Понимание разницы: маршрутизаторы и коммутаторы. Объяснение

С точки зрения сетей в целом понимание основ маршрутизаторов и коммутаторов может быть особенно полезным. Каждое устройство вносит свой вклад в создание сети, но их часто путают друг с другом из-за их различных целей, характеристик и функций. Это может существенно повлиять на планирование и корректировки, которые необходимо выполнить для корпоративной сети (или вашей домашней сети). Понимание того, как работают маршрутизаторы и коммутаторы, а также их различий, повышает ценность оптимизации связи, улучшения безопасности и подключения на множестве устройств. В следующей статье делается попытка различить маршрутизаторы и коммутаторы, чтобы ваши варианты и выбор могли быть сделаны с более четким представлением о различиях и приложениях каждого устройства.

В чем разница между маршрутизаторами и коммутаторами?

Существует различие между маршрутизаторами и коммутаторами с точки зрения их функций в сети. Маршрутизатор используется для соединения различных сетей и пересылает пакеты данных в соответствующие конечные точки. Практическим примером может служить подключение локальной сети (LAN) к Интернету через маршрутизатор. Наоборот, коммутатор функционирует в одной сети; он получает данные с компьютера, а затем отправляет их на принтеры и серверы. Маршрутизаторы и коммутаторы имеют взаимодополняющие функции. Маршрутизаторы управляют потоком данных, поступающих извне локальной сети, а коммутаторы отвечают за организацию обмена информацией между внутренними устройствами. Оба устройства полезны при построении сети из-за ценности, которую они добавляют к сети.

Основные функции маршрутизаторов и коммутаторов

Функции маршрутизатора:  

Связывает различные сети и маршрутизирует пакеты данных в сети и из них.  

Позволяет локальному сеть для общения с внешними сетями (интернет).  

Выполняет различные функции сетевой безопасности, межсетевых экранов и фильтрации трафика.  

Функции переключателя:  

Работает только в одной локальной сети (LAN), управляя потоком данных к подключенным устройствам и от них.  

Обеспечивает связь путем коммутации пакетов данных на основе адреса устройства.  

Снижает трафик компьютерных сетей за счет разделения перегрузки в регионе локальной сети.

Как маршрутизаторы и коммутаторы подключаются к сети

Архитектура современных компьютерных сетей основана на взаимодействии маршрутизаторов и коммутаторов для обеспечения связи в локальной сети (LAN), а также в Интернете. Типы устройств, включая принтеры и серверы, а также компьютеры, можно найти в одной компании. Обычной практикой является подключение этих устройств к сети с помощью коммутаторов. Каждому устройству в сети присваивается уникальный идентификатор, известный как номер управления доступом к среде (MAC). Коммутаторы могут отправлять пакеты данных на правильный MAC-адрес, что также минимизирует коллизии и обеспечивает эффективную работу сети.

Обязанность маршрутизатора — связать локальную сеть (LAN) с остальным миром через Интернет, обеспечивая расширенный доступ к внешним сетям. Маршрутизаторы также могут управлять трафиком данных внутри сети и за ее пределами с помощью адресов Интернет-протокола (IP). Например, в корпоративной среде маршрутизаторы обеспечивают обмен данными между различными филиалами через трафик Wide Area Network (WAN).

Для достижения эффективного распределения трафика и обеспечения масштабируемости маршрутизаторы и коммутаторы часто объединяются в иерархические сетевые структуры. Высокоскоростные маршрутизаторы соединены ядром коммутаторы и отвечают за управление магистральным трафиком при доступе Коммутаторы обеспечивают подключение для отдельных устройств. Этот многоуровневый подход гарантирует стратегические архитектурные требования к пропускной способности, задержке и избыточности, которые жизненно важны для критически важных для бизнеса приложений. VLSM (виртуальные локальные коммутируемые сети) также дополнительно повышают безопасность и производительность, разделяя трафик для других целей оптимизации. Было показано, что более продвинутые технологии, такие как современные конструкции коммутаторов и маршрутизаторов, способствуют увеличению пропускной способности до 35% в уже перегруженных сетях, что подчеркивает значимость этих компонентов в современных сетевых инфраструктурах.

Визуальное объяснение двух сетевых продуктов

1. Переключатели

При создании локальной вычислительной сети (LAN) коммутаторы являются мощными инструментами с точки зрения эффективности, масштабируемости, универсальности и безопасности. Каждый коммутатор работает на уровне 2 или канальном уровне модели OSI, что означает, что они используют MAC-адреса для определения того, на какое устройство должен быть переслан пакет данных. Современные коммутаторы способны обрабатывать мультигигабитный Ethernet, такой как 10GbE, что необходимо для таких приложений, как видеоконференции, онлайн-игры и даже облачные вычисления. Существуют усовершенствования коммутаторов уровня 3, которые обладают возможностями маршрутизации, которые сообщают о значительном сокращении узких мест в сети и улучшении общей производительности сети. 

Кроме того, управляемые коммутаторы поставляются с контролем QoS (качество обслуживания), зеркалированием портов и аналитикой, которые позволяют полностью контролировать сетевой трафик. Например, QoS позволяет маркировать определенные пакеты как высокоприоритетные, что приводит к меньшей задержке для таких приложений, как VoIP. Исследования показывают, что это, вероятно, сокращает время простоя на 25%, зарегистрированное в коммутаторах, которые не используют управляемые функции, по сравнению с теми, которые используют. 

2. Роутеры 

Маршрутизаторы выполняют очень важную задачу, позволяя отправлять пакеты данных в другие сети. Маршрутизаторы работают чаще всего и в основном на уровне 3 (сетевой уровень) модели OSI. Они позволяют локальным сетям взаимодействовать с внешней глобальной сетью (WAN). Современные маршрутизаторы, как было отмечено, предлагают расширенные функции, такие как поддержка протоколов для многопротокольной коммутации меток (MPLS) или протокола пограничного шлюза (BGP), что упрощает и улучшает масштабируемость маршрутизации в корпоративных сетях.

Новые данные показывают, что использование двух- и трехдиапазонных маршрутизаторов, которые используют диапазоны частот 2.4 ГГц и 5 ГГц, может увеличить пропускную способность беспроводной сети на целых 40%. Эти улучшения позволяют использовать высокую пропускную способность и устройствам, расположенным дальше от точки доступа, получать оптимальную производительность. Кроме того, более продвинутые технологии, такие как MU-MIMO (Multi-User, Multiple Input, Multiple Output), помогают маршрутизаторам более эффективно управлять несколькими соединениями, что выгодно для многих интеллектуальных устройств, используемых в современных домах и офисах.

Сравнительный анализ

В данной сети коммутаторы и маршрутизаторы называются взаимодополняющими устройствами, причем первые имеют дело с коммутаторами, фокусирующимися на работе в интрасети, а маршрутизаторы имеют дело с межсетевым взаимодействием. В то время как коммутатор увеличивает локальную скорость передачи данных в сети, маршрутизатор позволяет выбирать наиболее подходящий путь передачи данных через различные сети как локально, так и глобально. Таким образом, интеграция сложных функций обоих устройств приведет к созданию надежного высокопроизводительного сетевого решения корпоративного уровня, разработанного как для предприятий, так и для индивидуальных потребителей.

Как маршрутизаторы и коммутаторы работают вместе?

Сетевые функции и точки подключения

Маршрутизаторы и коммутаторы работают вместе для эффективной сетевой связи. Каждое устройство выполняет отдельную задачу в сочетании с другими для повышения общей производительности. Маршрутизаторы работают на уровне 2 (уровень канала передачи данных) модели OSI и должны ретранслировать кадры данных в пределах заданной локальной сети. Они находят MAC-адреса сетевых устройств и продолжают передавать локальные данные с минимальной задержкой и максимальной скоростью. С другой стороны, маршрутизаторы работают на уровне 3 (сетевой уровень), и их задача — маршрутизировать пакеты данных в разные сети и из них. Они получают данные, которые необходимо отправить, находят нужный IP-адрес назначения и открывают соответствующие каналы связи.

Дальнейшее развитие этих устройств дало им такие усовершенствования, как поддержка Virtual LAN (VLAN) в коммутаторах, что помогает управлять трафиком пользователей, и Dual Band Wi-Fi в маршрутизаторах, что улучшает беспроводные соединения и улучшает распределение полосы пропускания. Примером могут служить современные маршрутизаторы, которые могут поддерживать более двухсот одновременных соединений. Эта функция важна для компаний, которые полагаются на расширяемую и бесперебойную работу сети. Более того, добавление Quality of Service (QoS) на обоих устройствах помогает обслуживать чувствительные к задержкам приложения, такие как VoIP и видеоконференции, предоставляя им приоритетную полосу пропускания для уменьшения сбоев.

Интеграция коммутаторов и маршрутизаторов позволяет создавать сложные масштабируемые сетевые инфраструктуры, такие как кампусные сети или гибридные облака. Такая интеграция способствует эффективной сегментации домена вещания коммутаторами и широкополосному подключению через маршрутизаторы. Например, гигабитный коммутатор и многогигабитный маршрутизатор WAN значительно увеличат пропускную способность данных и снизят перегрузку сети в часы пик. Эти примеры подчеркивают необходимость синхронизации между устройствами для выполнения сложных сетевых требований.

Объяснение интеграции маршрутизатора и коммутатора

Интеграция маршрутизаторов и коммутаторов в топологию сети обеспечивает многочисленные стратегические преимущества в плане оптимизации и надежности. Современные маршрутизаторы с поддержкой Wi-Fi 6 или многогигабитными портами обеспечивают высокоскоростное подключение, способное передавать данные со скоростью до 9.6 Гбит/с по беспроводным сетям. В сочетании с коммутаторами уровня 2/3 эти конфигурации обеспечивают полную маршрутизацию трафика и пересылку данных на всех уровнях внутри устройств и подсетей.  

Коммутаторы, особенно управляемые, предлагают детальный контроль трафика на уровне подсети с помощью VLAN, качества обслуживания (QoS) и зеркалирования портов. VLAN повышают безопасность, разделяя трафик для разных отделов или групп, в то время как QoS позволяет приоритизировать критически важные приложения, такие как VoIP и видеоконференции, для повышения производительности в периоды пикового трафика. Известно, что промышленные коммутаторы имеют скорость объединительной платы более 400 Гбит/с, что обеспечивает предприятиям доступ без задержек к большим объемам данных.

Объединение современных коммутаторов с надежными маршрутизаторами позволяет организациям расширять свои сети, чтобы справиться с быстрым ростом. Например, маршрутизатор со встроенным коммутатором способен подключать сотни устройств, не влияя на скорость или стабильность сети. Кроме того, реализация протокола Spanning Tree Protocol (STP) обеспечивает избыточность данных цикла, предотвращая образование циклов данных и сводя к минимуму простои в критических бизнес-ситуациях. Такая реализация повышает эффективность организации, обеспечивая адаптивность к быстрым изменениям в технологиях и организационным потребностям.

Примеры реальных сетей

Инфраструктура Amazon Web Services (AWS) является примером надежной конструкции сети. Более 30 регионов и 100 зон доступности по всему миру позволяют легко получать доступ к различным приложениям и сервисам. AWS имеет глобальную сеть взаимосвязанных центров обработки данных с низкой задержкой, высокопроизводительными каналами связи и доступом к бесперебойному обслуживанию на всех континентах. Они также используют программно-определяемую сеть (SDN) и виртуализацию сетевых функций (NFV), что позволяет им выдерживать беспрецедентный спрос на свои сети, сохраняя при этом гибкость и надежность. Эффективное использование избыточных путей наряду с их отказоустойчивыми структурами гарантирует минимальное время простоя даже в наихудших сценариях.

Google также использует великолепные примеры, используя специально разработанный BBR (Bottleneck Bandwidth и Round-trip propagation time) Congestion Control вместе со своими оптическими волокнами. Эта настройка имеет основополагающее значение для поддержки более 8.5 миллиардов поисков в день. Прочность волоконно-оптической структуры обеспечивает непревзойденную производительность при одновременном повышении эффективности. Она позволяет таким сервисам, как YouTube и Google Cloud, постоянно предлагать беспрепятственный доступ миллионам пользователей одновременно.

Кроме того, сектор финансовых услуг предлагает уникальную мудрость, когда дело касается высокопроизводительного проектирования сетей. Для примера, Нью-Йоркская фондовая биржа (NYSE) управляет сетью с малой задержкой и точностью до наносекунды для целей высокочастотной торговли (HFT). Эта система использует коммутаторы с малой задержкой со сверхбыстрыми оптическими каналами связи и системами управления в реальном времени, которые гарантируют завершение пакетов данных и отсутствие задержек при сохранении целостности и точности транзакций. Эти примеры показывают, как конкретные оптимизированные сетевые проекты глубоко обеспечивают критически важные бизнес-функции в различных отраслях.

Что следует учитывать при покупке маршрутизаторов и коммутаторов

Описания и характеристики продукции

При оценке комбинации маршрутизатора и коммутатора я уделяю особое внимание показателям их производительности, масштабируемости и интеграции в текущую инфраструктуру. При проверке устройств в сети я учитываю ограничение полосы пропускания, плотность портов и пропускную способность, чтобы подтвердить требования к сети и потребности в будущем росте. Я рассматриваю требования к устройствам и критерии, такие как QoS, меры безопасности и простота управления системой, на предмет их соответствия основным приложениям. Привязка к поставщику и политики поддержки, а также соответствие отраслевым стандартам имеют решающее значение в моей оценке.

Требования к сети для семейного использования

При создании сетевой архитектуры для семьи существует компромисс между эксплуатационной эффективностью, масштабируемостью и стоимостью. Семьи, скорее всего, будут иметь высокоскоростной широкополосный интернет, чтобы обеспечить одновременное использование нескольких потоковых сервисов, видеоконференций, умного дома и игровых сервисов. Для домохозяйств с умеренным использованием обычно рекомендуется минимальная скорость широкополосного доступа в 100 Мбит/с; однако семьи с несколькими устройствами для потоковой передачи 4K или интенсивным использованием должны искать планы со скоростью 300 Мбит/с или более.

Чтобы адекватно удовлетворять растущие требования, технология Wi-Fi 6 (802.11ax) теперь стала обычным явлением, поскольку она обеспечивает более высокие скорости, большую емкость устройств и лучшую эффективность при одновременных подключениях, включая двух- и трехдиапазонные маршрутизаторы. Улучшенные маршрутизаторы Wi-Fi 6 являются обязательными для поддержания качества обслуживания для больших домохозяйств или тех, где одновременно работают несколько устройств.

Ethernet-порты для игровых консолей, ПК и потоковых устройств имеют решающее значение для обеспечения большей стабильности через проводные соединения. Чтобы гарантировать безопасность данных и конфиденциальности семьи, необходимо реализовать такие меры безопасности, как политики шифрования WPA3 и регулярные обновления прошивки. Наконец, для поддержания надежных соединений по всему дому и устранения мертвых зон в больших помещениях необходимо обеспечить бесшовное покрытие с помощью ячеистых систем или расширителей Wi-Fi.

Выбор профессионального сетевого оборудования

При выборе профессиональных сетевых устройств важно обращать внимание на передовые и готовые к будущему функции подключения. Примером этого является добавление Wi-Fi 6 (802.11ax). Wi-Fi 6 эффективнее Wi-Fi 5. Он имеет меньшую задержку, лучшую поддержку для гораздо большего количества устройств и может достигать до 9.6 Гбит/с в теоретической скорости, что позволяет использовать его в очень требовательных условиях, таких как потоковая передача 4K/8K, онлайн-игры и интеграция с умным домом. 

В сильно перегруженных средах с плотным размещением устройств технологии MU MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) позволяют нескольким устройствам одновременно обслуживать одни и те же данные, минимизируя узкие места в загруженных сетях. Функциональность Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) назначает каналы более эффективно для меньших пакетов на большем количестве устройств, повышая их производительность.

Эксперты по сетям не должны упускать из виду настройки QoS (качество обслуживания), которые расставляют приоритеты и выделяют полосу пропускания критически важным устройствам и приложениям, максимизируя эффективность сети в пиковые периоды. Кроме того, для обеспечения улучшенного покрытия ячеистые сети допускают расширение и бесшовное масштабирование. Ячеистые узлы с поддержкой Wi-Fi 6 обеспечивают сильный сигнал на больших площадях, гарантируя лучшее использование. Что касается проводных соединений, то порты Ethernet 2.5G и 10G становятся все более распространенными и обеспечивают более быстрые соединения для продвинутых пользователей, таких как геймеры, создатели контента и предприятия, которые имеют дело с большими объемами передачи данных. Более того, возможности Power over Ethernet (PoE) для IP-камер и точек доступа помогают снизить сложность установки и улучшить энергопотребление за счет питания устройств по одному кабелю.  

И последнее, но не менее важное: безопасность остается основой для профессиональных решений. WPA3 является примером более продвинутого метода шифрования, который наряду с другими мерами гарантирует повышенную защиту от кибератак. Современное оборудование безопасности также должно включать системы обнаружения вторжений (IDS), брандмауэры и поддержку виртуальных частных сетей (VPN) для укрепления конфиденциальности в современных сетях.

Устранение распространенных неполадок маршрутизаторов и коммутаторов

Проблемы с соединением между устройствами

При устранении проблем, связанных с подключением устройств, следует рассмотреть несколько возможных проблем. Частой проблемой являются неправильно настроенные параметры IP-адреса. Устройства в одной сети должны находиться в одном диапазоне подсети, чтобы обеспечить связь. Например, устройство с IP-адресом 192.168.1.5 не может быть подключено к устройству с IP-адресом 192.168.0.10, если они оба не имеют разрешающей маски подсети, например 255.255.0.0. Эти соображения можно смягчить путем правильной настройки имплантированных настроек в сети фирмы. 

Другим распространенным источником проблем, связанных с подключением, является устаревшая прошивка, применяемая к маршрутизаторам или коммутаторам. Производители выпускают обновления прошивки для исправления ошибок, добавления функциональности или улучшения предоставляемой информации. Чтобы обеспечить соответствие устройства текущим требованиям, необходимо получить и проверить все последние обновления. Часто особое внимание следует уделять монтажу интерфейсной платы камеры. Неисправные кабели Ethernet или неисправные порты на маршрутизаторах или коммутаторах могут остановить поток информации. Для этих целей рекомендуется использовать тестеры кабелей и светодиоды портов в качестве диагностических ресурсов для обнаружения указанных проблем.

Сбой связи между устройствами может также быть результатом узких мест в сети или ограничений ресурсов устройств. Для сред с высоким трафиком маршрутизаторы и коммутаторы могут быть настроены с параметрами качества обслуживания (QoS), способными приоритизировать критические пакеты данных для обеспечения эффективной связи для жизненно важных устройств. Кроме того, соединение между устройствами может быть затронуто беспроводными помехами. Помехи уменьшаются, а надежность повышается за счет использования менее загруженных каналов Wi-Fi или переключения на двух- или трехдиапазонные маршрутизаторы.

Наконец, проверьте брандмауэры и протоколы безопасности на предмет потенциально конфликтующих настроек. Из-за слишком строгих политик брандмауэры или системы предотвращения вторжений могут непреднамеренно препятствовать жизненно важной коммуникации. Важно изменить правила, установленные на маршрутизаторе и других устройствах, разрешив соответствующие данные для улучшения доступности. Большинство проблем с подключением можно решить, методично устраняя факторы, выделенные выше, с устройствами, конкурирующими за подключение.

Проблемы конфигурации маршрутизатора

Среди множества технических проблем, с которыми сталкивается конфигурация маршрутизаторов, есть влияние, которое она оказывает на производительность сети, уровень безопасности и расширяемость, все из которых более выражены в многогранных настройках. Проблема, с которой сталкиваются многие, связана с неправильно выделенными схемами IP-адресов, такими как перекрытие частных диапазонов IP-адресов или отсутствие подсетей в больших сетях. Неправильно рассчитанная схема создаст проблемы с распознаванием набора, включая соглашение, отключение или связь устройств. Отчеты из другого сектора говорят о том, что наблюдается рост использования IPv6 по мере сокращения предложения адресов IPV4, но это также добавляет больше проблем в систему при попытке сетей IPv4.

Еще одной критической проблемой является неконтролируемое управление настройками сетевой безопасности. Злоумышленники могут использовать слабые пароли, пары имя пользователя/пароль по умолчанию и отсутствие механизмов шифрования, таких как WPA3, в беспроводных сетях для маршрутизаторов. Они также могут извлечь выгоду из списков управления доступом к командам, которые есть у маршрутизаторов, что приводит к удаленной настройке динамических маршрутизаторов и их поддерживающей инфраструктуры. Более широкое использование удаленных рабочих инструментов и сетей увеличило потребность в надежных конфигурациях VPN, но неправильная настройка VPN в соединениях, логике или разрешениях, как правило, затрудняет или полностью останавливает работу важных сетей.

Хотя настройки QoS были предназначены для лучшего управления сетевыми ресурсами, они также могут привести к сложностям конфигурации. Дисбаланс в политиках QoS, таких как политика избыточного предоставления и деприоритезации, может исключать приоритетность определенного фундаментального трафика, что приводит к задержке в потоках для вызовов VoIP и видеовызовов. Более новые исследования подчеркивают, что политики для приоритезации трафика должны быть сформулированы так, чтобы избежать засорения слишком большим количеством сигналов, особенно с учетом того, что устройства IoT ухудшают ситуацию с доступной полосой пропускания.

Наконец, проблемы с совместимостью программного обеспечения и прошивки продолжают оставаться проблемой. Неполные обновления прошивки маршрутизатора или их отсутствие могут привести к появлению ошибок или проблем несовместимости с информационным оборудованием и протоколами. Исследования показывают, что поддержание политик в отношении обновлений прошивки снижает вероятность многих нарушений почти на 80%, однако большое количество сетей по-прежнему функционируют в устаревших системах из-за игнорируемых политик надзора. Решение этих проблем требует сочетания инженерных навыков, надзора и применения надлежащих политик для обеспечения непрерывности услуг.

Видеоресурсы и обучающие материалы

Лучшие объяснения YouTube с транскриптами

Как понять перегрузку сети и QoS

• Канал: Сетевое направление
• Аудитория: 2.5 млн+
• Описание: В этом видео рассматривается суть качества обслуживания (QoS) и его роль в управлении сетевым трафиком. В нем объясняется, как управлять критически важными потоками данных для снижения задержек для приложений VoIP и видеоконференций. В транскрипте содержатся подробные инструкции по настройке протоколов QoS на различных моделях маршрутизаторов, которые очень популярны.
• Ключевой вывод: видео демонстрирует, что правильно настроенный QoS может сократить скачки задержки на 30% и более, что впечатляет для приложений с высокими требованиями.

Более эффективное управление обновлениями прошивки

• Канал: Практический нетворкинг
• Аудитория: 1.1 млн+
• Описание: В этом руководстве объясняется, как выполнять обновления прошивки на домашних и корпоративных маршрутизаторах. В стенограмме объясняется, как планировать обновления, обнаруживать несовместимости и проверять работоспособность устройства после обновления.
• Ключевой вывод: согласно видео, автоматизация обновлений прошивки приводит к сокращению времени простоя сети в управляемых средах примерно на 50%.

Управление пропускной способностью и интеграция с устройствами IoT

• Канал: Tech World EDU
• Аудитория: 850 тыс.+
• Описание: Это видео призвано решить проблему объединения устройств IoT в существующие сети без использования слишком большой полосы пропускания. В стенограмме освещаются такие методы, как изоляция трафика IoT через VLAN для уменьшения помех с другими устройствами.
• Ключевой вывод: продемонстрированные методы могут улучшить распределение полосы пропускания, при этом один из примеров демонстрирует снижение перегрузки сети на 40% в периоды пиковой нагрузки.

Эти материалы содержат пошаговые руководства вместе с тщательно детализированными расшифровками, призванными помочь как новичкам, так и экспертам в улучшении функциональности сети на основе надежной технической стратегии.

Видеокомментарии и обзоры экспертов

Эксперты по оптимизации сети оценили практические идеи, подчеркнутые в видеороликах, отметив их важность для современных проблем отрасли. Например, обсуждение автоматизации обновлений прошивки получило похвалу за решение важной проблемы с администрированием сети. Недавние исследования подтверждают утверждения видеоролика, утверждая, что при правильной настройке автоматизированные обновления могут устранить до 70% проблем совместимости устройств в многовендорных настройках.

Также эффективным в решении отраслевых стандартов является то, насколько четко авторы объясняют VLAN для интеграции устройств IoT. Уважаемые технические публикации сообщают, что управление трафиком IoT с помощью VLAN не только помогает уменьшить помехи, но и снижает среднюю задержку в сети на 25% в пиковые периоды. Более того, продемонстрированная оптимизация полосы пропускания в реальных исследованиях была связана с сокращением эксплуатационных расходов, при этом документы сообщают о снижении расходов на периферийную сетевую инфраструктуру более чем на 15%.

Видеоролики органично объединяют практические приложения с основополагающими концепциями, что делает их чрезвычайно полезными для достижения надежности и эффективности в сетях, реагирующих на меняющиеся потребности современной инфраструктуры.

Оригинальный контент для понимания сети

Балансировка сетевой нагрузки — это метод, используемый для распределения входящего трафика между несколькими серверами, чтобы системные ресурсы использовались оптимально, задержки были сведены к минимуму, а надежность сохранялась. Основное внимание уделяется балансировке нагрузки на серверы, чтобы ни один сервер не был перегружен, что привело бы к снижению производительности или простоям сервера. 

Преимущества включают в себя превосходную масштабируемость производительности для удовлетворения дополнительного трафика, улучшенную отказоустойчивость приложений и высокую доступность. Циклическое планирование, наименьшее количество подключений и хэш IP — вот некоторые из стратегий, каждая из которых подходит для определенного сценария в зависимости от тенденций трафика и настроек сервера.

Использование балансировщика нагрузки, как аппаратного, так и программного, оптимизирует сеть, динамически управляя сетевым спросом посредством перенаправления трафика на основе потребностей инфраструктуры в реальном времени. Это обеспечивает бесперебойный опыт для пользователей.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Каковы принципиальные различия между маршрутизаторами и коммутаторами в сетевых технологиях?

A: Маршрутизаторы и коммутаторы имеют различные функциональные возможности из-за их работы на разных уровнях OSI. Коммутатор работает на уровне 2, уровне канала передачи данных, и в сети соединяет устройства, пересылая данные с использованием MAC-адресов. Маршрутизаторы работают на уровне 3, сетевом уровне, и отличаются тем, что они подключаются к разным сетям, используя IP-адреса для поиска наилучшего маршрута для пакета данных. Маршрутизаторы обеспечивают больший объем сетевой топологии по сравнению с коммутаторами и образуют основную сеть, в которой соединены несколько сетей. Другие функции, выполняемые маршрутизаторами, которые отличаются от функций коммутаторов, — это предоставление возможностей брандмауэра, NAT и подключение к Интернету.

В: Чем обработка и просмотр данных коммутатором отличаются от обработки и просмотра данных маршрутизатором? 

A: Коммутатор работает на уровне 2 модели OSI и обрабатывает данные в виде кадров и MAC-адресов. Каждый коммутатор имеет таблицу MAC-адресов и пересылает данные только на определенный порт, к которому подключено устройство назначения. Эта технология Plug-and-Play улучшает локальные сети. С другой стороны, маршрутизатор работает на уровне 3 и рассматривает данные как пакеты с IP-адресами. Маршрутизаторы проверяют IP-адрес, ищут его в своей таблице маршрутизации и выбирают наиболее оптимальный маршрут для отправки пакета через различные маршруты и сети. При таком видении сети маршрутизаторы могут соединять отдельные сети. Это похоже на то, как можно смотреть на мир на YouTube, он заполнен множеством подключенных каналов.

В: Может ли маршрутизатор заменить коммутатор в домашней сети?

A: Хотя домашние маршрутизаторы оснащены встроенным коммутатором, обычно с четырьмя портами, автономный маршрутизатор не может полностью взять на себя роль коммутатора в более сложных установках. Дополнительные коммутаторы требуются, если количество подключаемых устройств превышает порты, доступные на вашем маршрутизаторе. Маршрутизаторы предназначены для соединения различных сетей и предоставления доступа в Интернет, в то время как коммутаторы оптимизируют подход к локальным сетям, содержащим множество устройств. Сочетание обоих устройств обеспечивает наилучшую производительность, а также гибкость для доступа и просмотра ресурсов, как локальных, так и интернет-ресурсов, доступных в домашней сети.

В: Какие факторы следует учитывать при выборе маршрутизатора или коммутатора для моих сетей?

A: Принимая решения, примите во внимание: 1) размер и охват сети — коммутаторы соединяют несколько устройств в одном месте, маршрутизаторы соединяют разные сети, 2) подключение к Интернету является необходимостью — маршрутизаторы необходимы для доступа в Интернет, 3) потребности в безопасности — маршрутизаторы обеспечивают защиту брандмауэром, 4) уровень сложности сети — для более крупных сетей может потребоваться и то, и другое, 5) бюджетные ограничения — оборудование корпоративного класса стоит дороже, но работает лучше, и 6) будущий рост — рассмотрите возможность расширения на раннем этапе. Создатели контента, которые регулярно загружают оригинальный контент, должны обеспечить достаточную пропускную способность с помощью надлежащего сетевого оборудования, что крайне важно для соблюдения сроков.

В: Чем управляемые коммутаторы отличаются от неуправляемых и когда они мне могут понадобиться?

A: Управляемые коммутаторы допускают многочисленные параметры конфигурации для расширенных функций, таких как VLAN, QoS портов, зеркалирование портов и расширенный сетевой мониторинг, — все это дает представление о производительности сети. С другой стороны, неуправляемые коммутаторы — это базовые устройства plug-and-play, которые не предлагают параметров конфигурации. Управляемый коммутатор подходит, когда требуется контроль на гораздо более тонком уровне относительно сетевого трафика, безопасности и производительности, особенно в более продвинутых архитектурах. Создатели оригинального контента и предприятия, управляющие конфиденциальной информацией, используют преимущества управляемых коммутаторов, поскольку они могут назначать обработку определенных типов трафика и улучшения безопасности.

В: Какие факторы производительности следует учитывать при сравнении маршрутизаторов и коммутаторов?  

A: Что касается оценки производительности, имейте в виду: 1) Задержка — в большинстве случаев коммутаторы будут иметь меньшую задержку, чем маршрутизаторы, поскольку им не нужно работать на более высоких сетевых уровнях, 2) Корпоративные коммутаторы имеют максимальную пропускную способность, измеряемую в битах в секунду, 100 Гбит/с, 3) Плотность соединений и количество портов — в большинстве случаев они больше для коммутаторов, 4) Возможности обработки — маршрутизаторам требуется более мощная обработка из-за характера задач, которые они выполняют при маршрутизации, 5) Функции управления трафиком — контроль обслуживания, предоставляемого подчиненным потокам трафика, где большее значение уделяется видеоконференцсвязи по сравнению с простой телефонией по протоколу Интернета (IP), делает потоковую передачу и загрузку контента необходимыми. Эти вышеупомянутые показатели производительности оказывают сильное влияние на скорость потоковой передачи и загрузки.

В: Чем отличается реализация безопасности на маршрутизаторе и коммутаторе? 

A: Маршрутизаторы реализуют безопасность периметра с помощью брандмауэров, NAT (скрытие внутренних IP-адресов), поддержки VPN и списков контроля доступа, которые позволяют фильтровать трафик между различными сетями. Они защищают вашу сеть, отслеживая входящий и исходящий трафик вашей сети. Коммутаторы обеспечивают безопасность с помощью VLAN (виртуальных локальных сетей), которые вырезают части данных, безопасности портов, которая отключает доступ с несанкционированных устройств, управления широковещательным штормом и фильтрации MAC-адресов. Чтобы достичь максимальной безопасности на любом устройстве для делового или личного использования фирменного контента, оба должны быть правильно настроены.

В: Как маршрутизаторы и коммутаторы работают вместе в контексте экосистемы умного дома?  

A: В контексте технологии умного дома маршрутизаторы и коммутаторы образуют дополнительную сетевую инфраструктуру. Маршрутизатор обеспечивает соединение между домашней сетью и Интернетом, а также Wi-Fi для мобильных устройств. С другой стороны, коммутаторы обеспечивают дополнительные проводные соединения с другими устройствами, которым требуется стабильное соединение, такими как умные телевизоры, игровые консоли и системы домашней безопасности. Такая интеграция обеспечивает надежность и облегчает бесперебойную потоковую передачу сервисов, где вы смотрите мир на YouTube, онлайн-игры, автоматизацию умного дома и другие виды деятельности. В больших домах несколько коммутаторов могут быть подключены к одному маршрутизатору, который служит центральной точкой управления, создавая зоны подключения для обеспечения оптимальной производительности сети по всему дому.

Справочные источники

1. Современные подходы к мониторингу энергопотребления в маршрутизаторах и коммутаторах высокого класса

• От: А. Вишванат и другие
• Дата публикации: Июль 8th, 2014
• Опубликовано в: Журнал IEEE по избранным направлениям в области коммуникаций  

Основные моменты:

• В данном исследовании авторы предложили уникальную методологию расчета энергоэффективности интернет-устройств на уровне детализации обработки пакетов и операций хранения и пересылки (на уровне байтов), а также разработали новую модель энергопотребления для достижения того же результата.
• Кроме того, анализ различных типов маршрутизаторов и коммутаторов подтверждает обоснованность заявленных результатов, позволяя усовершенствовать сравнительный анализ маршрутизаторов и коммутаторов с точки зрения энергоэффективности, ориентированный на будущие поколения интернет-устройств.

Подход:

• Авторы разработали модель, с помощью которой они пытаются протестировать диапазон потребления энергии различными типами маршрутизаторов и коммутаторов, чтобы определить измерение энергоэффективности.Вишванат и др., 2014, стр. 1524-1532).

2. Поведенческие стратегии обнаружения угроз безопасности для коммутаторов и маршрутизаторов центров обработки данных

• Авторы: Р. Кришнан и др.
• Дата публикации: 30 июня 2014
• Конференция: Семинары 2014-й Международной конференции IEEE 34 по распределенным вычислительным системам

Выводы: 

• В исследовании рассматриваются недорогие механизмы обнаружения угроз безопасности на основе поведения коммутаторов и маршрутизаторов уровней 2–4. 
• Это также подчеркивает необходимость усиления безопасности за счет использования существующих подходов без существенных дополнительных затрат.

Дизайн исследования: 

• Авторы провели обзор литературы и сравнительное исследование различных подходов к обнаружению и их практической применимости в средах центров обработки данных (Кришнан и др., 2014, стр. 82–87).

3. Обеспокоенность по поводу энергопотребления коммутаторов и маршрутизаторов следующего поколения

• От: С. Алексич
• Опубликовано: 22 июня 2008
• В: Международная конференция по прозрачным оптическим сетям 2008 г.

Основные вклады:

• В центре внимания обсуждения — растущие потребности в энергопотреблении высокопроизводительных электронных маршрутизаторов, а также рассмотрение того, как некоторые из этих функций смягчаются с помощью технологий оптической коммутации.
• Особое внимание уделяется анализу многочисленных конструкторских и технологических решений по снижению энергопотребления при высокоскоростной передаче данных.

Методология:

• Автор изучил различия между различными архитектурами узлов и стратегиями коммутации с точки зрения их энергопотребления и эффективности работы (Алексич, 2008, стр. 194–198).

4. YouTube

5. Маршрутизатор (вычислительная техника)