Phân biệt bộ định tuyến (Router) và bộ chuyển mạch (Switch) trong hệ thống mạng

Thảo luận trong 'Basic Network' bắt đầu bởi huongvstar, 26/3/18.

  1. huongvstar

    huongvstar Member

    Sự khác biệt chính giữa bộ định tuyến và bộ chuyển mạch trong mạng TCP / IP là Bộ chuyển mạch chủ yếu có chức năng cung cấp kết nối Lớp 2 và Bộ định tuyến cung cấp kết nối Lớp 3 (như được mô tả trong mô hình lớp OSI).

    [​IMG]​

    Điều đó có nghĩa là các thiết bị chuyển mạch cho phép các máy tính giao tiếp miễn là chúng ở trên một mạng chung (ví dụ: trên Mạng cục bộ - LAN).

    Các bộ định tuyến cho phép các mạng khác nhau nói chuyện với nhau và cũng cho phép giao tiếp giữa các máy chủ khác nhau ngay cả khi chúng được kết nối với các mạng riêng biệt và ở xa.

    Trong bài viết này, chúng ta cũng sẽ thảo luận về các thiết bị chuyển mạch Lớp 3 (có một số chức năng chồng chéo với bộ định tuyến Lớp 3) và mô tả những điểm giống và khác nhau giữa thiết bị chuyển mạch Lớp 3 và Bộ định tuyến.

    Trước tiên chúng ta hãy xem một sơ đồ mạng mô tả một cấu trúc liên kết phổ biến được tìm thấy trong các mạng doanh nghiệp. Sơ đồ sẽ giúp ích cho chúng ta khi so sánh các thiết bị chuyển mạch L2 / L3 và Bộ định tuyến.

    [​IMG]​

    Chức năng chuyển mạch lớp 2

    Loại Switch phổ biến nhất là Switch Lớp 2 chỉ hoạt động trên Lớp 2 của mô hình OSI (Lớp liên kết dữ liệu). Ngoài ra còn có các thiết bị chuyển mạch tiên tiến có thể hoạt động ở cả Lớp 2 và Lớp 3 của mô hình OSI. Chúng được gọi là thiết bị chuyển mạch Lớp 3 như chúng ta sẽ thảo luận ở phần sau.

    Hãy mô tả một kịch bản giao tiếp được đơn giản hóa giữa hai máy tính trên cùng một Switch Lớp 2 để hiểu chức năng của nó.

    Khi một máy tính A muốn giao tiếp với một máy tính B khác trong mạng TCP / IP, nó sẽ gửi một yêu cầu ARP để tìm ra địa chỉ MAC của máy chủ đích B. Hãy nhớ rằng máy tính A biết địa chỉ IP của máy tính B nhưng không không biết chính xác cách tiếp cận máy tính đó (nó không biết địa chỉ MAC của nó).

    Yêu cầu ARP được phát tới tất cả các máy tính khác trên switch và đặt một câu hỏi: “Này, tôi muốn giao tiếp với máy tính có địa chỉ IP a.b.c.d. Địa chỉ MAC của máy tính này là gì? ”

    Nếu máy tính B tình cờ ở trên cùng một chuyển mạch (hoặc miền quảng bá Lớp 2) với máy tính A, nó sẽ trả lời ARP và cung cấp địa chỉ MAC của nó cho máy tính A. Mặt khác, nếu máy tính B không ở trên cùng Lớp 2 với máy tính A, bộ định tuyến sẽ trả lời và cung cấp địa chỉ MAC của chính nó cho máy tính yêu cầu.

    Một máy tính được kết nối với một Switch, cùng với các máy tính và giao diện khác trên cùng một Switch, tạo nên một miền quảng bá Lớp 2.

    Để làm cho mọi thứ dễ dàng hơn, hãy nghĩ về một miền quảng bá như một kết nối Mạng cục bộ (LAN). Switch tìm hiểu tất cả các địa chỉ MAC của tất cả các máy được kết nối với nó và cũng biết cổng vật lý nào mà nó có thể tiếp cận mọi địa chỉ MAC.

    Bộ chuyển mạch cho phép chúng ta có khả năng chia nhỏ các miền quảng bá này. Quá nhiều máy tính trên một miền quảng bá có thể dẫn đến một lượng lớn lưu lượng truyền phát không phải là lý tưởng cho một mạng.

    Điều này có thể gây ra độ trễ mà nếu không được chọn có thể gây ra tình trạng ngừng hoạt động và mất dịch vụ. Các thiết bị chuyển mạch có khả năng chọn mạng LAN mà một giao diện thuộc về, nghĩa là nó thuộc về miền quảng bá nào.

    Chúng ta thực hiện điều này bằng cách tạo mạng LAN ảo hoặc VLANS. Một bộ chuyển mạch duy nhất có thể có hàng nghìn VLAN chạy cùng một lúc.

    Vấn đề mà switch gặp phải là khi chúng tách các máy chủ thành các VLAN khác nhau, chúng không thể cho phép các thiết bị giao tiếp giữa các VLAN trừ khi switch có chức năng Layer3. Đây là nơi mà các bộ định tuyến hoặc bộ chuyển mạch L3 xuất hiện trong hình.

    Chức năng chuyển mạch lớp 3

    Chuyển mạch Lớp 3 là một thiết bị kết hợp hoạt động ở cả Lớp 2 và Lớp 3 của mô hình OSI.

    Nghĩa là, Switch Lớp 3 chuyển tiếp các khung ethernet giữa các cổng nhưng cũng có thể đưa ra quyết định định tuyến dựa trên bảng định tuyến và địa chỉ IP Lớp 3.

    Hãy xem một ví dụ:

    Giả sử chúng ta có một Switch Lớp 2 có 3 VLAN khác nhau được cấu hình trên đó. Nếu một máy tính trên VLAN 2 muốn giao tiếp với một máy tính trên VLAN 3 (thuộc một mạng con Lớp 3 khác) thì Switch L2 không thể định tuyến lưu lượng giữa các VLAN.

    Bây giờ, giả sử chúng ta có một Switch Layer3 với 3 VLAN khác nhau. Giờ đây, loại Switch này cũng có thể cung cấp định tuyến giữa các VLAN của nó vì nó có kiến thức về các mạng con và địa chỉ IP Lớp 3 và có thể định tuyến các gói giữa các phân đoạn này.

    Như được hiển thị trên sơ đồ trên, một Switch Lớp 3 có thể kết nối trực tiếp các máy tính với nó và cũng có các Switch Lớp 2 khác được kết nối để cung cấp định tuyến giữa các VLAN (định tuyến giữa các vlan).

    Chức năng của bộ định tuyến

    Bộ định tuyến cho phép các mạng LAN hoặc mạng khác nhau giao tiếp với nhau. Bên trong bảng định tuyến, được lưu trong bộ nhớ của bộ định tuyến, thiết bị có thông tin chi tiết về tất cả các mạng mà nó biết và cách đến đó.

    Như được minh họa trên sơ đồ trên, các Switch mạng hầu hết tồn tại trên mạng LAN nội bộ để cung cấp kết nối ethernet đến các máy tính nội bộ và VLAN.

    Mặt khác, bộ định tuyến thường được kết nối với biên để cung cấp ranh giới giữa mạng LAN nội bộ và thế giới WAN bên ngoài (ví dụ: Internet hoặc mạng WAN khác).

    Bảng định tuyến được xây dựng động (sử dụng giao thức định tuyến động) hoặc tĩnh (tức là quản trị viên định cấu hình các tuyến tĩnh trên thiết bị).

    Khi bộ định tuyến nhận được một gói tin cần đến một IP đích nhất định, nó sẽ tìm trong bảng định tuyến của nó để tìm một sự trùng khớp. Khi tìm thấy kết quả trùng khớp, bộ định tuyến sẽ xem cổng bước tiếp theo dành cho IP đích đó là gì và gửi gói tin ra giao diện vật lý hoặc logic thích hợp.

    Nếu có hai thiết bị, giả sử một máy tính và một máy in, với IP trong một mạng con chung trong văn phòng thì chỉ cần một Switch để chúng giao tiếp. Có thể đặt chúng trên một VLAN chung và chúng có thể gửi lưu lượng truy cập trực tiếp.

    Nhưng giả sử chúng ta cần máy tính của mình để in thứ gì đó ở một văn phòng ở xa ngoài một máy in nằm trong một mạng khác. Khi đó sẽ cần một bộ định tuyến có thể lấy các gói từ máy tính của chúng ta và biết nơi hướng chúng đến một IP trong một mạng con riêng biệt.
    [​IMG]​

    Bộ định tuyến & Switch Layer 2

    Tóm lại, thiết bị chuyển mạch cho phép các thiết bị giao tiếp trên một mạng chung cũng như cho phép chúng ta chia các mạng đó thành các miền quảng bá nhỏ hơn. Một Switch học tất cả địa chỉ MAC của tất cả các máy tính được kết nối với nó để chuyển lưu lượng truy cập giữa các máy tính trong Lớp 2.

    Mặt khác, bộ định tuyến cho phép chúng ta có khả năng lấy các mạng khác nhau và chuyển lưu lượng truy cập cho nhau trong Lớp 3. Bộ định tuyến xây dựng bản đồ (được gọi là “bảng định tuyến”) để biết cách truy cập các mạng khác và hoạt động như “cảnh sát giao thông” để chỉ dẫn nơi cần đến gửi các gói tin để đến các điểm đến xa.

    Bộ chuyển mạch L2 cũng có một số điểm khác biệt về phần cứng so với Bộ định tuyến. Switch kết nối chỉ sử dụng các cổng Ethernet (ví dụ: RJ45 điện, cổng gigabit sợi quang, v.v.) để kết nối máy tính với mạng. Mặt khác, bộ định tuyến có thể có nhiều loại cổng khác nhau như ADSL, cáp, cáp quang, quay số, v.v. (bao gồm cả Ethernet).

    Bộ định tuyến & chuyển mạch lớp 3

    Như đã đề cập ở phần đầu của bài viết này, một Switch có thể là Lớp 2 (phổ biến nhất) hoặc Lớp 3. Switch lớp 3 cũng có thể cung cấp chức năng định tuyến ngoài chức năng Lớp 2 thuần túy.

    Bây giờ chúng ta đã có ý tưởng chung về từng thiết bị, hãy cùng kiểm tra và so sánh một số điểm giống và khác nhau giữa Bộ chuyển mạch và Bộ định tuyến L3.

    Điểm tương đồng

    Cả hai thiết bị đều có một bảng định tuyến để quyết định cách mỗi gói IP sẽ được chuyển tiếp qua thiết bị.

    Cả hai đều xem xét địa chỉ IP đích có trong mỗi tiêu đề gói và sau đó xem xét bảng định tuyến của chúng, bảng này cung cấp thông tin liên quan đến nơi mỗi mạng đích có thể được tiếp cận.

    Để xây dựng bảng định tuyến của chúng, cả bộ chuyển mạch L3 và Bộ định tuyến đều hỗ trợ các giao thức định tuyến động như OSPF, RIP, v.v. hoặc các tuyến được định cấu hình tĩnh.

    Hơn nữa, cả hai thiết bị đều có thể thực thi kiểm soát lưu lượng đến các gói (thường là với Danh sách kiểm soát truy cập ACL) để cho phép hoặc chặn lưu lượng giữa các mạng. Các danh sách kiểm soát truy cập này thường có thể hoạt động lên đến TCP lớp 4, theo đó chúng cũng có thể kiểm soát lưu lượng ở cấp cổng (ví dụ: cho phép lưu lượng truy cập tới IP 5.5.5.5 tại cổng 443).

    Điểm khác biệt

    Sự khác biệt chính giữa bộ chuyển mạch L3 và bộ định tuyến là Bộ định tuyến hỗ trợ các loại giao diện WAN khác nhau, trong khi bộ chuyển mạch bao gồm nhiều cổng Ethernet (chẳng hạn như cổng điện RJ45 hoặc cổng cáp quang đa Gigabit).

    Mặt khác, bộ định tuyến có thể hỗ trợ nhiều giao diện WAN khác nhau như Cáp quang, ADSL, Cáp, ATM, Frame Relay, Điện Ethernet, v.v.

    Hơn nữa, hiệu suất chuyển tiếp của bộ chuyển mạch cao hơn nhiều so với bộ định tuyến vì bộ chuyển mạch sử dụng chip ASIC phần cứng để thực hiện chuyển tiếp gói tin trong khi bộ định tuyến thường sử dụng định tuyến phần mềm (ngoại trừ một số bộ định tuyến cao cấp).

    Mặc dù thiết bị chuyển mạch Lớp 3 có thể cung cấp chức năng định tuyến cơ bản (giống như bộ định tuyến), nhưng điều này chỉ có trên các kết nối vật lý Ethernet (mạng LAN) trong cấu trúc liên kết hình sao.

    Mặt khác, bộ định tuyến hỗ trợ các tính năng mạng nâng cao hơn như QoS (chất lượng dịch vụ cho lưu lượng truy cập), kết thúc đường hầm (ví dụ: GRE hoặc IPSEC cho VPN), Dịch địa chỉ mạng (NAT), các giao thức định tuyến nâng cao như BGP, v.v.

    Các trường hợp sử dụng cho chuyển mạch lớp 3

    Thiết bị chuyển mạch lớp 3 chủ yếu được sử dụng trong các mạng LAN, trong các trung tâm dữ liệu và trong các mạng nội bộ lớn của công ty để cung cấp định tuyến giữa các VLAN.

    Do mật độ cổng lớn, chúng có thể chứa nhiều máy chủ nội bộ và hoạt động ở tốc độ rất cao như Gigabit, 10 Gigabit, v.v.

    Nếu bạn muốn phân đoạn một mạng LAN nội bộ lớn thành nhiều VLAN và cung cấp định tuyến giữa chúng, chuyển mạch L3 là lý tưởng cho tình huống như vậy.

    Các trường hợp sử dụng cho Bộ định tuyến

    Trường hợp sử dụng chính của bộ định tuyến là kết nối WAN như đã thảo luận ở trên. Đặc biệt nếu bạn muốn cung cấp dự phòng WAN hoặc dự phòng truy cập Internet, một bộ định tuyến là lý tưởng để kết nối với nhiều mạng WAN và để định tuyến chuyển đổi dự phòng và cân bằng tải bằng BGP chẳng hạn.

    Bảng so sánh

    Hãy xem so sánh giữa hai thiết bị.

    [​IMG]​

    Một số ví dụ về mô hình bộ định tuyến

    Các bộ định tuyến có thể được phân biệt bằng nhiều thông số kỹ thuật và tính năng khác nhau. Ví dụ: số lượng và loại giao diện mạng (chủ yếu là WAN và LAN), hiệu suất phần cứng (ví dụ: chúng có thể xử lý bao nhiêu gói mỗi giây), các tính năng phần mềm (ví dụ: chúng hỗ trợ giao thức định tuyến nào), v.v.

    Trong các danh mục, chúng ta có bộ định tuyến gia đình, bộ định tuyến doanh nghiệp, mô hình doanh nghiệp, mô hình ISP, v.v.

    Một số nhà cung cấp bộ định tuyến:

    Home Routers:
    Small-Medium Business Routers:
    Enterprise Routers
    Một số ví dụ về mô hình chuyển mạch (Switch)

    Các thiết bị chuyển mạch chủ yếu được phân biệt bởi các tính năng phần cứng và quan trọng nhất là các cổng giao diện vật lý của chúng. Hầu như tất cả các thiết bị chuyển mạch hiện đại đều hỗ trợ ít nhất cổng Gigabit ethernet ngay cả trên các mô hình gia đình nhỏ. Các mẫu cao cấp hơn cũng hỗ trợ cổng 10Gigabit và cả cổng cáp quang.

    Một số nhà cung cấp bộ chuyển mạch:

    Home Switches
    Business Switches
    Chúc các bạn thành công!
     
    huongvstar, 26/3/18
    #1
  2. Dragonfly

    Dragonfly New Member

    thanks
     
    Dragonfly, 26/10/22
    #2

trang này