Router vs. Switch: Unterschied und Vergleich

Ein Router verbindet verschiedene Netzwerke und verwaltet den Datenverkehr zwischen ihnen, während ein Switch Geräte innerhalb desselben Netzwerks verbindet und Daten an bestimmte Geräte weiterleitet. Router arbeiten auf der Netzwerkebene und verarbeiten IP-Adressen, während Switches auf der Datenverbindungsebene arbeiten und MAC-Adressen für die Kommunikation verwenden.

Key Take Away

1. Router sind Netzwerkgeräte, die die Kommunikation zwischen Netzwerken erleichtern und mithilfe von IP-Adressen den besten Weg für Datenpakete von der Quelle zum Ziel bestimmen.
2. Switches sind Netzwerkgeräte, die Geräte innerhalb eines einzigen Netzwerks verbinden, Datenpakete basierend auf MAC-Adressen weiterleiten und so eine effizientere und zielgerichtetere Kommunikation innerhalb eines lokalen Netzwerks (LAN) ermöglichen.
3. Der Hauptunterschied zwischen Routern und Switches liegt in ihrer Funktion und Verwendung innerhalb eines Netzwerks, wobei Router verschiedene Netzwerke verbinden und IP-Adressen verwenden. Im Gegensatz dazu konzentrieren sich Switches auf die Verbindung von Geräten innerhalb eines einzelnen Netzwerks mithilfe von MAC-Adressen.

Router vs. Switch

Die Differenz zwischen Router und Switch ist, dass Router es dem Computer oder System ermöglicht, sich gleichzeitig mit mehreren Netzwerken zu verbinden, während Switch gleichzeitig Verbindungen zu verschiedenen Geräten ermöglicht.

Das Obige ist jedoch nicht der einzige Unterschied. Ein Vergleich zwischen den beiden Begriffen zu bestimmten Parametern kann subtile Aspekte beleuchten:

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Vergleichstabelle

Merkmal	Router	Schalter
Funktion	Verbindet verschiedene Netzwerke (z. B. LAN, WAN, Internet)	Verbindet Geräte innerhalb eines einzigen Netzwerks
Datenübertragungs	Pakete (IP-Adressen)	Frames (MAC-Adressen)
Schicht des OSI-Modells	Netzwerk (Schicht 3)	Datenverbindung (Schicht 2)
Routing-Entscheidungen	Basierend auf IP-Adressen und Routing-Tabellen	Basierend auf MAC-Adressen und MAC-Adresstabelle
Typische Anwendungsfälle	Verbinden Sie Haushalte, Unternehmen und Organisationen mit dem Internet	Verbinden von Computern, Druckern und anderen Geräten innerhalb eines lokalen Netzwerks
Anzahl der Ports	Wenige (4-8)	Viele (8-48)
Schaltgeschwindigkeit	Niedriger (100 Mbit/s – 1 Gbit/s)	Höher (1 Gbit/s – 100 Gbit/s)
Broadcast-Domains	Jeder Port ist eine separate Broadcast-Domäne (sofern nicht mit VLANs konfiguriert)	Eine Broadcast-Domäne pro Switch (sofern nicht mit VLANs konfiguriert)
Sicherheits-Features	Firewalls, NAT, ACLs	Begrenzte Sicherheitsfunktionen
Kosten	Teurer	Weniger teuer
Komplexität	Komplexer zu konfigurieren	Einfacher zu konfigurieren

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Was ist Router?

Ein Router ist ein Netzwerkgerät, das auf der Netzwerkschicht (Schicht 3) des OSI-Modells arbeitet und die Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerken erleichtert. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Weiterleitung von Datenpaketen von einem Netzwerk zu einem anderen und trifft Entscheidungen auf der Grundlage von Ziel-IP-Adressen. Hier ist eine detaillierte Aufschlüsselung:

Routing-Funktionalität

Router nutzen Routing-Tabellen, um den optimalen Weg zu bestimmen, über den Datenpakete ihr Ziel erreichen. Sie analysieren die Ziel-IP-Adresse jedes Pakets und treffen Entscheidungen zur Weiterleitung der Daten an den entsprechenden nächsten Hop. Dies ermöglicht die Verbindung unterschiedlicher Netzwerke wie lokaler Netzwerke (LANs) oder Weitverkehrsnetzwerke (WANs).

Network Address Translation (NAT)

Router nutzen Network Address Translation (NAT), um private IP-Adressen innerhalb eines lokalen Netzwerks einer einzelnen öffentlichen IP-Adresse zuzuordnen. Dadurch können mehrere Geräte in einem privaten Netzwerk eine einzige öffentliche IP-Adresse gemeinsam nutzen, was die Sicherheit erhöht und den öffentlichen IP-Adressraum spart.

Protokollunterstützung

Router unterstützen verschiedene Netzwerkprotokolle, einschließlich Internet Protocol (IP), und können dynamische Routing-Protokolle wie OSPF (Open Shortest Path First) oder BGP (Border Gateway Protocol) verarbeiten. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung einer effizienten Kommunikation in der komplexen Struktur des Internets.

Sicherheits-Features

Router tragen zur Netzwerksicherheit bei, indem sie Funktionen wie Firewalls, Zugriffskontrolllisten (ACLs) und Unterstützung für virtuelle private Netzwerke (VPN) implementieren. Diese Funktionen tragen dazu bei, das Netzwerk vor unbefugtem Zugriff zu schützen und eine sichere Datenübertragung zu gewährleisten.

Schnittstellen

Router verfügen über mehrere Schnittstellen zur Verbindung mit verschiedenen Netzwerktypen. Zu diesen Schnittstellen können Ethernet-Ports für Kabelverbindungen und drahtlose Schnittstellen für die Verbindung mit Wi-Fi-Netzwerken gehören.

 

Was ist Schalter?

Ein Switch ist ein Netzwerkgerät, das auf der Datenverbindungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells arbeitet. Seine Hauptfunktion besteht darin, mehrere Geräte innerhalb desselben lokalen Netzwerks (LAN) zu verbinden und den Datenfluss zwischen ihnen effizient zu verwalten.

Funktionen und Bedienung

1. Lernen von MAC-Adressen:
   • Switches verwenden MAC-Adressen, um Daten an die entsprechenden Geräte im Netzwerk weiterzuleiten.
   • Beim Empfang eines Frames lernt der Switch die Quell-MAC-Adresse und ordnet sie dem Port zu, über den der Frame angekommen ist.
2. Weiterleitungstabellen:
   • Switches unterhalten eine Weiterleitungstabelle, die MAC-Adressen den entsprechenden Switch-Ports zuordnet.
   • Diese Tabelle ermöglicht es dem Switch, Weiterleitungsentscheidungen basierend auf Ziel-MAC-Adressen zu treffen.
3. Broadcast- und Kollisionsdomänen:
   • Switches erstellen individuelle Kollisionsdomänen für jeden Port, wodurch Kollisionen reduziert und die Netzwerkeffizienz verbessert werden.
   • Broadcast-Domänen sind ebenfalls segmentiert, wodurch der Broadcast-Verkehr auf die Geräte innerhalb derselben begrenzt wird VLAN (Virtuelles lokales Netzwerk).
4. Frame-Filterung:
   • Switches filtern Frames basierend auf MAC-Adressen und stellen sie nur den vorgesehenen Empfängern zu.
   • Dadurch wird unnötiger Datenverkehr reduziert und die Gesamtleistung des Netzwerks verbessert.
5. VLAN-Unterstützung:
   • Switches unterstützen virtuelle LANs (VLANs) und ermöglichen so eine Netzwerksegmentierung und logische Gruppierung von Geräten.
   • VLANs verbessern die Sicherheit, Verwaltbarkeit und Flexibilität beim Netzwerkdesign.
6. Vollduplex-Kommunikation:
   • Switches unterstützen die Vollduplex-Kommunikation und ermöglichen so das gleichzeitige Senden und Empfangen von Daten an einem Port.
   • Dies steht im Gegensatz zu gemeinsam genutzten Umgebungen wie Hubs oder Halbduplex-Konfigurationen, in denen Geräte um dasselbe Kommunikationsmedium konkurrieren.
7. Verwaltete vs. nicht verwaltete Switches:
   • Verwaltete Switches bieten erweiterte Funktionen wie VLAN-Konfiguration, Quality of Service (QoS) und Fernverwaltung.
   • Nicht verwaltete Switches arbeiten mit Standardeinstellungen und sind einfacher und werden in einfachen Heim- oder kleinen Büroeinrichtungen verwendet.

Anwendungsbeispiele

• Unternehmensnetzwerke:
  • Switches sind grundlegende Komponenten in Unternehmensnetzwerken und bieten effiziente und sichere Konnektivität für eine große Anzahl von Geräten.
• Daten Center:
  • In Rechenzentren ermöglichen Switches eine Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Servern und anderen vernetzten Geräten.
• Heimnetzwerke:
  • Einfache Switches werden in Heimnetzwerken verwendet, um Geräte wie Computer, Drucker und Smart-Geräte miteinander zu verbinden.
• Industrielle Netzwerke:
  • Industrieschalter sind für raue Umgebungsbedingungen ausgelegt und werden in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen eingesetzt.

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Hauptunterschiede zwischen Router und Switch

• Funktion:
  • Router: Verbindet verschiedene Netzwerke, verwaltet den Datenverkehr zwischen ihnen und arbeitet auf der Netzwerkebene (Schicht 3).
  • Schalter: Verbindet Geräte innerhalb desselben Netzwerks, leitet Daten an bestimmte Geräte weiter und arbeitet auf der Datenverbindungsschicht (Schicht 2).
• Adressierung:
  • Router: Verwendet IP-Adressen, um Weiterleitungsentscheidungen zu treffen.
  • Schalter: Verwendet MAC-Adressen, um Daten innerhalb des lokalen Netzwerks weiterzuleiten.
• Verkehrsregelung:
  • Router: Verwaltet den Datenverkehr zwischen verschiedenen Netzwerken, setzt Richtlinien durch und führt Routing basierend auf IP-Adressen durch.
  • Schalter: Verwaltet den Datenverkehr innerhalb eines Netzwerks, erstellt individuelle Kollisionsdomänen für jeden Port und leitet Frames basierend auf MAC-Adressen weiter.
• Betriebsebene:
  • Router: Arbeitet auf der Netzwerkebene (Schicht 3).
  • Schalter: Arbeitet auf der Datenverbindungsschicht (Schicht 2).
• Broadcast-Domänen:
  • Router: Dient als Grenze für Broadcast-Domänen und begrenzt den Broadcast-Verkehr.
  • Schalter: Segmentiert Broadcast-Domänen innerhalb desselben VLAN.
• Geräteanschluss:
  • Router: Verbindet sich mit mehreren Netzwerken und kann mit Switches oder anderen Geräten verbunden werden.
  • Schalter: Verbindet Geräte innerhalb desselben lokalen Netzwerks.
• Routing vs. Switching:
  • Router: Trifft Routing-Entscheidungen auf der Grundlage von IP-Adressen und bestimmt den besten Pfad für Daten zwischen verschiedenen Netzwerken.
  • Schalter: Trifft Schaltentscheidungen auf der Grundlage von MAC-Adressen und leitet Daten innerhalb desselben Netzwerks weiter.
• Typische Anwendungsfälle:
  • Router: Wird häufig in WANs (Wide Area Networks) und zur Verbindung von Netzwerken mit unterschiedlichen IP-Subnetzen verwendet.
  • Schalter: Unverzichtbar in LANs (Local Area Networks) zum Verbinden von Geräten innerhalb desselben Netzwerks.
• Flexibilität:
  • Router: Bietet mehr Flexibilität beim Netzwerkdesign und unterstützt verschiedene Protokolle.
  • Schalter: Bietet effiziente und schnelle Konnektivität innerhalb eines lokalen Netzwerks, jedoch mit geringerer Protokollflexibilität im Vergleich zu Routern.
• Verwaltet vs. nicht verwaltet:
  • Router: Fast immer ein verwaltetes Gerät mit Konfigurationsoptionen.
  • Schalter: Kann entweder verwaltet oder nicht verwaltet werden, wobei verwaltete Switches erweiterte Funktionen wie VLAN-Konfiguration und QoS bieten.
• Beispielszenario:
  • Router: Verbindet ein Heimnetzwerk mit dem Internet und übernimmt die Kommunikation zwischen Geräten im Heim und Servern im Internet.
  • Schalter: Verbindet Computer, Drucker und andere Geräte innerhalb eines Büronetzwerks und erleichtert so die Kommunikation innerhalb desselben lokalen Netzwerks.

Bibliographie

1. https://kilthub.cmu.edu/ndownloader/files/12074552
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1268581/

Letzte Aktualisierung: 11. Februar 2024