Reitittimen, modeemin, kytkimen ja keskittimen väliset erot selitettynä yksinkertaisesti

Informatec Digital » Resurssit » Reitittimen, modeemin, kytkimen ja keskittimen väliset erot selitettynä yksinkertaisesti

Kun perustat verkkoa kotona tai toimistossa, alat yhtäkkiä kuulla termejä kuten modeemi, reititin, kytkin ja jopa keskitin . Ne kaikki näyttävät samanlaisilta laitteilta, täynnä Ethernet-portteja ja pieniä valoja, mutta niiden roolit verkossa ovat hyvin erilaiset. Näiden erojen ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan oikeat laitteet ja välttämään pullonkauloja tai tietoturvaongelmia.

Tässä artikkelissa tarkastelemme yksityiskohtaisesti, mitä kukin näistä laitteista tekee ja miten ne eroavat toisistaan , käyttäen arkipäivän esimerkkejä ja yksinkertaistaen teknistä ammattikieltä. Näet, milloin internet-palveluntarjoajasi reititin riittää, milloin kytkimen lisääminen saattaisi olla järkevää, modeemin rooli tässä kaikessa ja miksi vanha keskitin on käytännössä rajattu hyvin tiettyihin käyttötarkoituksiin.

Mikä on modeemi ja mikä on sen rooli verkossa?

Modeemi on laite, joka yhdistää verkkosi internet-palveluntarjoajasi infrastruktuuriin . Perinteisesti se moduloi ja demoduloi signaalin (tästä johtuu sen nimi), ja vaikka teknologia on muuttunut (ADSL, kaapeli, kuitu), sen perustoiminto on pysynyt samana: puhua samaa "kieltä" kuin internet-palveluntarjoajasi verkko.

Useimmissa kodeissa modeemin toimittaa suoraan internet-palveluntarjoaja . Usein se on integroitu asennettuun reitittimeen, mutta toisissa tapauksissa se on erillinen laite, joka yhdistetään reitittimeen Ethernet- tai koaksiaaliportin kautta.

Mallista riippuen modeemi voi määrittää IP-osoitteita liitetyille laitteille toimimalla hyvin yksinkertaisena reitittimenä tai yksinkertaisesti antaa yhden IP-osoitteen pääreitittimelle. Yksinkertaisissa kokoonpanoissa pelikonsolit, tietokoneet tai mobiililaitteet voivat muodostaa yhteyden suoraan modeemiin (etenkin jos internet-palveluntarjoaja tarjoaa hybridimodeemireitittimen).

Tärkeä yksityiskohta on, että koska laitteistoa hallinnoi palveluntarjoaja, määritysvaihtoehdot ovat yleensä hyvin rajalliset . Monissa tapauksissa et voi muuttaa paljoakaan Wi-Fi-salasanan tai muutaman perusasetuksen lisäksi, ja operaattori estää jotkin lisäasetukset tuki- tai turvallisuussyistä.

Mikä on reititin ja mihin sitä oikeastaan ​​käytetään?

Reititin on koti- tai pientoimistoverkon aivot, joka vastaa datapakettien välittämisestä eri verkkojen välillä . Se yhdistää tyypillisesti lähiverkon (LAN) ulkoiseen verkkoon: internet-palveluntarjoajasi verkkoon tai mihin tahansa muuhun etäverkkoon WAN-portin kautta.

Sen päätehtävänä on päättää kullekin datapaketille paras reitti määränpäähänsä . Tätä varten se käyttää reititysprotokollaa ja reititystaulukoita, joiden avulla se voi määrittää, mitä rajapintaa käytetään kullekin paketille kohteen IP-osoitteen perusteella. Vaikka tämä kuulostaa hyvin tekniseltä, käytännössä se mahdollistaa verkkosivuston avaamisen, online-pelien pelaamisen tai yrityksesi VPN-yhteyden käytön.

OSI-mallitasolla reititin toimii ensisijaisesti verkkotasolla (taso 3) , mutta nykyaikaiset reitittimet integroivat toimintoja, jotka koskettavat myös fyysistä ja datayhteystasoa, varsinkin koska ne sisältävät yleensä useita Ethernet-portteja ja WiFi-yhteyden.

Tyypillisessä kotiasennuksessa reititin varmistaa, että kaikki laitteesi voivat muodostaa yhteyden internetiin, eivätkä vain lähiverkkoon . Matkapuhelimet, televisiot, tietokoneet, pelikonsolit ja IP-kamerat saavat sisäisen IP-osoitteen reitittimeltä ja käyttävät internetiä yhden jaetun ulkoisen yhteyden kautta.

Reitityksen lisäksi näissä laitteissa on lisäominaisuuksia, kuten NAT, DHCP-palvelin, perus-DNS-palvelin ja palomuuri . NAT mahdollistaa useiden sisäisten laitteiden jakaa yhden julkisen IP-osoitteen, DHCP määrittää IP-osoitteet automaattisesti paikallisverkossa ja laitteistopohjainen palomuuri suodattaa liikennettä suojatakseen ulkoisilta hyökkäyksiltä, ​​kuten tunkeutumisyrityksiltä tai tietyntyyppisiltä DDoS-hyökkäyksiltä.

Kehittyneemmissä verkoissa reititin voi käyttää adaptiivista tai staattista reititystä . Adaptiivinen reititys päivittää reititystaulukoitaan verkko-olosuhteiden (linkkikatkokset, ruuhkautuminen jne.) perusteella, kun taas staattinen reititys seuraa verkonvalvojan manuaalisesti määrittämiä reittejä.

Mikä on kytkin ja miten se toimii?

Kytkin vastaa lähiverkon rakentamisesta ja järjestämisestä kytkemällä useita laitteita toisiinsa . Toisin kuin reititin, se ei käsittele tiedonsiirtoa muiden verkkojen (kuten internetin) kanssa, vaan varmistaa, että saman lähiverkon koneet voivat kommunikoida nopeasti ja tehokkaasti.

Kytkin toimii ensisijaisesti OSI-mallin tasolla 2 , vaikka monet nykyaikaiset mallit voivat toimia myös tasolla 3 tarjotakseen edistyneitä ominaisuuksia (näitä kutsutaan tason 3 kytkimiksi). Sen tehtävänä on vastaanottaa kehyksiä, analysoida ne ja välittää ne vain kohdelaitetta vastaavaan porttiin.

Tämän saavuttamiseksi kytkin käyttää kytkettyjen laitteiden MAC-osoitteita . Liikenteen vastaanottaessaan se oppii, mikä MAC-osoite on kullakin portilla, ja rakentaa taulukon, joka kuvaa tätä suhdetta. Kun tiettyyn MAC-osoitteeseen tarkoitettu kehys saapuu, se tietää tarkalleen, minkä portin kautta se lähetetään, häiritsemättä muita laitteita.

Tämän toiminnan ansiosta lähdetietokoneen lähettämiä datapaketteja ei replikoida kaikkiin verkon tietokoneisiin , vaan ne tavoittavat vain oikean laitteen. Tämä vähentää tarpeetonta liikennettä, välttää törmäyksiä ja mahdollistaa useiden laitteiden samanaikaisen kommunikoinnin keskenään paljon tehokkaammin kuin vanhemmilla tekniikoilla, kuten keskittimillä.

Lyhyesti sanottuna voisimme sanoa, että kytkin luo erillisen tietoliikennekanavan lähettäjän ja vastaanottajan välille jokaista lähetystä varten, optimoiden kaistanleveyden käyttöä ja parantaen verkon vakautta, erityisesti silloin, kun suuri määrä laitteita on kytkettynä.

Vanha keskus: mikä se on ja miksi sitä tuskin käytetään

Ennen kuin kytkimistä tuli edullisempia, tyypillinen laite yksinkertaisen verkon perustamiseen oli keskitin ( verkkokonsentraattori ), hyvin yksinkertainen laite, joka toimii keskeisenä yhteyspisteenä . Sen toiminta on uskomattoman yksinkertainen: kaikki yhden portin kautta vastaanotetut tiedot replikoidaan ja lähetetään kaikkien muiden porttien kautta erottamatta vastaanottajia toisistaan.

Kun keskittimeen kytketty tietokone lähettää dataa, keskitin kopioi tiedot ja lähettää ne kaikille verkon tietokoneille . Se ei voi ohjata dataa yksittäiselle vastaanottajalle; itse asiassa se ei edes tiedä, mikä tietokone on tarkoitettu vastaanottaja. Päätelaitteet päättävät, onko liikenne tarkoitettu niille vai hylätäänkö se.

Tällä toimintatavalla on joitakin selkeitä haittoja. Toisaalta kaistanleveyden kulutus on paljon suurempi, koska jokainen laitteeseen lähetettävä bitti päätyy kiertämään kaikkien keskittimen porttien kautta. Toisaalta, kun lähetys on käynnissä, muiden laitteiden on odotettava sen päättymistä ennen kuin ne voivat lähettää dataa, mikä luo pullonkauloja heti, kun verkko ylikuormittuu edes vähän.

Kaikesta huolimatta keskittimillä on ollut omat käyttötarkoituksensa, erityisesti verkkoanalyysiin ja liikenteen valvontaan . Koska ne välittävät kaiken kaikille, on erittäin helppo kytkeä diagnostiikkatyökalu ja nähdä, mitä verkossa liikkuu, havaita virheitä tai tutkia tiettyjen laitteiden toimintaa.

Edullisten kytkimien myötä keskittimestä on tullut käytännössä vanhentunut nykyaikaisissa verkoissa, koska se tarjoaa vähemmän suorituskykyä, vähemmän tehokkuutta ja nollaälykkyyttä verrattuna etuihin, joita kytkin tarjoaa samassa tilanteessa.

Kytkimen ja reitittimen väliset erot

Ensimmäinen perustavanlaatuinen ero on kunkin verkossa olevan laitteen ensisijainen toiminto . Kytkin vastaa laitteiden yhdistämisestä samassa lähiverkossa, kun taas reititin yhdistää eri verkot toisiinsa (esimerkiksi lähiverkon Internetiin tai toiseen etälähiverkkoon).

Toiseksi meidän on tarkasteltava OSI-mallin kerrosta, jolla ne toimivat . Kytkin toimii ensisijaisesti tiedonsiirtokerroksella (kerros 2) ja joissakin edistyneissä malleissa myös kerroksessa 3, kun taas reititin toimii verkkokerroksella (kerros 3) ja fyysisten porttien ja lisätoimintojen integroinnin kautta koskettaa myös fyysistä ja tiedonsiirtokerrosta.

Toinen keskeinen ero on siinä, miten ne tekevät tiedonsiirtoa koskevia päätöksiä . Kytkin käyttää MAC-osoitteita määrittääkseen, minkä portin kautta kukin kehys välitetään, luoden loogisia piirejä lähettäjän ja vastaanottajan välille. Reititin puolestaan ​​​​luottaa IP-osoitteisiin ja reititystaulukoihinsa päättääkseen, mitä polkua kunkin paketin tulisi kulkea päästäkseen toiseen verkkoon.

Myös kunkin laitteen käsittelemän liikenteen tyyppi vaihtelee. Kytkin keskittyy paikallisverkon sisäiseen liikenteeseen yhdistämällä tietokoneita, tulostimia ja palvelimia resurssien jakamiseksi. Reititin puolestaan ​​hallitsee eri verkkojen välistä liikennettä, kommunikoi muiden reitittimien kanssa ja valitsee tehokkaimman reitin datan kuljettamiseksi ulkoisiin verkkoihin.

Lopuksi on olemassa merkittäviä eroja turvallisuuden ja lisäominaisuuksien suhteen . Kytkimillä on melko neutraali rooli, lukuun ottamatta hallittuja malleja, joissa on edistyneitä ominaisuuksia: ne rajoittuvat kehysten kytkemiseen lähiverkon sisällä. Reitittimissä taas on yleensä integroitu palomuurit, NAT, pakettien suodatus, liikenteen prioriteettihallinta ja muita mekanismeja, jotka suojaavat verkkoa ja optimoivat yhteyden ulkomaailmaan.

Reitittimen ja kytkimen väliset erot yhteysmahdollisuuksien suhteen

Jos katsot tyypillistä kotireititintä, huomaat, että siinä on useita Ethernet LAN -portteja. Tämä tarkoittaa, että reitityksen lisäksi se voi toimia myös pienenä integroituna kytkimenä , jonka avulla voit liittää useita langallisia laitteita ilman lisälaitteita.

Kytkintä taas käytetään ensisijaisesti reitittimen tai modeemin käytettävissä olevien porttien määrän lisäämiseen . Toisin sanoen, kun reitittimen LAN-portit eivät riitä, kytketään kytkin yhteen niistä, jolloin saadaan ylimääräinen porttijoukko useampien tietokoneiden, verkkotulostimien, IP-kameroiden jne. kytkemiseen.

Vaikka kytkimet rajoittuvat lähiverkkoon, reitittimet pystyvät luomaan sekä paikallisia verkkoja että muodostamaan yhteyden ulkoisiin verkkoihin . Ne vastaavat yksityisen verkon internet-yhteyden mahdollistamisesta ja voivat myös yhdistää useita sisäisiä aliverkkoja, jos ympäristösi sitä vaatii.

Kodeissa ja pienissä toimistoissa tyypillinen kokoonpano koostuu yhdestä reitittimestä, joka toimii yhdyskäytävänä, ja tarvittaessa yhdestä tai useammasta kytkimestä lähiverkon kapasiteetin laajentamiseksi. Reititin pysyy keskeisenä internet-yhteyspisteenä , kun taas kytkimet jakavat yhteydet eri työasemien kesken.

Suuremmissa yritysympäristöissä suunnittelu voi olla monimutkaisempi, ja siinä voi olla useita tukiasemakytkimiä, jakelukytkimiä ja yksi tai useampi reititin, jotka yhdistävät kaikki nämä muihin toimipisteisiin tai toimittajan verkkoon, mutta toimintojen logiikka pysyy samana: kytkimet kytkevät verkon sisällä; reitittimet reitittävät verkkojen välillä.

Reititin integroidulla modeemilla, erillinen reititin ja kaksinkertainen NAT

Monet internet-palveluntarjoajasi asentamista laitteista ovat itse asiassa hybridilaitteita, jotka yhdistävät modeemin ja reitittimen yhteen yksikköön . Toisin sanoen ne kommunikoivat internet-palveluntarjoajan verkon kanssa ja samanaikaisesti luovat ja hallitsevat paikallisverkkoasi Wi-Fi- ja Ethernet-porttien avulla.

Muissa kokoonpanoissa käytetään "puhdasta" modeemia, joka on kytketty erilliseen, kolmannen osapuolen reitittimeen. Tässä tapauksessa modeemi vastaa vain internet-palveluntarjoajan verkkosignaalin muuntamisesta ja yhteyden tarjoamisesta reitittimeen, joka hallinnoi sisäisiä IP-osoitteita, palomuuria, Wi-Fi-verkkoa jne. Tämä vaihtoehto tarjoaa yleensä enemmän konfigurointijoustavuutta ja paremman suorituskyvyn.

Kun kaksi reititintä on kytketty peräkkäin ilman asianmukaista konfigurointia, voi syntyä niin sanottu kaksinkertainen NAT . Tämä tarkoittaa, että kukin reititin suorittaa NAT:n itsenäisesti, luoden kaksi IP-osoitteenkäännöskerrosta päällekkäin. Tämä voi aiheuttaa ongelmia avoimien porttien, online-pelien tai saapuvia yhteyksiä vaativien palveluiden kanssa.

Joissakin kaapelireitittimissä on myös internet-tukiasema (kaapelimodeemireititin) , joka yhdistää laitteita entisestään: ne hallitsevat yhteyttä palveluntarjoajaan, jakavat sisäisiä IP-osoitteita, toimivat kytkimenä ja tarjoavat Wi-Fi-yhteyden – kaikki samassa laitteessa. Ne ovat käytännöllisiä, mutta joskus rajoittavat edistyneitä käyttäjiä, jotka haluavat tarkkaa verkon hallintaa.

Joka tapauksessa tärkeää on ymmärtää, että modeemi käsittelee internet-palveluntarjoajan verkkoa ja fyysistä käyttökerrosta , kun taas reititin käsittelee datan liikkumista verkkosi ja muun maailman välillä. Hyvän reitittimen valitseminen tai nykyisen reitittimen asianmukainen konfigurointi voi vaikuttaa merkittävästi vakauteen, tietoturvaan ja suorituskykyyn.

Erot keskittimen, kytkimen ja reitittimen välillä

Jos sijoitamme keskittimen, kytkimen ja reitittimen vierekkäin, huomaamme, että vaikka niillä voi olla samanlaisia ​​liittimiä, niiden toiminnot verkossa ovat melko erilaiset . Kaksi ensimmäistä keskittyvät paikallisverkkoihin, kun taas kolmas yhdistää eri verkot toisiinsa ja tarjoaa paljon enemmän ohjausvaihtoehtoja.

Keskitin on yksinkertaisin kaikista: se vastaanottaa kehyksiä ja välittää ne edelleen kaikkien porttien kautta erotuksetta . Se ei ymmärrä MAC- tai IP-osoitteita; se yksinkertaisesti replikoi vastaanottamansa. Tämä tekee siitä helppokäyttöisen, mutta tehottoman, tuottaen paljon tarpeetonta liikennettä ja rajoittaen suorituskykyä, kun useat laitteet kommunikoivat keskenään.

Kytkin on "älykäs sisarus": se oppii kunkin portin MAC-osoitteen ja lähettää kehyksiä vain oikeaan kohteeseen . Tämän perusälyn ansiosta se vähentää lähetysliikennettä, parantaa kaistanleveyden käyttöä ja sallii useiden keskustelujen tapahtumisen rinnakkain verkossa.

Reititin vie asiat askeleen pidemmälle: se suorittaa samanlaisia ​​toimintoja kuin lähiverkon kytkin (koska se yleensä integroi sellaisen) ja lisäksi se reitittää paketteja muihin verkkoihin, erityisesti internetiin. Se lisää turvaominaisuuksia, IP-hallinnan, liikenteen priorisoinnin ja muita työkaluja, jotka tekevät siitä verkon keskeisen osan.

Käsittelemänsä datan tyypin suhteen keskittimet ja kytkimet työskentelevät kerroksen 2 kehyksien kanssa , kun taas reitittimet hallitsevat kerroksen 3 IP-paketteja. Keskittimet lähettävät nämä kehykset kaikkiin yhdistettyihin laitteisiin, kytkimet vain aiottuun laitteeseen ja reitittimet ohjaavat ne eri verkkojen välillä kohde-IP-osoitteen mukaan.

Tyypillisiä käyttötilanteita modeemeille, reitittimille, kytkimille ja keskittimille

Tyypillisissä kotiverkoissa reititin (yleensä integroidulla modeemilla) on keskeinen komponentti, jonka avulla voit työskennellä lähiverkossa ja käyttää internetiä vaivattomasti . Internet-palveluntarjoajasi asentaa ja konfiguroi sen, ja Wi-Fi-salasanan vaihtamisen lisäksi sinun ei tarvitse tehdä paljon muuta.

Kytkimistä on tulossa yhä tärkeämpiä keskikokoisissa verkoissa ja toimistoissa, joissa on paljon työasemia . Niitä käytetään suuren määrän tietokoneiden, tulostimien, IP-puhelimien ja muiden laitteiden kytkemiseen palvelimiin tai pääreitittimeen. Näissä ympäristöissä kytkimen tehokkuus ja sen kyky käsitellä samanaikaista liikennettä ovat ratkaisevan tärkeitä.

Reitittimiä käytetään kaikilla tasoilla: kotireitittimestä runkoverkon reitittimiin, jotka yhdistävät suuria palveluntarjoajatason verkkoja . Langattomissa verkoissa ne vastaavat myös Wi-Fi-tukiasemien linkittämisestä muuhun infrastruktuuriin ja internetyhteyteen.

Keskittimiä, vaikkakin nykyään harvinaisempia, löytyy edelleen hyvin pienistä verkoista, vanhemmista teollisuusympäristöistä tai laboratorioista, joissa kaiken liikenteen helppo kaappaaminen ja analysointi on toivottavaa. Silti useimmissa tapauksissa ne on korvattu kytkimillä, jotka tarjoavat paljon paremman suorituskyvyn samaan hintaan.

Kun valitset tarvitsemaasi laitetta, on tärkeää ottaa huomioon verkon koko, suorituskykyvaatimukset ja haluamasi ominaisuudet . Yksinkertaiseen kotiverkkoon hyvä reititin (yleensä internet-palveluntarjoajasi toimittama) voi riittää. Jos haluat lisää portteja tai enemmän hallintaa, hallitun kytkimen tai erillisen reitittimen lisääminen voi olla erittäin hyvä ratkaisu.

Lyhyesti sanottuna, ymmärtämällä, miten modeemi, reititin, kytkin ja nykyään lähes historiallinen keskitin jakavat työt, voit luoda vakaampia, turvallisempia ja helpommin laajennettavia verkkoja , välttää ongelmallisia kokoonpanoja, kuten kaksinkertaista NAT:ia, ja saada enemmän irti internet-palveluntarjoajaltasi maksamastasi yhteydestä.