تتكون الشبكة من عدة أجهزة تعمل معًا لمعالجة حزم البيانات وتوجيهها وتوصيلها.على سبيل المثال ، قد تستخدم شبكة الإنترنت المحلية في المنزل أجهزة التوجيه والمفاتيح التي تعمل على تخزين البيانات المؤقتة وتعزيزها والتحقق من الأخطاء والمحاور التي توجه جميع البيانات إلى وتساعد في تصفية مصادر البيانات والوجهات.
في هذه المقالة ، سنناقش على وجه التحديدمفاتيح من الطبقة الثانية والثالثة؛ما هي وكيف تختلف وكيف يتم استخدامها في الحياة الواقعية.
فهم تبديل الشبكة من الطبقة الثانية: ما هو؟
توجد مفاتيح تبديل الطبقة الثانية بشكل تقليدينموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI)أجهزة طبقة ارتباط البيانات التي تعمل على الطبقة الثانية من.تكون محولات الطبقة الثانية مسؤولة عن "تبديل" الحزم من المنافذ الفعلية على المحول إلى عناوين التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC).يسمح بتوصيل أجهزة متعددة على شبكة محلية (LAN) ، ولكن فقط باستخدام عناوين MAC.
كيف يعمل مفتاح Layer XNUMX؟
إنه يعمل من خلال استخدام تبديل الحزم وفحص رأس الحزمة وتقليل مجال التصادم.بشكل أساسي ، عندما يتم إرسال البيانات عبر الشبكة ، يقوم المحول بفحص رؤوس الحزم وتجميع جدول بعناوين MAC.عنوان MAC هو ببساطة معرف فريد يتم تعيينه لوحدة تحكم واجهة الشبكة لحل جميع الاتصالات داخل الشبكة.ثم يتم ربط عناوين MAC هذه بالمنافذ المادية المقابلة على جهاز المحول من خلال بروتوكول تحليل العنوان (ARP).
ما هو بروتوكول تحليل العنوان؟
باختصار ، عندما يرسل مفتاح من الطبقة الثانية حزمة إلى الجهاز المضيف لأول مرة ، فإنه لا يعرف عنوان MAC الصحيح.لذلك يرسل طلب "ARP" إلى جميع المنافذ المادية التي يتصل بها الجهاز المضيف ، وعندما يتلقى المحول استجابة بعنوان MAC ، فإنه يضيف عنوان MAC إلى جدوله.يتعرف المحول بشكل أساسي على عناوين MAC المرتبطة بالمنافذ المادية ، مما يسمح للبيانات بالتدفق بحرية بين الأجهزة على الشبكة.
توجيه البيانات باستخدام مفاتيح الطبقة 2
سيستخدم المحول بعد ذلك تبديل الحزم لتقسيم البيانات إلى "حزم" صغيرة من المعلومات.يمكن توجيه هذه الحزم الأصغر كثيرًا عبر الشبكة بسرعة وكفاءة مقارنة بإرسال جزء كبير من المعلومات عبر الشبكة (والذي سيكون بطيئًا).عند استخدام تبديل الحزم ، يتم تقليل مجالات التصادم.يحدث مجال التصادم عندما يحاول مضيفان أو أكثر الاتصال في نفس الوقت.يتم تقليل كفاءة الشبكة وستتصادم الحزم / الإطارات وتحتاج إلى الاستياء.
مزايا محولات الطبقة الثانية
- نظرًا لعدم وجود معدات توجيه مطلوبة ، فإن تكاليف التنفيذ منخفضة.
- زمن انتقال منخفض جدًا.
- مثالي لشبكات LAN حيث يتم إرسال البيانات من مضيف على الشبكة إلى الجهاز المضيف.
عيوب محولات الطبقة الثانية
- عرضة للعواصف الإذاعية (مجالات التصادم) ، مما يقلل من كفاءة الشبكة ويسبب الازدحام.
- لا يعمل مع شبكات VLAN متعددة.
- غير قابل للتطوير.
مراجعة تبديل الطبقة الثانية
للتلخيص ، تم تصميم مفاتيح تبديل الطبقة الثانية لاستخدام عناوين التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) فقط واستخدام تبديل الحزمة لنقل حزم صغيرة من البيانات بين المضيفين على الشبكة.إنه يعمل عن طريق توصيل عنوان MAC بمنفذ مادي على المحول.
فهم تبديل الشبكة من الطبقة الثانية: ما هو؟
تعمل محولات الطبقة الثالثة في طبقة الشبكة لنموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI).إنه يعمل مثل محول الطبقة الثانية حيث يمكنه التعامل مع عناوين MAC بنفس الطريقة ، ولكن يمكنه أيضًا التعامل مع عناوين بروتوكول الإنترنت (IP).هذا يعني أنهم ليسوا قادرين فقط على نقل الحزم بين المضيفين ، ولكن أيضًا الاتصال بالأجهزة الموجودة على الشبكات الأخرى.تعمل محولات الطبقة الثالثة بشكل أسرع من أجهزة التوجيه التقليدية وحزم التوجيه بدون قفزات إضافية ، مما يتيح أداء ووظائف أسرع.ومع ذلك ، فإن وظائفهم الإضافية ليست ضرورية دائمًا وعادة ما يتم تنفيذها فقط في الصناعات الصغيرة (مثل حرم الجامعات) التي تتطلب توجيه VLAN أو تحتاج إلى مزيد من الدعم.
مزايا محولات الطبقة الثالثة
- لا يوجد موجه مخصص مطلوب.
- تقليل عدد أجهزة الشبكة لإدارتها وصيانتها.
- سرعة تحويل أسرع.
- قابلية التوسع غير المحدودة.
- يوفر مسارات توجيه متعددة للبيانات.
- لديه مسار تبادل بيانات آمن للغاية.
عيوب محولات الطبقة الثالثة
- يتطلب مزيدًا من الطاقة وعرض النطاق الترددي للعمل.
- يمكن أن يكون مكلفا للتنفيذ.
- إذا كانت الشبكة صغيرة ، فلا فائدة إضافية.
ما هو نموذج OSI؟
الآن ، ذكرنا نموذج OSI أو Open Systems Interconnection عدة مرات لأن محولات الطبقة 2 والطبقة 3 تنتمي إلى هذا الإطار المفاهيمي.نموذج OSI هو إطار عمل نشرته المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) في عام 1984 لوصف الطبقات المختلفة للنظام الشبكي.
يحتوي نموذج OSI على 7 طبقات:
- بدني
- وصلة البيانات
- الأنترنيت
- المواصلات
- لقاء
- مقدمة
- تطبيق
توجد محولات الطبقة 2 والطبقة 3 في طبقة ارتباط البيانات وطبقة الشبكة ، على التوالي.
مخطط مقارنة الطبقة الثانية في مقابل الطبقة الثالثة
| مفتاح الطبقة الثانية | مفتاح الطبقة الثانية |
| يعمل على طبقة ارتباط البيانات. | يعمل على طبقة الشبكة. |
| فقط أرسل الحزم / الإطارات عبر المنفذ الفعلي وعنوان MAC. | يمكن توجيه الحزم عن طريق MAC وعنوان IP. |
| يمكن استخدام عناوين MAC فقط. | يمكن استخدامه كمفتاح من الطبقة الثانية أو الثالثة. |
| يمكن أن يقلل من حركة المرور على شبكة المنطقة المحلية. | تستخدم للصناعات الصغيرة وحيث توجد شبكات المنطقة المحلية الافتراضية (VLAN). |
| سريع جدًا وفعال - ما عليك سوى إلقاء نظرة على رؤوس الحزم. | هذا أبطأ لأن مفتاح الطبقة 3 يفحص الحزمة قبل إرسالها. |
| هناك مجال بث واحد. | هناك مجالات بث متعددة. |
| الاتصال داخل الشبكة فقط. | يمكن أن يحدث الاتصال داخل الشبكة أو خارجها. |
حالات الاستخدام لمفاتيح تبديل الطبقة الثانية مقابل مفاتيح الطبقة الثالثة
عند التوصية بمحول من الطبقة الثانية أو الطبقة الثالثة ، تعتمد الإجابة على حجم الشبكة وتعقيدها ، بالإضافة إلى متطلبات الأمان المطلوبة لكي تعمل الشبكة بكفاءة وأمان.
التطبيقات النموذجية لمفاتيح الطبقة الثانية
على الرغم من أنك قد لا تعرف ذلك ، فأنت بالفعل على دراية بمفاتيح الطبقة الثانية ؛يعمل اتصال Ethernet الخاص بجهاز الكمبيوتر الخاص بك كطبقة ارتباط بيانات ، حيث يقوم بتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بالشبكة من خلال عنوان MAC.
تطبيق آخر لمفاتيح الطبقة الثانية هو عندما يكون لدى شركات البرمجيات خوادم مركزية ، ويمكن للعملاء المنتشرين حول العالم الوصول إلى خادم مركزي دون تأخير.
يوجد تطبيق آخر في العالم الحقيقي في المؤسسات التي تعتمد على الاتصالات الداخلية ولكنها لا تحتاج إلى الإنترنت - يمكنهم استخدام شبكة VLAN من خلال محول من الطبقة الثانية.المثال الأخير هو مختبرو البرامج الذين يريدون الاحتفاظ بأدواتهم المشتركة في موقع مركزي مع السماح لخادم آخر بالوصول إليها دون أن يكونوا متصلين فعليًا بالشبكة نفسها.
التطبيقات النموذجية لمفاتيح الطبقة الثالثة
يمكن لمحولات الطبقة الثالثة استخدام عناوين بروتوكول الإنترنت (IP) لتوصيل الأجهزة بشبكات IP مختلفة عندما تكون عناوين MAC ببساطة غير كافية.لقد وصلت إلى مفتاح تبديل الطبقة 3 من خلال موجه الإنترنت الخاص بك.
تشمل التطبيقات الأخرى لمفاتيح المستوى 3 حرم الجامعات أو مراكز البيانات حيث يتم إنشاء شبكات كمبيوتر كبيرة.إذا كانت الشبكة بها آلاف المستخدمين ، أو كانت البنية التحتية للشبكة تتطلب إدارة شاملة للأجهزة لإصدار تصحيحات أو تحديثات للسياسة ، أو إذا كنت بحاجة إلى تنشيط قواعد تحكم معينة على أجهزة معينة في الشبكة ، فإن مفتاح الطبقة 3 يكون أكثر ملاءمة لأنه جدار ناري الحماية.
الماخذ الرئيسية
الشيء الرئيسي الذي يجب أخذه في الاعتبار عند مقارنة محولات الطبقة 2 والطبقة 3 هو أن الاختلاف يكمن في إمكانيات التوجيه للمفاتيح.بالنسبة لمفاتيح تبديل الطبقة الثانية ، بدلاً من خوارزميات التوجيه ، يتم استخدام بروتوكول تحليل العنوان (ARP) لتبديل البيانات من المنافذ المادية إلى عناوين MAC ، ولتجميع جداول MAC للحزم المستقبلية.
بالنسبة لمفاتيح التبديل من الطبقة الثالثة ، فإنهم يتبعون الخوارزميات التقليدية لإرسال البيانات من شبكة مضيف إلى جهاز آخر خارج المضيف عبر عنوان بروتوكول الإنترنت.
