Maršrutizatoriaus, modemo, komutatoriaus ir šakotuvo skirtumai paaiškinti paprastai

Informatec Digital » Ištekliai » Maršrutizatoriaus, modemo, komutatoriaus ir šakotuvo skirtumai paaiškinti paprastai

Kai namuose ar biure diegiate tinklą, staiga pradedate išgirsti tokius terminus kaip modemas, maršrutizatorius, komutatorius ir net šakotuvas . Jie visi atrodo kaip panašūs įrenginiai, pilni Ethernet prievadų ir mažų lempučių, tačiau jų vaidmenys tinkle labai skiriasi. Šių skirtumų supratimas padeda pasirinkti tinkamą įrangą ir išvengti kliūčių ar saugumo problemų.

Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgsime kiekvieno iš šių įrenginių funkcijas ir skirtumus , naudodami kasdienius pavyzdžius ir supaprastindami techninį žargoną. Sužinosite, kada pakanka jūsų interneto paslaugų teikėjo maršrutizatoriaus, kada prasminga pridėti komutatorių, koks modemo vaidmuo visoje šioje situacijoje ir kodėl senasis šakotuvas buvo praktiškai skirtas tik labai specifinėms reikmėms.

Kas yra modemas ir kokį vaidmenį jis atlieka tinkle?

Modemas yra įrenginys, jungiantis jūsų tinklą su interneto paslaugų teikėjo infrastruktūra . Tradiciškai jis moduliuodavo ir demoduliuodavo signalą (iš čia ir kilo jo pavadinimas), ir nors technologija pasikeitė (ADSL, kabelis, šviesolaidis), jo pagrindinė funkcija išliko ta pati: kalbėti ta pačia „kalba“ kaip ir jūsų interneto paslaugų teikėjo tinklas.

Daugumoje namų modemą tiesiogiai teikia interneto paslaugų teikėjas . Dažnai jis integruotas į įdiegtą maršrutizatorių, tačiau kitais atvejais tai yra atskiras įrenginys, kuris prie maršrutizatoriaus jungiamas per eterneto arba bendraašį prievadą.

Priklausomai nuo modelio, modemas gali priskirti IP adresus prijungtiems įrenginiams , veikdamas kaip labai paprastas maršrutizatorius, arba tiesiog suteikti vieną IP adresą pagrindiniam maršrutizatoriui. Paprastose konfigūracijose žaidimų konsolės, kompiuteriai ar mobilieji įrenginiai gali prisijungti tiesiai prie modemo (ypač kai interneto paslaugų teikėjas teikia hibridinį modemo-maršrutizatoriaus įrenginį).

Svarbi detalė yra ta, kad įrangą valdo tiekėjas, todėl konfigūravimo parinktys paprastai yra labai ribotos . Daugeliu atvejų negalėsite pakeisti daug ką, išskyrus „Wi-Fi“ slaptažodį ar kelis pagrindinius nustatymus, o yra ir išplėstinių nustatymų, kuriuos operatorius blokuoja dėl palaikymo ar saugumo priežasčių.

Kas yra maršrutizatorius ir kam jis iš tikrųjų naudojamas?

Maršrutizatorius yra jūsų namų ar mažo biuro tinklo smegenys, atsakingos už duomenų paketų persiuntimą tarp skirtingų tinklų . Paprastai jis jungia jūsų vietinį tinklą (LAN) su išoriniu tinklu: jūsų interneto paslaugų teikėjo tinklu arba bet kuriuo kitu nuotoliniu tinklu per WAN prievadą.

Pagrindinė jo funkcija – nuspręsti, kuriuo maršrutu kiekvienas duomenų paketas pasiekia savo paskirties vietą . Tam jis naudoja maršruto parinkimo protokolą ir maršruto lenteles, kurios leidžia nustatyti, kurią sąsają naudoti kiekvienam paketui, remiantis paskirties IP adresu. Nors tai skamba labai techniškai, praktiškai tai leidžia jums atidaryti svetainę, žaisti internetinius žaidimus arba pasiekti savo įmonės VPN.

OSI modelio lygmeniu maršrutizatorius daugiausia veikia tinklo sluoksnyje (3 sluoksnis) , tačiau šiuolaikiniai maršrutizatoriai integruoja funkcijas, kurios taip pat liečia fizinį ir duomenų perdavimo sluoksnius, ypač todėl, kad jie paprastai apima kelis Ethernet prievadus ir „WiFi“ ryšį.

Įprastoje namų sistemoje maršrutizatorius užtikrina, kad visi jūsų įrenginiai galėtų prisijungti prie interneto, ne tik prie vietinio tinklo . Mobilieji telefonai, televizoriai, kompiuteriai, žaidimų konsolės ir IP kameros gauna vidinį IP adresą iš maršrutizatoriaus ir jungiasi prie interneto per vieną bendrą išorinį ryšį.

Be maršrutizavimo, šie įrenginiai turi papildomų funkcijų, tokių kaip NAT, DHCP serveris, pagrindinis DNS serveris ir užkarda . NAT leidžia daugeliui vidinių įrenginių bendrinti vieną viešąjį IP adresą, DHCP automatiškai priskiria IP adresus vietiniame tinkle, o aparatinės įrangos pagrindu sukurta užkarda filtruoja srautą, kad apsaugotų nuo išorinių atakų, tokių kaip įsilaužimo bandymai ar tam tikros rūšies DDoS atakos.

Pažangesniuose tinkluose maršrutizatorius gali naudoti adaptyvųjį arba statinį maršrutizavimą . Adaptyvusis maršrutizavimas atnaujina savo maršrutizavimo lenteles pagal tinklo sąlygas (ryšio gedimus, perkrovas ir kt.), o statinis maršrutizavimas seka maršrutus, kuriuos rankiniu būdu nustato tinklo administratorius.

Kas yra jungiklis ir kaip jis veikia?

Komutatorius yra atsakingas už vietinio tinklo kūrimą ir organizavimą, prijungiant kelis įrenginius . Skirtingai nuo maršrutizatoriaus, jis netvarko ryšio su kitais tinklais (pvz., internetu), o užtikrina, kad tame pačiame LAN tinkle esantys įrenginiai galėtų greitai ir efektyviai bendrauti.

Komutatorius daugiausia veikia OSI modelio 2 sluoksnyje , nors daugelis šiuolaikinių modelių gali veikti ir 3 sluoksnyje, kad pasiūlytų pažangias funkcijas (jie vadinami 3 sluoksnio komutatoriais). Jo funkcija yra priimti kadrus, juos analizuoti ir persiųsti tik į paskirties įrenginį atitinkantį prievadą.

Norėdamas tai pasiekti, komutatorius naudoja prijungtų įrenginių MAC adresus . Gavęs srautą, jis sužino, kuris MAC adresas yra kiekviename prievade, ir sukuria lentelę, kurioje susiejamas šis ryšys. Kai atvyksta kadras, skirtas konkrečiam MAC adresui, jis tiksliai žino, per kurį prievadą jį siųsti, netrukdydamas kitiems įrenginiams.

Dėl šio elgesio šaltinio kompiuterio siunčiami duomenų paketai nėra replikuojami į visus tinklo kompiuterius , o pasiekia tik reikiamą įrenginį. Tai sumažina nereikalingą srautą, išvengiama susidūrimų ir leidžia keliems įrenginiams vienu metu bendrauti tarpusavyje daug efektyviau nei naudojant senesnes technologijas, pvz., šakotuvus.

Trumpai tariant, galėtume pasakyti, kad komutatorius kiekvienam perdavimui sukuria atskirą ryšio kanalą tarp siuntėjo ir imtuvo , optimizuodamas pralaidumo naudojimą ir gerindamas tinklo stabilumą, ypač kai prijungta daug įrenginių.

Senasis mazgas: kas tai yra ir kodėl jis retai naudojamas

Prieš tai, kai komutatoriai tapo prieinamesni, tipiškas įrenginys paprastam tinklui sukurti buvo šakotuvas ( tinklo koncentratorius ) – labai paprasta įranga, veikianti kaip centrinis prijungimo taškas . Jo veikimas neįtikėtinai paprastas: viskas, ką jis gauna per vieną prievadą, yra replikuojama ir siunčiama per visus kitus, neskiriant gavėjų.

Kai prie šakotuvo prijungtas kompiuteris siunčia duomenis, šakotuvas nukopijuoja šią informaciją ir siunčia ją visiems tinklo kompiuteriams . Jis negali nukreipti duomenų vienam gavėjui; iš tikrųjų jis net nežino, kuris kompiuteris yra numatytas gavėjas. Būtent galiniai kompiuteriai nustato, ar srautas skirtas jiems, ar jį atmeta.

Šis darbo būdas turi keletą aiškių trūkumų. Viena vertus, pralaidumo sunaudojimas yra daug didesnis, nes kiekvienas bitas, kurį norite siųsti į įrenginį, galiausiai cirkuliuoja per visus šakotuvo prievadus. Kita vertus, kol vyksta perdavimas, kiti įrenginiai turi palaukti, kol jis bus baigtas, prieš galėdami siųsti duomenis, o tai sukuria kliūtis, kai tik tinklas bent šiek tiek perkraunamas.

Nepaisant visko, šakotuvai turėjo savo panaudojimo būdų, ypač tinklo analizei ir srauto stebėjimui . Kadangi jie perduoda viską visiems, labai lengva prijungti diagnostikos įrankį ir pamatyti, kas cirkuliuoja tinkle, aptikti klaidas arba ištirti tam tikrų įrenginių elgseną.

Atsiradus prieinamiems komutatoriams, šakotuvas šiuolaikiniuose tinkluose praktiškai nebenaudojamas, nes, palyginti su privalumais, kuriuos komutatorius teikia tame pačiame scenarijuje, jis pasižymi mažesniu našumu, mažesniu efektyvumu ir nuliniu intelektu.

Skirtumai tarp komutatoriaus ir maršrutizatoriaus

Pirmasis esminis skirtumas yra kiekvieno tinklo įrenginio pagrindinė funkcija . Komutatorius yra atsakingas už įrenginių sujungimą tame pačiame vietiniame tinkle, o maršrutizatorius jungia skirtingus tinklus vieną su kitu (pavyzdžiui, jūsų vietinį tinklą prie interneto arba prie kito nuotolinio vietinio tinklo).

Antra, turime atkreipti dėmesį į OSI modelio sluoksnį, kuriame jie veikia . Komutatorius daugiausia veikia duomenų perdavimo sluoksnyje (2 sluoksnis), o kai kuriuose pažangiuose modeliuose – ir 3 sluoksnyje, o maršrutizatorius veikia tinklo sluoksnyje (3 sluoksnis) ir, integruodamas fizinius prievadus bei papildomas funkcijas, taip pat liečia fizinį ir duomenų perdavimo sluoksnius.

Kitas svarbus skirtumas yra tai, kaip jie priima sprendimus dėl duomenų perdavimo . Komutatorius naudoja MAC adresus, kad nustatytų, per kurį prievadą persiųsti kiekvieną kadrą, sukurdamas logines grandines tarp siuntėjo ir imtuvo. Maršrutizatorius, kita vertus, remiasi IP adresais ir savo maršruto lentelėmis, kad nuspręstų, kuriuo keliu kiekvienas paketas turėtų pasiekti kitą tinklą.

Kiekvieno įrenginio apdorojamo srauto tipas taip pat skiriasi. Komutatorius daugiausia dėmesio skiria vidiniam srautui vietiniame tinkle , jungdamas kompiuterius, spausdintuvus ir serverius, kad jie galėtų dalytis ištekliais. Maršrutizatorius, kita vertus, valdo srautą tarp skirtingų tinklų, bendrauja su kitais maršrutizatoriais ir pasirenka efektyviausią maršrutą duomenims pasiekti išorinius tinklus.

Galiausiai, yra svarbių skirtumų saugumo ir papildomų funkcijų požiūriu . Komutatoriai, išskyrus valdomus modelius su išplėstinėmis parinktimis, atlieka gana neutralų vaidmenį: jie apsiriboja kadrų perjungimu LAN tinkle. Kita vertus, maršrutizatoriai paprastai integruoja ugniasienes, NAT, paketų filtravimą, srauto prioritetų valdymą ir kitus mechanizmus, kurie apsaugo tinklą ir optimizuoja ryšį su išoriniu pasauliu.

Maršrutizatoriaus ir komutatoriaus skirtumai ryšio galimybių atžvilgiu

Jei pažvelgsite į įprastą namų maršrutizatorių, pamatysite, kad jame yra keli Ethernet LAN prievadai. Tai reiškia, kad be maršrutizavimo, jis taip pat gali veikti kaip mažas integruotas komutatorius , leidžiantis prijungti kelis laidinius įrenginius be jokios papildomos įrangos.

Kita vertus, komutatorius daugiausia naudojamas norint padidinti maršrutizatoriaus ar modemo prievadų skaičių . Kitaip tariant, kai maršrutizatoriaus LAN prievadų nepakanka, prie vieno iš jų prijungiamas komutatorius, kad būtų galima prijungti papildomą prievadų rinkinį, prie kurio galima prijungti daugiau kompiuterių, tinklo spausdintuvų, IP kamerų ir kt.

Nors komutatoriai gali veikti tik vietiniame tinkle, maršrutizatoriai gali kurti tiek vietinius tinklus, tiek užmegzti ryšį su išoriniais tinklais . Jie yra atsakingi už tai, kad jūsų privatus tinklas galėtų bendrauti su internetu, ir taip pat gali sujungti kelis vidinius potinklius, jei to reikalauja jūsų aplinka.

Namuose ir mažuose biuruose įprasta sistema susideda iš vieno maršrutizatoriaus, veikiančio kaip šliuzas, ir, jei reikia, vieno ar kelių komutatorių, skirtų išplėsti LAN tinklo pajėgumus. Maršrutizatorius išlieka centriniu interneto prieigos tašku , o komutatoriai paskirsto ryšius tarp skirtingų darbo stočių.

Didesnėse įmonėse dizainas gali būti sudėtingesnis, su keliais prieigos komutatoriais, paskirstymo komutatoriais ir vienu ar keliais maršrutizatoriais, jungiančiais visa tai su kitomis vietomis arba tiekėjo tinklu, tačiau funkcijų logika išlieka ta pati: komutatoriai komutuoja tinkle; maršrutizatoriai maršrutizuoja tarp tinklų.

Maršrutizatorius su integruotu modemu, atskiras maršrutizatorius ir dvigubas NAT

Daugelis jūsų interneto tiekėjo įdiegtų įrenginių iš tikrųjų yra hibridiniai įrenginiai, kuriuose modemas ir maršrutizatorius yra viename įrenginyje . Kitaip tariant, jie bendrauja su interneto paslaugų teikėjo tinklu ir vienu metu kuria bei valdo jūsų vietinį tinklą naudodami „Wi-Fi“ ir Ethernet prievadus.

Kitose konfigūracijose naudojamas „grynas“ modemas, prijungtas prie atskiro, trečiosios šalies maršrutizatoriaus. Tokiu atveju modemas atsakingas tik už interneto paslaugų teikėjo tinklo signalo vertimą ir ryšio su maršrutizatoriumi užtikrinimą, kuris tvarko vidinius IP adresus, užkardą, „Wi-Fi“ ir kt. Ši parinktis paprastai suteikia daugiau konfigūravimo lankstumo ir geresnį našumą.

Kai du maršrutizatoriai yra sujungti kaskadoje be tinkamos konfigūracijos, gali susidaryti tai, kas vadinama dvigubu NAT . Tai reiškia, kad kiekvienas maršrutizatorius atlieka NAT nepriklausomai, sukurdamas du IP adreso vertimo sluoksnius, vieną ant kito. Tai gali sukelti problemų su atvirais prievadais, internetiniais žaidimais ar paslaugomis, kurioms reikalingi įeinantys ryšiai.

Kai kurie kabeliniai maršrutizatoriai taip pat turi interneto prieigos taško (kabelinio modemo maršrutizatoriaus) funkciją , kuri dar labiau suvienodina įrangą: jie valdo ryšį su tiekėju, paskirsto vidinius IP adresus, veikia kaip komutatorius ir teikia „Wi-Fi“ ryšį – visa tai viename. Jie yra praktiški, tačiau kartais riboja pažengusio vartotojo, norinčio tiksliai valdyti tinklą, galimybes.

Bet kuriuo atveju svarbu suprasti, kad modemas tvarko interneto paslaugų teikėjo tinklą ir fizinės prieigos lygmenį , o maršrutizatorius tvarko duomenų judėjimą tarp jūsų tinklo ir likusio pasaulio. Gero maršrutizatoriaus pasirinkimas arba tinkamas jo konfigūravimas gali turėti didelės įtakos stabilumui, saugumui ir našumui.

Skirtumai tarp šakotuvo, komutatoriaus ir maršrutizatoriaus

Jei greta pastatysime šakotuvą, komutatorių ir maršrutizatorių, pamatysime, kad nors jie gali turėti panašias jungtis, jų funkcijos tinkle yra gana skirtingos . Pirmieji du skirti vietiniams tinklams, o trečiasis jungia skirtingus tinklus ir siūlo daug daugiau valdymo galimybių.

Šis šakotuvas yra paprasčiausias iš visų: jis priima kadrus ir be atrankos persiunčia juos per visus prievadus . Jis nesupranta MAC ar IP adresų; jis tiesiog atkartoja tai, ką gauna. Dėl to jį lengva naudoti, bet jis neefektyvus, generuoja daug nereikalingo srauto ir riboja našumą, kai bendrauja keli įrenginiai.

Šis komutatorius yra „išmanusis brolis“: jis išmoksta kiekvieno prievado MAC adresą ir siunčia kadrus tik į teisingą paskirties vietą . Dėl šio pagrindinio intelekto jis sumažina transliavimo srautą, pagerina pralaidumo panaudojimą ir leidžia tinkle vykti keliems pokalbiams lygiagrečiai.

Maršrutizatorius žengia dar vieną žingsnį į priekį: jis atlieka panašias funkcijas kaip ir komutatorius LAN tinkle (nes paprastai jis jį turi), be to, jis nukreipia paketus į kitus tinklus, ypač į internetą. Jis prideda saugumo funkcijas, IP valdymą, srauto prioritetizavimą ir kitas priemones, kurios jį paverčia pagrindiniu tinklo komponentu.

Kalbant apie tvarkomų duomenų tipą, šakotuvai ir komutatoriai dirba su 2 sluoksnio kadrais , o maršrutizatoriai tvarko 3 sluoksnio IP paketus. Šakotuvai siunčia šiuos kadrus visiems prijungtiems įrenginiams, komutatoriai – tik numatytam įrenginiui, o maršrutizatoriai peradresuoja juos tarp skirtingų tinklų, priklausomai nuo paskirties IP adreso.

Tipiniai modemų, maršrutizatorių, komutatorių ir šakotuvų naudojimo scenarijai

Įprastuose namų tinkluose maršrutizatorius (dažniausiai su integruotu modemu) yra pagrindinis komponentas, leidžiantis dirbti vietiniame tinkle ir be jokių rūpesčių prisijungti prie interneto . Jūsų interneto paslaugų teikėjas jį įdiegia ir sukonfigūruoja, todėl, išskyrus „Wi-Fi“ slaptažodžio keitimą, jums nieko daugiau nereikia daryti.

Komutatoriai tampa vis svarbesni vidutinio dydžio tinkluose ir biuruose su daugybe darbo stočių . Jie naudojami norint prijungti daugybę kompiuterių, spausdintuvų, IP telefonų ir kitų įrenginių prie serverių arba pagrindinio maršrutizatoriaus. Šiose aplinkose komutatoriaus efektyvumas ir gebėjimas apdoroti vienalaikį srautą yra labai svarbūs.

Maršrutizatoriai naudojami įvairiais lygmenimis: nuo namų maršrutizatoriaus iki magistralinių maršrutizatorių, sujungiančių didelius tiekėjų lygio tinklus . Belaidžiuose tinkluose jie taip pat atsakingi už „Wi-Fi“ prieigos taškų sujungimą su likusia infrastruktūra ir interneto ryšiu.

Nors šiais laikais mažiau paplitę, šakotuvai vis dar randami labai mažuose tinkluose, senesnėje pramoninėje aplinkoje ar laboratorijose, kur pageidautina lengvai užfiksuoti ir analizuoti visą srautą. Nepaisant to, daugeliu atvejų juos pakeitė komutatoriai, kurie už panašią kainą siūlo daug geresnį našumą.

Renkantis reikiamą įrenginį, svarbu atsižvelgti į tinklo dydį, našumo reikalavimus ir norimas funkcijas . Paprastam namų tinklui gali pakakti gero maršrutizatoriaus (dažniausiai tokio, kokį teikia jūsų interneto paslaugų teikėjas). Jei norite daugiau prievadų arba didesnės valdymo galimybės, labai geras sprendimas gali būti valdomas komutatorius arba atskiras maršrutizatorius.

Trumpai tariant, supratimas, kaip modemas, maršrutizatorius, komutatorius ir dabar jau beveik istorinis šakotuvas paskirsto darbą, leidžia sukurti stabilesnius, saugesnius ir lengviau plečiamus tinklus , išvengti probleminių konfigūracijų, tokių kaip dvigubas NAT, ir gauti daugiau naudos iš ryšio, už kurį mokate iš savo interneto tiekėjo.