но неефективен, генерирайки много ненужен трафик и ограничавайки производителността, когато множество устройства комуникират.

Комутаторът е „умният брат“: той научава MAC адреса на всеки порт и изпраща кадри само до правилната дестинация . Благодарение на този основен интелект, той намалява излъчвания трафик, подобрява използването на честотната лента и позволява множество разговори да се случват паралелно в мрежата.

Рутерът отива една крачка напред: той изпълнява подобни функции на комутатор в локалната мрежа (защото обикновено интегрира такъв) и освен това маршрутизира пакети към други мрежи, особено към интернет. Той добавя функции за сигурност, управление на IP адреси, приоритизиране на трафика и други инструменти, които го правят ключов компонент на мрежата.

Що се отнася до типа данни, които обработват, хъбовете и комутаторите работят с рамки от ниво 2 , докато рутерите управляват IP пакети от ниво 3. Хъбовете изпращат тези рамки до всички свързани устройства, комутаторите само до целевото устройство, а рутерите ги пренасочват между различни мрежи в зависимост от IP адреса на местоназначението.

Типични сценарии за употреба на модеми, рутери, комутатори и хъбове

В типичните домашни мрежи рутерът (обикновено с вграден модем) е ключовият компонент, който ви позволява да работите в локална мрежа и да имате достъп до интернет без никакви проблеми . Вашият интернет доставчик го инсталира и конфигурира и освен да промените паролата за Wi-Fi, не е нужно да правите много друго.

Комутаторите стават все по-важни в средно големи мрежи и офиси с много работни станции . Те се използват за свързване на голям брой компютри, принтери, IP телефони и други устройства към сървъри или главния рутер. В тези среди ефективността на комутатора и способността му да обработва едновременен трафик са от решаващо значение.

Рутерите се използват във всички мащаби: от домашния ви рутер до опорните рутери, които свързват големи мрежи на ниво доставчик . В безжичните мрежи те са отговорни и за свързването на Wi-Fi точките за достъп с останалата част от инфраструктурата и с интернет връзката.

Хъбовете, макар и по-рядко срещани в днешно време, все още могат да бъдат намерени в много малки мрежи, по-стари индустриални среди или лаборатории, където е желателно лесното улавяне и анализ на целия трафик. Въпреки това, в повечето случаи те са заменени от комутатори, които предлагат много по-добра производителност на подобна цена.

Когато избирате устройство, от което се нуждаете, е важно да вземете предвид размера на вашата мрежа, изискванията за производителност и желаните функции . За обикновена домашна мрежа може да е достатъчен добър рутер (обикновено този, предоставен от вашия доставчик на интернет услуги). Ако искате повече портове или по-голям контрол, добавянето на управляван комутатор или самостоятелен рутер може да бъде много добър ход.

Накратко, разбирането как модемът, рутерът, комутаторът и вече почти историческият хъб си разпределят работата ви позволява да настроите по-стабилни, сигурни и лесно разширяеми мрежи , да избегнете проблемни конфигурации като двойно NAT и да извлечете повече от връзката, за която плащате от вашия интернет доставчик.