Содержание:

Если представить компьютерную сеть как город, то коммутатор будет его уличным перекрестком, а маршрутизатор — междугородним автовокзалом. В этой статье мы разберёмся, что скрывается за этими загадочными устройствами, как они работают, зачем нужны и в чём их различия. Также мы раскроем, почему иногда сети напоминают дорожное движение с пробками, а иногда — четко скоординированный танец.

Что такое коммутатор и как он работает?

Коммутатор (или свитч, если хотите по-сленговому) — это сетевое устройство, которое связывает между собой компьютеры и другие устройства внутри одной локальной сети (LAN). Работает он на канальном уровне (Level 2) модели OSI, используя MAC-адреса для направления трафика.

Как коммутатор знает, куда отправить данные?

Коммутатор ведёт в своей памяти так называемую MAC-таблицу — это список соответствий между MAC-адресами устройств и портами, к которым они подключены. Когда устройство отправляет данные, коммутатор смотрит на MAC-адрес получателя и направляет пакет на соответствующий порт.

Если адрес получателя не найден в таблице — коммутатор ведёт себя как забывчивый таксист и просто рассылает пакет на все порты, кроме того, откуда пришёл пакет (так называемая широковещательная рассылка). После того, как пакет дойдёт до адресата и будет ответ, коммутатор учится и обновляет свою MAC-таблицу.

Пример: Простая сеть с коммутатором

Представьте три компьютера подключённые к одному коммутатору:

Компьютер IP-адрес MAC-адрес
ПК1 192.168.0.1 00:00:00:00:00:0a
ПК2 192.168.0.2 00:00:00:00:00:0b
ПК3 192.168.0.3 00:00:00:00:00:0c

Когда ПК1 хочет отправить данные ПК2, коммутатор использует MAC-таблицу, чтобы направить пакет напрямую, не перегружая сеть.

Что такое маршрутизатор и как он работает?

Маршрутизатор (или роутер) — более продвинутое устройство, работающее на сетевом уровне (Level 3) модели OSI. Его задача — соединять разные сети между собой, например, локальную сеть с интернетом. Он использует IP-адреса для определения пути передачи данных.

Чем занимается маршрутизатор?

  • Определяет самый короткий или оптимальный путь для пакета (маршрутизация).
  • Может работать с несколькими сетями одновременно.
  • Обеспечивает безопасность (фильтрует пакеты, работает как брандмауэр).
  • Может выдавать IP-адреса устройствам (DHCP-сервер).
  • Поддерживает такие технологии, как NAT, VPN, QoS и др.

Пример: Домашняя сеть с маршрутизатором

Обычно у домашнего маршрутизатора есть один WAN-порт (для подключения к интернет-провайдеру) и несколько LAN-портов (для подключения устройств в локальной сети). Роутер направляет трафик между домашними устройствами и интернетом, решая, кому куда идти.

Ключевые отличия коммутатора и маршрутизатора

Характеристика Коммутатор (Switch) Маршрутизатор (Router)
Уровень OSI Канальный (L2) Сетевой (L3)
Используемые адреса MAC-адреса IP-адреса
Основная функция Коммутация пакетов внутри одной сети Маршрутизация между разными сетями
Количество сетей Одна локальная сеть Несколько разных сетей
Управление трафиком По MAC-адресам, более простое Более сложное, фильтрация, безопасность
Подключение к интернету Нет Есть (через WAN-порт)
Возможности настройки Простая (управляемый/неуправляемый) Сложная (маршруты, VPN, NAT, ACL и т.д.)
Таблица маршрутизации Нет Да

Коммутатор — как почтальон, который доставляет письма только по вашему дому. Маршрутизатор — как таможня, решающая, кому можно пересечь границу и куда отправить дальше.

Что такое L2, L3 и L3+ коммутаторы?

Сети не стоят на месте, и устройства тоже эволюционируют:

  • L2-коммутатор — классический коммутатор, работает на канальном уровне с MAC-адресами. Отличный для небольших и простых сетей.

  • L3-коммутатор — гибрид коммутатора и маршрутизатора, работает как на канальном, так и на сетевом уровне. Может маршрутизировать трафик между VLAN и подсетями, поддерживает статическую маршрутизацию.

  • L3+ коммутатор — ещё более продвинутый, поддерживает динамические протоколы маршрутизации (OSPF, BGP), расширенные функции управления (ACL, QoS), и даже MPLS.

Устройство Уровень OSI Основные функции Применение
L2-коммутатор 2 Коммутация пакетов по MAC Малые сети, простой обмен внутри LAN
L3-коммутатор 2 и 3 Коммутация и базовая маршрутизация Средние сети с VLAN, базовая маршрутизация
L3+ коммутатор 2 и 3 Расширенная маршрутизация, управление трафиком Крупные и сложные сети, дата-центры
Маршрутизатор 3 и выше Межсетевой обмен, сложная маршрутизация и безопасность Соединение локальных сетей с интернетом и WAN

Что такое MAC-таблица и ARP?

MAC-таблица — как список контактов у коммутатора, который связывает физический порт и MAC-адрес устройства.

ARP (Address Resolution Protocol) — протокол, который помогает узнать MAC-адрес устройства по известному IP-адресу.

Как работает ARP?

Допустим, ПК1 хочет отправить данные ПК2, но знает только IP-адрес ПК2, а MAC-адрес — нет. ПК1 отправляет ARP-запрос — «Кто такой 192.168.0.2? Покажись!». Это широковещательный пакет, который получают все устройства в локальной сети.

ПК2 отвечает своим MAC-адресом, и ПК1 записывает эту информацию в свою ARP-таблицу для будущего использования.

Как работают сети с хабом, коммутатором и несколькими коммутаторами?

Сетевой концентратор (хаб)

Хаб — это простейшее устройство, которое пересылает все пакеты на все порты, кроме порта-отправителя. Он не различает адреса и не умеет фильтровать трафик, поэтому при большом количестве устройств возникают коллизии и снижается пропускная способность.

Плюсы Минусы
Низкая стоимость Все пакеты идут всем, много коллизий
Простота установки Плохая масштабируемость

Коммутатор

Коммутатор направляет пакеты только на нужный порт, что минимизирует коллизии и повышает скорость передачи.

Несколько коммутаторов

Каждый коммутатор ведёт свою MAC-таблицу и эффективно передаёт пакеты. Они объединяют локальные сегменты, обеспечивая масштабируемость сети.

Можно ли подключить маршрутизатор к коммутатору?

Конечно! В большинстве домашних и корпоративных сетей маршрутизатор подключается к одному из портов коммутатора через LAN-порт. Это позволяет устройствам в локальной сети обмениваться данными через коммутатор и выходить в интернет через маршрутизатор.

Где применяют коммутаторы и маршрутизаторы?

Устройство Сфера применения
Коммутатор Локальные сети, дата-центры, офисы, кампусы, облачные сети
Маршрутизатор Подключение локальных сетей к интернету, межсетевое соединение, VPN, защита

Советы и рекомендации по выбору

  • Если у вас маленькая сеть без нужды соединять разные подсети — смело берите L2-коммутатор.
  • Для средних сетей с VLAN и базовой маршрутизацией — L3-коммутатор будет в самый раз.
  • Для крупных сетей с динамической маршрутизацией и расширенными требованиями — рассмотрите L3+ коммутатор или мощный маршрутизатор.
  • В домашних условиях чаще всего нужен маршрутизатор с несколькими LAN-портами и WAN-портом.
  • При подключении множества устройств внутри офиса — используйте коммутаторы для оптимизации трафика.

FAQ

Можно ли маршрутизатор назвать роутером?
Да, «роутер» — англоязычное сокращение от «маршрутизатор».

Что произойдёт, если коммутатор перезагрузится?
MAC-таблица очистится, и коммутатор временно будет рассылать пакеты всем портам, как хаб, пока таблица не заполнится заново.

Почему иногда сеть с хабом работает медленно?
Потому что хаб рассылает все данные на все порты, вызывая коллизии и снижая пропускную способность.

Что такое VLAN?
Виртуальная локальная сеть, которая разделяет физическую сеть на несколько логических сегментов.

Чек-лист: Как выбрать между коммутатором и маршрутизатором

  • Определите масштаб вашей сети.
  • Есть ли необходимость в соединении разных сетей?
  • Нужна ли маршрутизация и фильтрация трафика?
  • Какие уровни OSI необходимы для ваших задач?
  • Рассмотрите бюджет и требования к функционалу.

Загляните в свою сеть с новыми глазами и вспомните: коммутатор — это дирижёр внутреннего оркестра, а маршрутизатор — мудрый страж у ворот в большой мир интернета. Выбор за вами, но теперь он будет осознанным!