Коммутация

Коммутаторы - устройств канального уровня. В современных сетях они почти совершенно вытеснили мосты и частично маршрутизаторы. Коммутатор (switch) - это корпус со множеством гнезд для кабелей, который внешне похож на концентратор. Более того, некоторые производители выпускают концентраторы и комму­ таторы, различающиеся лишь маркировкой. Но это совершенно разные устройства: концентратор передает каждый входящий пакет через все порты, а коммутатор направляет его только на порт, обеспе­чивающий доступ к целевой системе (рис. 3.4).

Поскольку коммутатор направляет данные только на один порт, он, по сути, преобразует ЛВС с общей сетевой средой в ЛВС с выде­ ленной (dedicated) средой. В небольшой сети с коммутатором вместо концентратора каждый пакет следует от компьютера-источника к компьютеру-получателю по выделенному пути, который является коллизионным доменом для этих двух компьютеров.

Такой коммута­тор иногда называют коммутирующим концентратором (switching hub). Широковещательные сообщения коммутаторы передают на все свои порты, но к узковещательным и многоадресным сообщениям это не относится. Ни один компьютер не получает пакеты, которые ему не предназначены. В процессе узковещательной передачи коллизии никогда не возникают, так как любая пара компьютеров в сети обме­нивается данными по выделенному кабелю. Иными словами, если мост просто разгружает сеть, то коммутатор практически полностью устраняет в ней лишний трафик.

Другое преимущество коммутации в том, что любая пара компьютеров пользуется всей полосой пропускания сети. Стандартная сеть Ethernet с концентратором может состоять из 20 или более компьютеров, совместно использующих полосу пропускания 10 Мбит/сек. Замените концентратор на коммутатор, и каждая пара компьютеров получит собственный выделенный канал со скоростью передачи 10 Мбит/сек. Это может существенно повысить общую производительность сети без модернизации рабочих станций. Кроме того, некото­рые коммутаторы снабжены портами, работающими в полнодуплек­сном режиме, т. е. два компьютера могут передавать данные в обоих направлениях одновременно, используя отдельные пары проводов в сетевом кабеле. Работа в полнодуплексном режиме может увеличить пропускную способность сети с 10 Мбит/сек до 20 Мбит/сек.

Примечание: Коммутаторы, как правило, дороже концентраторов и дешевле маршрутизаторов. Как и концентраторы, по размерам коммутаторы варьируются от небольших блоков до моделей, смонтированных в отдельных стойках.

Установка коммутаторов

В небольших сетях, как правило, вместо коммутатора можно исполь­ зовать концентратор. Чаще коммутаторы применяют в крупных интерсетях вместо мостов или маршрутизаторов. Если в обычной корпоративной сети, состоящей из магистрали и нескольких сегментов, заменить маршрутизаторы коммутаторами, эффект будет поразитель­ный. В сети с маршрутизатором магистраль переносит межсетевой трафик, сгенерированный всеми сегментами. Это приводит к тому, что она всегда работает в условиях высокого трафика. В коммутируемой сети компьютеры подсоединены к отдельным коммутаторам рабочих групп, которые в свою очередь связаны с высокопроизводительным коммутатором магистрали (рис. 3.5). В результате любой компьютер сети может соединиться по выделенному каналу с любым другим компьютером, даже если данные проходят через несколько коммутаторов.

Существует много вариантов использования коммутаторов в сложных интерсетях; менять сразу все концентраторы и маршрутизаторы на коммутаторы не придется. Например, можно продолжать пользоваться обычными сетевыми концентраторами, но подключить их не к маршрутизатору, а к многопортовому коммутатору. От этого эффек­ тивность межсетевого трафика возрастет. С другой стороны, если в Вашей сети большой объем трафика генерируется внутри отдельных ЛВС, а не между ними, можно, не затрагивая магистраль, заменить коммутаторами концентраторы рабочих станций, увеличив тем самым доступную каждому компьютеру полосу пропускания.

Проблема больших интерсетей, связанная с заменой всех мар­ шрутизаторов на коммутаторы, состоит в том, что в результате вместо нескольких небольших широковещательных доменов Вы получаете один, но очень большой (о коллизионных доменах Вам беспокоиться не придется, потому что коллизий будет гораздо меньше). Любое широковещательное сообщение, сгенерированное одним компьютером, коммутаторы передают всем остальным компьютерам сети, увеличивая тем самым количество лишних пакетов, обрабатываемых каждой системой. Существует несколько технологий для решения этой проблемы.

Виртуальные ЛВС (ВЛВС) позволяют выделять в коммутируемой сети подсети, существующие только внутри коммутаторов. Адреса систем, входящих в данную подсеть, задаются сетевым администратором; физическая сеть остается коммутируемой. Системы подсети могут находиться где угодно, поскольку подсеть виртуальна и не зависит от физического расположения компьютеров. Когда компьютер, включенный в подсеть, передает широковещательное сообщение, оно передается только компьютерам данной подсети. Связь между подсетями может осуществляться с помощью маршрутизатора или коммутатора, но внутри ВЛВС трафик может быть только коммутируемым.

Уровень коммутации 3 - это вариант ВЛВС, минимизирующий объем маршрутизации между виртуальными сетями. Когда требуется установить связь между системами в разных ВЛВС, маршру­тизатор устанавливает соединение между системами, а затем управление берут на себя коммутаторы. Маршрутизация осуществляется только тогда, когда она действительно необходима.

Типы коммутаторов

Существует два основных типа коммутаторов: сквозные (cut- through) и с промежуточной буферизацией (store-and-forward). Сквозной коммутатор передает пакеты через соответствующий порт без дополнительной обработки, немедленно, как только они получены, считывая адрес целевой системы в заголовке протокола канального уровня. Коммутатор начинает передачу пакета, даже не дожидаясь завершения его приема. Как правило, в сквозных коммутаторах используется аппаратный компонент, состоящий из набора схем ввода- вывода, который позволяет данным поступать в коммутатор и покидать его через любой порт. Такие коммутаторы называются еще матричными (matrix) или координатными (crossbar). Они относительно недороги и сводят к минимуму так называемое время ожидания (latency), т. е. время, затрачиваемое коммутатором на обработку пакетов.

Коммутатор с промежуточной буферизацией дожидается завершения приема пакета и лишь потом отправляет его по назначению. Различают коммутаторы с общей памятью (shared-memory switch), т. е. с общим буфером для хранения данных всех портов, и коммутаторы с шиной (bus architecture switch) - с отдельными буферами для каждого порта, соединенными шиной. Пока пакет хранится в буферах, коммутатор пользуется этой возможностью, чтобы проверить данные, вычислив их код CRC. Кроме того, коммутатор отслеживает появление других проблем, присущих конкретному протоколу канального уровня, которые приводят к формированию дефектных кадров, на сленге именуемых коротышками (runt), гигантами (giant) и тарабар­ щиной (jabber). Эта проверка, естественно, увеличивает время ожида­ния, а дополнительные функции повышают стоимость коммутаторов с промежуточным хранением по сравнению со сквозными.

Маршрутизация

Маршрутизатором (router) называется устройство, связывающее вместе две сети, формируя из них интерсеть. В отличие от мостов и коммутаторов, маршрутизаторы функционируют на сетевом уровне эта­лонной модели OSI. Это означает, что маршрутизатор может связывать ЛВС, которые работают с разными протоколами канального уровня (например, Ethernet и Token Ring), при условии, что все они используют один и тот же протокол сетевого уровня. Самым популярным в наши дни является набор протоколов TCP/IP, на сетевом уровне которого действует протокол IP. Таким образом, большая часть информации, которую Вы будете узнавать о маршрутизаторах, будет относиться к протоколу IP.

Когда компьютеру в одной ЛВС нужно передать данные компьютеру в другой ЛВС, он посылает пакеты маршрутизатору в своей локальной сети, а маршрутизатор направляет их в целевую сеть. Если система-получатель находится в удаленной сети, маршрутизатору приходится пересылать пакеты другому маршрутизатору. В больших интерсетях, подобных Интернету, пакетам на пути к целевому компьютеру приходится проходить через множество маршрутизаторов.

Поскольку маршрутизаторы работают на сетевом уровне, они не связаны ограничениями протоколов канального уровня. Пакет, поступающий в маршрутизатор, продвигается по стеку протоколов к сетевому уровню, причем по ходу дела кадр канального уровня отсекается. Маршрушзатор определяет, куда нужно отправить пакет, и передает данньк вниз по стеку другому сетевому интерфейсу, который для отправки инкапсулирует их в новый кадр. Если два протокола канального уровня поддерживают пакеты разных размеров, мар­ шрутизатору, возможно, придется фрагментировать данные сетевого уровня и создавать из них несколько кадров.

Маршрутизация пакетов

В отношении пакетов, пересылаемых другим портам, маршрутизато­ры более избирательны, чем концентраторы, мосты и коммутаторы. Работая на границах ЛВС, они не передают широковещательные сообщения за исключением некоторых специальных случаев. Маршру­тизатор осуществляет передачу пакетов, руководствуясь не аппаратным адресом в заголовке канального уровня, а адресом оконечной целевой системы в заголовке протокола сетевого уровня. Информация о смежных с маршрутизатором сетях содержится в его внутренней таблице маршрутизации (routing table). По этой таблице маршру­тизатор определяет, куда направить очередной пакет. Если пакет предназначен для системы в одной из сетей, к которым подключен маршрутизатор, он передает пакет непосредственно этой системе. Если пакет предназначен системе в удаленной сети, маршрутизатор через одну из смежных сетей передает пакет другому маршрутизатору.

Рассмотрим в качестве примера корпоративную интерсеть, состоящую из магистрали и нескольких сегментов, подключенных к ней с помощью маршрутизаторов (рис. 3.6). Компьютеры каждого сегмента используют в качестве шлюза по умолчанию маршрутизатор, связывающий этот сегмент с магистралью. Все пакеты, генерируемые в локальной сети, передаются либо одной из систем этой же сети, либо шлюзу по умолчанию. Маршрутизатор-шлюз удаляет из каждого па­кета кадр канального уровня и считывает из заголовка сетевого уров­ня адрес оконечной целевой системы.

По своей таблице маршрутизации шлюз определяет, через какой маршрутизатор он может получить доступ к сети, в которой находится око­ нечная система. Адрес этого маршрутизатора указывается в качестве целевого адреса канального уровня в новом кадре, который шлюз создает для пакета с помощью протокола канального уровня магистрали (он может отличаться от протокола, используемого в сегменте). Затем пакет достигает следующего маршрутизатора, и процесс повторяется. Когда очередной маршрутизатор находит по своей таблице, что целевая система находится в сегменте, с которым он соединен, маршрутизатор создает кадр для передачи пакета непосредственно этой системе.

Если пакету на пути к конечному пункту приходится проходить через множество сетей (рис. 3.7), каждый обрабатывающий его маршрутизатор называют транзитом (hop). Маршрутизаторы часто оценивают эффективность маршрута по числу транзитов от исходной до целевой системы. Одна из основных функций маршрутизатора - выбор наилучшего маршрута по данным из таблицы маршрутизации.

Помимо объединения в интерсеть нескольких ЛВС в пределах одного здания, маршрутизаторы способны также соединять удаленные сети. Организации, состоящие из нескольких филиалов, часто соединяют локальные сети в этих филиалах, устанавливая в каждой сети маршрутизатор и соединяя эти маршрутизаторы с помощью выделенных телефонных линий или других технологий ГВС, например, транс­ ляции кадров (Frame Relay). Поскольку во всех филиалах широкове­щательный домен ограничен локальной сетью, по линиям ГВС пере­даются лишь пакеты, предназначенные для систем в других сетях. Объем трафика по каналам ГВС сведен к минимуму, а значит, минимальна и их стоимость.

Таблицы маршрутизации

Таблица маршрутизации - это сердце маршрутизатора. Без нее маршрутизатор не узнает, куда пересылать получаемые пакеты. Возникает вопрос, откуда она берется? В отличие от мостов и коммутаторов, маршрутизаторы не умеют составлять таблицы маршрутизации на основе информации из обрабатываемых ими пакетов. Это связано с тем, что для заполнения таблицы маршрутизации нужны подробнос­ти, которых в пакетах нет, а также с тем, что таблица необходима мар­шрутизатору для обработки первых же полученных им пакетов. Мар­шрутизатор, в отличие от моста, во все возможные пункты назначе­ния пакеты не пересылает.

Таблицы маршрутизации создаются вручную или автоматически. Первый способ создания таблицы называется статической маршру­ тизацией (static routing). Сетевой администратор решает, что следует делать маршрутизатору при получении пакетов, адресованных систе­мам в конкретной сети, и вводит необходимые данные в таблицу. Этим еще можно заниматься в относительно небольшой сети с несколькими маршрутизаторами, но в большой сети конфигурирование таблиц вручную становится неподъемной задачей. Кроме того, мар­шрутизаторы не могут автоматически корректировать таблицы при изменении структуры сети.

При динамической маршрутизации (dynamic routing) маршрутиза­торы с помощью специализированных протоколов маршрутизации обмениваются информацией друг о друге и сетях, к которым они под­ ключены. Когда все маршрутизаторы в интерсети обменяются друг с другом таблицами, у каждого из них будет информация не только о своей собственной, но и о более удаленных сетях.

Протоколов маршрутизации существует множество, особенно в Интернете, где маршрутизация является одним из самых сложных и жизненно важных компонентов инфраструктуры. Динамическая мар­ шрутизация не требует прямого участия системных администраторов, не считая установки и запуска протоколов маршрутизации, а также обеспечивает автоматическое обновление содержимого таблиц при изменениях в сети. Допустим, один из маршрутизаторов вышел из строя. Через некоторое время все маршрутизаторы, которые обычно связывались с ним, удалят неисправный маршрутизатор из своих таблиц, передадут информацию о нем другим маршрутизаторам, и вскоре вся сеть прекратит попытки воспользоваться неисправным маршрутом. Когда маршрутизатор «вернется в строй», другие маршрути­заторы снова включат его в свои таблицы.

В задачу маршрутизатора входит также выбор для каждого пакета наилучшего маршрута до места назначения. В сравнительно небольших интерсетях (рис. 3.6) к конкретной системе есть только один возможный маршрут. Однако в более сложных сетях администраторы часто устанавливают несколько маршрутизаторов, чтобы в случае неисправности одного из них пакеты добрались до цели другим путем. В таблицу маршрутизации включаются все возможные маршруты к данной системе, причем каждый из них характеризуется величиной мет­ рики (metric), определяющей относительную эффективность данного маршрута. Смысл метрики зависит от протокола маршрутизации, который ее генерирует. Иногда это просто число транзитов между мар­ шрутизатором и целевой системой. В других случаях метрика вычисляется сложнее.

Такой вопрос все чаще возникает при построении инфокоммуникационных структур в организациях и на предприятиях различных масштабов. Рекомендации МСЭ-Т и эталонная модель сетевой архитектуры взаимодействия открытых систем (OSI) дают ответ на этот вопрос, достаточно, однозначный. Между тем, разработчики телекоммуникационного оборудования пытаются сделать оборудование универсальным и всемогущим, что и заставляет пользователей задумываться о выгодности приобретения новых многофункциональных устройств. Насколько это оправдано узнаем далее.

Функции маршрутизатора

Основная функция маршрутизатора заключается в считывании и анализе служебной информации пакетов по каждому порту с целью принятия решения о дальнейшем направлении данных по сети.Также на устройство возложены следующие функции:
— создание и ведение таблиц маршрутизации;
— определение маршрутов;
— фильтрация пакетов;
— ведение очередей;
— преобразование сетевых адресов в локальные;
— распределение данных по портам.

В соответствии с сетевой моделью взаимодействия OSI, место маршрутизатора - на сетевом уровне и он призван организовать соединение подсетей в составе единой сети между собой. Применительно к компаниям малого и среднего бизнеса, использование устройств маршрутизации востребовано при организации сетей с требованием по выделению нескольких подсетей и разделению доступа к ним. Например, при организации сети в гостинице маршрутизатор позволяет разграничить доступ администрации и гостей. На предприятиях маршрутизаторы могут объединить несколько локальных сетей и предоставить доступ к сети провайдера, в частности, по разным каналам. При этом подсети будут логически отделены друг от друга.

Функции коммутатора

Что же касается коммутатора, то, во-первых, он призван работать на канальном, т.е. втором уровне согласно модели OSI и, во-вторых, его основная задача - анализ MAC- адреса порта-отправителя и отправка данных на другой порт, при этом таблица коммутации формируется им же самим. Конструктивно коммутатор - это концентратор, работающий как многопортовый мост. Он позволяет сегментировать сеть, предоставлять каждой рабочей станции в подсети канал и выделять полосу пропускания для передачи данных. Коммутатор предоставляет не только доступ пользовательским устройствам к сети, но и может служить устройством агрегирования трафика при передаче в сеть, тем самым, занимая место внутри локальной сети или на ее границе.

Организация локальной сети без такого устройства невозможна, ведь именно он призван подключить пользовательские устройства к глобальной сети. Коммутаторы находят широкое применение в домашних сетях и небольших офисах для совместного подключения нескольких компьютеров к одной линии провайдера, а также востребованы в средних и крупных компаниях для построения каскадных сетевых архитектур, имеющих целью укрупнение (агрегацию) потоков, прежде чем передать их в сеть.

Что отличает маршрутизатор от коммутатора?

Сходство и различия сетевых устройств определяются реализованным функционалом в соответствии с уровнями моделей OSI. Так коммутаторы 3 уровня максимально схожи по функционалу с маршрутизаторами, в то время как коммутаторы уровня доступа работают больше, как концентраторы потоков. Между тем, есть ряд функций, которые присущи только одним. Сравнение устройств представлено в таблице ниже.

Таблица - Функционал сетевого оборудования

Функционал	Маршрутизатор	Коммутатор
Интерфейсы	поддерживает все типы физических интерфейсов Fast и Gigabit Ethernet, в том числе 10Base-T, 10 Base-2, а также UTP и V.35 для сетей Toking Ring, ISDN и Frame Relay	поддерживает все типы физических интерфейсов сетей Fast и Gigabit Ethernet, в частности 10/100Base-T, 100Base-TX, 100Base-FX.
Аппаратный адрес	имеется, в том числе MAC-адрес для работы в локальных сетях	имеется для каждого устройства в сети
IP-адрес	для каждого физического интерфейса	один на устройство
Фильтрация трафика	осуществляется во всех моделях	возможна только устройствами, поддерживающими протоколы сетевого и транспортного уровня
Дифференцированное обслуживание	поддерживает, реализовано программно	поддерживает только за счет аппаратного выделения портов
Производительность	порядка нескольких сотен тысяч пакетов в секунду	порядка нескольких миллионов пакетов в секунду
Конфигурирование и настройка режимов	реализовано во всех моделях управляемых устройств
Настройка полосы пропускания	имеется в управляемых устройствах, поддерживающих функцию QoS
Количество портов	ограничено только размером устройства	увеличение возможно за счет логического добавления нового устройства
Масштабируемость	за счет поддержки слотов дополнительных интерфейсов	за счет поддержки агрегирования потоков
Дополнительный функционал	VoIP-адаптер, VPN, межсетевой экран	VLAN

Гибридные сетевые устройства

• Маршрутизирующий коммутатор - это некий компромисс между маршрутизатором и коммутатором, когда от первого оставлены только основные функции, а пакеты обрабатываются в одном модуле. При этом процессы коммутации и маршрутизации логически распределены по уровням, т.е. сетевому и канальному. Для устройства характерны высокая производительность при низкой стоимости владения. Оптимально для использования в корпоративных и ISP сетях.
• Коммутирующий маршрутизатор - работает на сетевом уровне и используется для снижения нагрузки на модули расчета маршрута. За счет известной по более ранним операциям информации о получателе, пакеты пересылаются без просмотра таблиц маршрутизации. Коммутирующие имеют функцию переключения устройства в режим только коммутатор или маршрутизатор. За счет этого они являются универсальными устройствами для корпоративных сетей, магистралей ISP и WAN-сетей.
• Коммутатор потоков - при обнаружении продолжительных потоков на сетевом уровне, функции маршрутизации отключаются, и осуществляется коммутация на канальном уровне. За счет этого удается снизить время обработки данных и увеличить производительность платформы. Эффективны устройства на магистралях ISP и WAN-сетях.

Стоимость владения

Аппаратная реализация устройств коммутации существенно дешевле, чем маршрутизаторов. Соответственно и всегда ниже. Сравнивая по стоимости одинаковые по функциональности маршрутизаторы и коммутаторы сетевого уровня, последние также окажутся несколько дешевле. Коммутатор D-Link DES-1008 на 8 портов 100 Мб/с можно приобрести всего за 800р, в то время как маршрутизатор на 4 порта DVG-5402SP того же производителя обойдется в 2 800-3 000р. Для гибридных моделей устройства на базе маршрутизаторов оказываются по цене дороже коммутаторных платформ. К примеру, стоимость владения маршрутизирующего коммутатора DES серии 3200 на 24 порта составляет 10 000-13 000р, при этом маршрутизатор Huawei серии AR 1200 только на 8 LAN портов обойдется в сумму около 40 000р. Наиболее дешевый способ организации сетей - это использование коммутаторов внутри и на границе сети, с установкой маршрутизатора на стыке с магистралью. Например, можно воспользоваться маршрутизатором Cisco RV082 с двумя магистральными портами и на 8 LAN портах организовать подключение до 50 пользователей посредством коммутаторов доступа Cisco SB SF100D-05. Стоимость владения такой сети не превышает 50 000 р.

Вывод

Может ли маршрутизатор работать в роли коммутатора? Да, может, но это будет дорого стоить! Может ли коммутатор выполнять роль маршрутизатора? Нет, не может, даже если он будет работать на сетевом уровне. Компромисс для тех, кто хочет универсальное устройство, но при этом не заботится о цене - маршрутизаторы с функцией коммутации.

Подобрать оптимальные по функционалу и и коммутаторы можно в интернет-магазине.ls computers. Всегда в наличии недорогие , стекируемые коммутаторы D-Link и , отличающиеся надежностью и функциональностью. Являясь официальным партнером таких компаний, как Cisco, D-Link, Zyxel, NetGear, HP и многих других, мы предлагает только сертифицированное оборудование и с последующим гарантийным обслуживанием. Позвоните нашим менеджерам по телефону 8 800 333 23 70 или оставьте заявку на сайте. Они ответят на все ваши вопросы по подбору и приобретению сетевого оборудования!

Все права на материалы опубликованные на сайте сайт, являются интеллектуальной собственностью и охраняются в соответствии с законодательством РФ. При цитировании материалов с данного сайта прямая гиперссылка обязательна.

Продолжая разбираться в различиях между устройствами связи нельзя оставить без внимания сравнение и отличие коммутатора от маршрутизатора, которые хоть и служат для создания определённой сети и даже схожи внешне, имеют разные характеристики и возможности.

Сетевой коммутатор по-другому ещё называют свитч (switch). Назначение такого оборудования – создание сети между несколькими компьютерами или серверами. При этом коммутатор использует мостовые технологии, а всю информацию передаёт только одному получателю. За счёт чего повышается безопасность и производительность сети. Ведь другим участникам не нужно принимать и обрабатывать пакеты данных, которые им не предназначаются.

Некоторые IT-специалисты довольно метафорично говорят о том, что коммутатор обладает «интеллектом». Уже после первой передачи, он составляет особую таблицу коммутации, куда заносится информация о соответствии МАС-адресов узлов и определенных портов свитча. Если говорить проще, то это оборудование различает все подключенные в сеть устройства и запоминает каким образом передавать данные в следующий раз.

Чем-то похоже на коммутатор и устройство, которое называется концентратор (хаб). Оно также соединяет несколько компьютеров в сеть LAN. Правда, сегодня концентраторы почти не применяются. Всё дело в том, что они не различают участников сети и каждому направляют пакеты данных. Всё это негативно сказывается на производительности и пропускной способности.

Что такое маршрутизатор?

Маршрутизатор (или роутер) – более сложное устройство, чем коммутатор. Это своего рода сетевой компьютер, который чаще всего применяется для создания локальной сети и обеспечения доступа во всемирную паутину. Помимо этого он имеет много настроек и специализированное программное обеспечение. Всё это позволяет роутеру не только объединять устройства в общую сеть и «раздавать» интернет, но и присваивать IP-адреса, защищать домашнюю или рабочую групп от внешних угроз, ограничивать доступ пользователям или ресурсам, контролировать и шифровать трафик.

Отличие коммутатора от маршрутизатора

Поняв, что это за устройства, будет проще выявить и различия между ними. В качестве основных можно выделить следующее:

• Маршрутизатор – более сложное в техническом плане оборудование, которое имеет больше функций и возможностей. Для свитчей характерен ограниченный функционал.
• Маршрутизатор и коммутатор отличаются принципами работы. Первый использует канальный уровень OSI для передачи данных. Он считывает MAC-адреса, составляя специальные адресные таблицы. За счёт чего может правильно перенаправить полученную информацию. Его работу можно сравнить с оборудованием на АТС, которое перераспределяет поступившие звонки между абонентами. Тогда как коммутатор работает на третьем уровне сетевой модели OSI использованием протоколов TCP/IP. То есть он определяет IP-адреса, анализирует пакеты данных, фильтрует, ограничивает или дешифрует их.
• Маршрутизаторы соединяют 2 и более сегмента подсети. Коммутаторы на такое не способны. Их предел – обеспечить передачу данных в рамках конкретной подсети.
• Коммутатор в отличие от роутера самостоятельно к интернету не подключается. Поэтому для маршрутизатора обязательно наличие WAN-порта для подключения к глобальной сети. Тогда как у коммутатора имеются только LAN-разъёмы.
• Благодаря механизму NAT роутер преобразуют один IP-адрес, присваиваемый провайдером, в несколько, чтобы дать доступ к сети сразу нескольким устройствам. Естественно, свитч такой функцией не обладает.
• Разница между маршрутизатором и свитчем проявляется и в «начинке». Роутер как мини-компьютер имеет больший объём встроенной памяти и более мощный процессор. Также маршрутизатор обеспечивает поддержку большинства интерфейсных модулей. При этом некоторые модели роутеров оснащаются и сетевыми брандмауэрами.
• Отличие любого коммутатора от маршрутизатора можно найти в быстродействии. Свитч обладает очень высокой скоростью обработки данных. Ведь ему не нужно проверять и анализировать каждый пакет данных. Однако роутеры можно использовать в больших сетях. Тогда как применение коммутаторов довольно ограничено из-за небольших размеров таблицы маршрутизации.
• Отличаются оба устройства и своей стоимостью. Естественно, маршрутизатор в силу своего функционала и более сложной конструкции намного дороже, чем свитч.

Вопросы организации локальных сетей крупных корпораций чаще всего решают системные администраторы. В таком случае сотрудники-пользователи компьютеров не задействованы в решении вопросов, связанных с покупкой техники, и мало кого интересует, в чем заключается отличие коммутатора от маршрутизатора и концентратора. Но как только возникает необходимость приобрести устройство для домашнего пользования или небольшой компании, возникает путаница в терминах.

Устройства для связи компьютерной техники

Чаще всего среднестатистический пользователь не понимает, что означает то или иное определение сетевого оборудования, и в чем отличия. Выделяют три основных типа устройств, которые используются для связи компьютеров:

• маршрутизаторы;
• коммутаторы;
• концентраторы.

При выборе оборудования возникает ряд вопросов: чем отличается коммутатор от маршрутизатора? Что такое концентратор? В каких случаях используется каждое из устройств и возможно ли соединить между собой несколько компьютеров без их применения?

Каждое из перечисленных сетевых устройств играет свою роль в процессе создания связи между компьютерами в сети. Внешне они практически ничем не отличаются: коробочки небольшого размера, оснащенные соединителями и портами.

Часто термины «коммутаторы», «концентраторы», «маршрутизаторы» используют как синонимы. Но это огромная ошибка, так как похожи они только внешне, а каждое из устройств имеет свои характеристики и выполняет определенные функции.

Для того чтобы понять, в чем разница между коммутатором и маршрутизатором, необходимо разобраться с самими понятиями, функциональными особенностями и характеристиками приборов.

Что такое маршрутизатор

Маршрутизатор – своеобразный сетевой компьютер. Он предназначен для связывания между собой нескольких сетей разных архитектур, а не отдельных компьютеров. Еще одно распространенное название устройства – роутер. Для него характерно наличие как минимум одного сетевого интерфейса, который рассылает пакеты данных между разными элементами сети. Информация передается на основании определенной типологии сети, а также правил, которые определены администратором.

Роутеры дают возможность обмениваться данными не только между компьютерами одной сети, но и между локальной сетью и интернетом. Сетевой трафик направляется по конкретному маршруту при помощи логической адресации, что определяется IP-адресом и пакетами.

Маршрутизаторы бывают двух типов:

Как правило, роутеры имеют встроенный брандмауэр, который обеспечивает безопасность сети. Для маршрутизатора характерна отличительная особенность, которая заключается в возможности настроить правила работы сетевых служб с помощью web-интерфейса или специализированного ПО. Данная характеристика в первую очередь позволяет объяснить, в чем отличие маршрутизатора от коммутатора.

Что такое коммутатор и концентратор

Концентраторы – это приборы, которые применяются для построения компьютерных сетей. На сегодняшний день концентраторы (хабы) практически не используются на практике, так как считаются морально устаревшими, примитивными устройствами. Передача информации осуществляется ко всем подключенным компьютерам. Хаб не в состоянии самостоятельно определить конечный источник для получения данных, что является основным недостатком прибора, замедляющим его работу.

На сегодняшний день функции концентраторов полностью выполняют сетевые коммутаторы, которые характеризуются повышенной эффективностью и более высокой скоростью обработки информации.

Коммутатор – это прибор, выполняющий функцию соединения между собой нескольких компьютеров в одной сети. В коммутаторе (свитче) используются мостовые технологии. Он передает информацию только одному получателю.

Это позволяет достичь высокого уровня производительности и получить повышенную безопасность за счет отсутствия необходимости обрабатывать ненужную информацию.

В памяти устройства хранится таблица коммутации, в которой находится информация о соответствии каждого МАС-адреса узлов определенным портам свитча.

Основные отличия коммутатора и роутера

Отличия между коммутатором и роутером заключаются в плоскости задач, которые они решают. Можно выделить основные особенности, определяющие, чем отличаются коммутатор от маршрутизатора:

1. Роутер самостоятельно определяет IP-адреса, анализирует данные пакета, а свитч работает только с МАС-адресами.
2. Технически роутер является более сложным устройством. Он имеет встроенную память, что позволяет назвать его мини-компьютером. Для свитчей характерен ограниченный функционал.
3. Свитчи работают на канальном уровне модели OSI, маршрутизаторы – на сетевом уровне.
4. Роутер подключается к интернету, свитч не подключается.
5. Для работы коммутаторов используются только LAN-порты, для роутеров – LAN и WAN.
6. Стоимость роутеров в несколько раз выше по сравнению с коммутаторами в силу сложности конструкции и расширенного функционала.

Рассмотрев особенности приборов и изучив их основные отличия, можно определить, что лучше приобрести в каждом отдельном случае: коммутатор или маршрутизатор. Если конечная цель заключается в элементарном соединении нескольких компьютеров между собой, лучше всего купить коммутатор. Если же компьютеры в сети нуждаются в подключении к интернету, идеальное решение – маршрутизатор.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1 КОММУТАЦИЯ ТЕЛЕКОМУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ 4
1.1 Понятие коммутации. Классификация коммутаций 4
1.2 Коммутация каналов 4
1.3 Коммутация с промежуточным хранением 6
2 МАРШРУТИЗАЦИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ 10
2.1 Сущность и цели маршрутизации 10
2.2 Способы и методы маршрутизации 11
3 ПРИМЕНЕНИЕ ПОДПРОГРАММ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ НА ЯЗЫКЕ ASSEMBLER 14
3.1 Условие задачи 14
3.2 Блок-схемы алгоритма 14
3.3 Текст программы на языке Assambler с подробными комментариями 15
3.4 Результат работы программы 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 21

ВВЕДЕНИЕ

В наше время миллионы людей используют Internet в повседневной жизни и это число непрерывно растёт. Современные технологии позволяют использовать сети связи не только для обычного просмотра web - страниц и отправки электронных писем, но и для передачи голоса и видео. Трафик пакетных данных достиг таких объёмов, что для телекоммуникационных компаний любого типа он стал заметным источником доходов. С целью увеличения прибыли операторы стараются повысить эффективность использования сети, а значит, методы маршрутизации и коммутации сетей приобретают все большую значимость. Максимальный коммерческий эффект от сети не может быть получен без рационального использования всех сетевых ресурсов - в первую очередь маршрутизаторов и каналов связи. Функционирование пакетной сети можно считать эффективным только тогда, когда каждый ресурс загружен, но не перегружен.
Несколько лет назад услуги телевидения и телефона предоставлялись пользователям по различным сетям доступа. В конце 90-х - начале 2000 года в телекоммуникации начался новый этап развития индустрии, а именно конвергенция трафика. Теперь по одним и тем же сетям доступа пользователи могут получать услуги и телевидения, телефонии, доступа в Internet и др. виды сервисов. Однако методы маршрутизации и коммутации, которые применялись для трафика единственного типа сервиса, стали неэффективными для трафика пакетов различных сервисов. Поэтому в настоящее время коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем являются актуальными темами для изучения.
Целью курсовой работы является изучение таких понятий, как «коммутация» и «маршрутизация» в телекоммуникационных системах, их классификаций, а также способов и методов их реализации.
Задачи курсовой работы:
1. Раскрыть понятие «коммутации» и «маршрутизации»
2. Выявить сущность и цели данных процессов
3. Изучить методы и способы коммутации и маршрутизации
4. Применить навыки, полученные на занятиях, на практике.
Объектами исследования являются процессы коммутации и маршрутизации в телекоммуникационных системах.
Предмет исследования - цели, методы и способы коммутации и маршрутизации.

1 КОММУТАЦИЯ ТЕЛЕКОМУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Понятие коммутации. Классификация коммутаций

Коммутация - процесс соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Она является жизненно важным элементом связи абонентских систем (АС) между собой и с центрами управления, обработки и хранения информации в сетях. Узлы сети подключаются к некоторому коммутирующему оборудованию, избегая таким образом необходимости создания специальных линий связи. Коммутируемой транспортной сетью называется сеть, в которой между двумя (или более) конечными пунктами устанавливается связь по запросу. Примером такой сети является коммутируемая телефонная сеть (Рисунок 1). Существуют следующие методы коммутации:
- коммутация цепей (каналов);
- коммутация с промежуточным хранением, разделяемая на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.

Рисунок 1 - Коммутация абонентов через сеть транзитных узлов

1.2 Коммутация каналов

При коммутации каналов (цепей) между связываемыми конечными пунктами на протяжении всего временного интервала соединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем биты передаются с неизменной скоростью по каналу с постоянной полосой пропускания (Рисунок 3,4).
Преимущества метода коммутации цепей:
- ........

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Прогопедия - энциклопедия языков программирования [Электронный ресурс]: Assembler - язык программирования низкого уровня. - Режим доступа:
2. Учеба - Легко - крупнейший портал по учебе [Электронный ресурс]: Вычислительны системы, сети и телекоммуникации: Коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем. - Режим доступа:
3. Siblec.ru - Банк лекций [Электронный ресурс]: Лекции по сетям связи и системам коммутации: Методы коммутации в телекоммуникационных сетях. - Режим доступа:
4. Студопедия - лекционный материал для студентов [Электронный ресурс]: Коммутации в телекоммуникационных системах. - Режим доступа:
5. MyShared.ru - крупнейшая база готовых презентаций с возможностью предпросмотра [Электронный ресурс]: Презентация на тему: Телекоммуникационные системы. Основные сведения. - Режим доступа:
6. Distanz.ru - сетевая система обучения [Электронный ресурс]: Телекоммуникационные системы. Коммутация в сетях. Маршрутизация пакетов в сетях. - Режим доступа:

Wi-Fi