Основы построения компьютерных сетей
Обзор базовых устройств
Краткий обзор основных компонентов компьютерных сетей: концентратор, коммутатор и маршрутизатор.
Что мы узнаем?
Что такое концентратор, коммутатор и маршрутизатор. Их основное назначение и чем они отличаются между собой.
Концентратор - устройство уровня 1 модели OSI.
Коммутатор - устройство уровня 2 модели OSI.
Маршрутизатор - устройство уровня 3 модели OSI.
Поехали! (с)

Концентратор, он же Hub
Концентратор - «бездумный герой» нашей компьютерной сети.
Концентратор или Hub
Зачем нужны концентраторы?
Концентратор – это сетевое устройство, предназначенное для объединения устройств сети в сегменты. Основной принцип его работы заключается в трансляции данных, поступающих на один из его портов на все другие порты (кроме того порта откуда эти данные пришли). Таким образом, данные поступивший в сеть, будет отправлен всем остальным устройствам сети, т. е. будет осуществляться широковещательная передача. Поэтому по сути концентратор - это «бездумный герой» нашей компьютерной сети. Концентраторы работают на уровне 1 модели OSI (L1 устройство). Тип передаваемых данных - биты. В настоящее время, концентраторы практически не используются, т. к. были «вытеснены» сетевыми коммутаторами. 
 Коммутатор, он же Switch
Коммутатор - «рабочая лошадка» нашей компьютерной сети.
Коммутатор или Switch
Зачем нужны коммутаторы?
Работа большинства корпоративных сетей зависит от коммутаторов. Коммутатор выполняет функции контроллера и подключает компьютеры, принтеры и серверы к сети в здании или комплексе зданий. Коммутатор позволяет устройствам в сети взаимодействовать друг с другом, а также с другими сетями, формируя сеть общих ресурсов.
Коммутатор в отличие от концентратора не просто транслирует данных из входных портов в выходные порты, а только к одному, заранее выбранному. Для этого он использует таблицу коммутации. Благодаря обмену данными и распределению ресурсов коммутаторы позволяют экономить средства и повышать производительность. Поэтому по сути коммутатор - это «рабочая лошадка» компьютерной сети. Коммутаторы работают на уровне 2 модели OSI (L2 устройство). Тип передаваемых данных - кадры или фреймы (frames). С помощью коммутатора можно настроить и контролировать локальную сеть, чтобы эффективнее управлять сетевым трафиком.

Своим появлением в 1989 году коммутатор обязан компании Kalpana (работала в Кремниевой долине в 1980 и 1990 годах и была поглощена компанией Cisco в 1994 году). Он назывался Kalpana EtherSwitch EPS-1500 и имел 7 портов.
Таблица коммутации
Размер таблицы коммутации MAC-адресов является основным «рабочим инструментом» коммутатора, поскольку с их помощью устанавливается соответствие между интерфейсами коммутатора и MAC-адресами подключенных к нему сетевых устройств. Коммутатор формирует эту таблицу на основе служебной информации (MAC-адреса источника) из поступающих кадров, определяя, какое устройство находится на конкретном интерфейсе. Затем все кадры, направляемые на этот MAC-адрес (т. е. кадры с таким MAC-адресом точки назначения), будут передаваться только в данный интерфейс. Если же MAC-адреса нет в таблице, то коммутатор будет вынужден отправить кадр во все интерфейсы (кроме входного для кадра), т. е. он перестает быть коммутатором и становится обычным концентратором.
Изначально, после включения коммутатора, таблица коммутации пуста. Заполняет её коммутатор автоматически при получении кадров от узлов. Когда коммутатор получает кадр от узла, то он запоминает MAC-адрес отправителя, содержащийся в кадре, и ставит его в соответствие порту, через который он был получен.
Итоговая (заполненная) таблица-коммутации приведена на рисунке выше. (Стоит отметить, что таблица-коммутации на самом деле имеет немного другой и более сложный вид, но это уже другая тема.)
Маршрутизатор, он же Router
Маршрутизатор - «мозг» нашей организации компьютерной сети.
Маршрутизатор или Router
Зачем нужны маршрутизаторы?
Маршрутизаторы используются для соединения между собой нескольких сетей. Они также подключают компьютеры в этих сетях к Интернету. Благодаря маршрутизаторам все подключенные к сети компьютеры используют одно подключение к Интернету, а значит, вы экономите средства. 
Маршрутизатор выполняет функцию диспетчера. Он анализирует данные, отправляемые в сети, выбирает оптимальный маршрут для передачи и направляет по нему данные. Делает это он на основе разбора IP-пакетов, т. е. он разбирает  сетевые IP-адреса.
Маршрутизаторы обеспечивают связь вашей компании с остальным миром, защищают информацию от угроз безопасности и даже определяют приоритет одних компьютеров над другими. 
Поэтому маршрутизатор, по сути, - это «мозг» нашей компьютерной сети. Для этого, по аналогии с коммутатором, он тоже использует таблицу, таблицу маршрутизации.
Маршрутизаторы работают на уровне 3 модели OSI (L3 устройство). Тип передаваемых данных - пакеты.
Помимо этих основных сетевых функций маршрутизаторы поддерживают и дополнительные функции, которые повышают удобство и безопасность сети. В зависимости от требований к безопасности можно выбрать, например, маршрутизатор с межсетевым экраном, сетью VPN или системой связи по IP.

Считается, что первым маршрутизатором был мини-компьютер Honeywell DDP-516. Так, DDP-516 - это 16-битный мини-компьютер, разработанный в Computer Control Corporation в 1966 году. Он являлся первым в мире маршрутизатором сети ARPANET (предка Интернета).
Таблица маршрутизации
Таблица маршрутизации - это своеобразная база данных, которая содержат информацию обо всех возможных маршрутах передачи пакетов (номера IP-сетей) с некоторой дополнительной информацией, которая берется в расчет при выборе оптимального варианта доставки. Это может быть состояние канала, время доставки информации, загруженность, полоса пропускания и др.
Изначально, после включения маршрутизатора, таблица маршрутизации пуста. Заполняет её маршрутизатор части автоматически для подключенных сетей к его интерфейсам (портам) при получении пакетов от узлов (тип L на рисунке выше). Также администратор сети может прописывать на каждом маршрутизаторе маршруты (заполнять таблицы) к нужным сетям самостоятельно или «в ручную» - это, так называемая, статическая маршрутизация (тип С на рисунке выше). При работе сложных сетей рекомендуется использовать динамическую маршрутизацию. Для этого на всех маршрутизаторах сети должны быть активированы соответствующие протоколы, используя которые маршрутизаторы сами будут прокладывать оптимальные маршруты для пересылки IP-пакетов.
Для закрепления прочитанного посмотрите короткое видео, охватывающее ключевые аспекты различия между концентратором, коммутатором и маршрутизатором. Приятного просмотра :)
Производители сетевого оборудования
Логотипы производителей сетевого оборудования
До новых встреч!
Автор идеи и составитель - KSergP
Часть картинок взята из открытых источников в сети Интернет
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website