Una rete è composta da più dispositivi che lavorano insieme per elaborare, instradare e collegare i pacchetti di dati.Ad esempio, la rete Internet locale di casa potrebbe utilizzare router, switch che memorizzano nel buffer, potenziano e controllano gli errori dei dati, hub che indirizzano tutti i dati e aiutano a filtrare le origini e le destinazioni dei dati.
In questo articolo parleremo in modo specifico delInterruttori Layer XNUMX e Layer XNUMX;Cosa sono, come sono diversi e come vengono utilizzati nella vita reale.
Comprensione dello switch di rete di livello 2: che cos'è?
Gli interruttori di livello 2 sono tradizionalmente attiviModello di interconnessione di sistemi aperti (OSI).Dispositivi Data Link Layer che operano su Layer 2 di .Gli switch di livello 2 sono responsabili della "commutazione" dei pacchetti dalle porte fisiche dello switch agli indirizzi MAC (Media Access Control).Consente di collegare più dispositivi su una rete locale (LAN), ma solo con indirizzi MAC.
Come funziona un interruttore di livello XNUMX?
Funziona impiegando la commutazione di pacchetto, il controllo dell'intestazione del pacchetto e la riduzione del dominio di collisione.In sostanza, quando i dati vengono inviati sulla rete, lo switch esamina le intestazioni dei pacchetti e compila una tabella di indirizzi MAC.Un indirizzo MAC è semplicemente un identificatore univoco assegnato a un controller di interfaccia di rete per risolvere tutte le comunicazioni all'interno della rete.Questi indirizzi MAC vengono quindi collegati alle porte fisiche corrispondenti sul dispositivo switch tramite l'Address Resolution Protocol (ARP).
Che cos'è il protocollo di risoluzione degli indirizzi?
In breve, quando uno switch Layer 2 invia un pacchetto al dispositivo host per la prima volta, non conosce l'indirizzo MAC corretto.Quindi invia una richiesta "ARP" a tutte le porte fisiche a cui è connesso il dispositivo host e quando lo switch riceve una risposta con l'indirizzo MAC, aggiunge l'indirizzo MAC alla sua tabella.In sostanza, lo switch apprende quali indirizzi MAC sono associati a quali porte fisiche, consentendo ai dati di fluire liberamente tra i dispositivi sulla rete.
Instradare i dati utilizzando gli interruttori di livello 2
Lo switch utilizzerà quindi il cambio di pacchetto per suddividere i dati in piccoli "pacchetti" di informazioni.Questi pacchetti molto più piccoli possono essere instradati attraverso la rete in modo rapido ed efficiente rispetto all'invio di una grande quantità di informazioni sulla rete (che sarebbe lento).Quando si utilizza la commutazione di pacchetto, i domini di collisione vengono ridotti.Un dominio di collisione si verifica quando due o più host tentano di comunicare contemporaneamente.L'efficienza della rete è ridotta ei pacchetti/frame entreranno in collisione e dovranno essere reinviati.
Vantaggi degli interruttori di livello XNUMX
- Poiché non sono necessarie apparecchiature di routing, i costi di implementazione sono bassi.
- latenza molto bassa.
- Ideale per reti LAN in cui i dati vengono inviati da un host sulla rete al dispositivo host.
Svantaggi degli interruttori di livello XNUMX
- Vulnerabile alle tempeste di trasmissione (domini di collisione), che riducono l'efficienza della rete e causano congestione.
- Non funziona con più VLAN.
- Non scalabile.
Revisione dell'interruttore di livello 2
Per ricapitolare, gli switch di livello 2 sono progettati per utilizzare solo indirizzi MAC (Media Access Control) e utilizzare il cambio di pacchetto per trasferire piccoli pacchetti di dati tra host sulla rete.Funziona collegando l'indirizzo MAC a una porta fisica sullo switch.
Comprensione dello switch di rete di livello 3: che cos'è?
Gli switch di livello 3 operano a livello di rete del modello Open Systems Interconnection (OSI).Funziona come uno switch di livello 2 in quanto può gestire gli indirizzi MAC allo stesso modo, ma possono anche gestire gli indirizzi IP (Internet Protocol).Ciò significa che non sono solo in grado di trasferire pacchetti tra host, ma anche di connettersi con dispositivi su altre reti.Gli switch Layer 3 funzionano più velocemente dei router tradizionali e instradano i pacchetti senza hop aggiuntivi, consentendo prestazioni e funzionalità più rapide.Tuttavia, la loro funzionalità aggiuntiva non è sempre necessaria e di solito è implementata solo in piccole industrie (come i campus universitari) che richiedono il routing VLAN o richiedono maggiore supporto.
Vantaggi degli interruttori di livello 3
- Nessun router dedicato richiesto.
- Riduci il numero di dispositivi di rete da gestire e mantenere.
- Velocità di commutazione più rapida.
- Scalabilità illimitata.
- Fornisce più percorsi di instradamento per i dati.
- Ha un percorso di scambio dati altamente sicuro.
Svantaggi degli interruttori di livello 3
- Richiede più potenza e larghezza di banda per funzionare.
- Può essere costoso da implementare.
- Se la rete è piccola, non vi è alcun vantaggio aggiuntivo.
Qual è il modello OSI?
Ora, abbiamo menzionato più volte il modello OSI o Open Systems Interconnection perché entrambi gli switch Layer 2 e Layer 3 appartengono a questo framework concettuale.Il modello OSI è un framework pubblicato dall'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) nel 1984 per descrivere i diversi livelli di un sistema in rete.
Il modello OSI ha 7 strati:
- fisico
- collegamento dati
- La rete
- trasporto
- ?
- introduzione
- applicazione
Gli switch Layer 2 e Layer 3 si trovano rispettivamente a livello di collegamento dati e livello di rete.
Grafico di confronto degli interruttori di livello 2 e livello 3
| Interruttore di livello 2 | Interruttore di livello 3 |
| Opera sul livello di collegamento dati. | Opera sul livello di rete. |
| Invia pacchetti/frame solo tramite porta fisica e indirizzo MAC. | I pacchetti possono essere instradati tramite MAC e indirizzo IP. |
| È possibile utilizzare solo indirizzi MAC. | Può essere utilizzato come interruttore Layer 2 o Layer 3. |
| Può ridurre il traffico sulla rete locale. | Utilizzato per le piccole industrie e dove si trovano le reti locali virtuali (VLAN). |
| Molto veloce ed efficiente: basta guardare le intestazioni dei pacchetti. | Questo è più lento perché lo switch Layer 3 ispeziona il pacchetto prima di inviarlo. |
| Esiste un unico dominio di trasmissione. | Esistono più domini di trasmissione. |
| Solo comunicazione all'interno della rete. | La comunicazione può avvenire all'interno o all'esterno della rete. |
Casi d'uso per switch Layer 2 e Layer 3
Quando si consiglia uno switch Layer 2 o Layer 3, la risposta dipende dalle dimensioni e dalla complessità della rete, nonché dai requisiti di sicurezza richiesti affinché la rete funzioni in modo efficiente e sicuro.
Applicazioni tipiche degli interruttori di livello XNUMX
Anche se potresti non saperlo, hai già familiarità con gli switch Layer 2;La connessione Ethernet del tuo computer funge da livello di collegamento dati, collegando il tuo computer alla rete tramite l'indirizzo MAC.
Un'altra applicazione degli switch di livello 2 è quando le società di software hanno server ubicati centralmente e client sparsi in tutto il mondo possono accedere a un server centrale senza indugio.
Un'altra applicazione del mondo reale si trova nelle organizzazioni che fanno affidamento sulle comunicazioni interne ma non hanno bisogno di Internet: possono utilizzare la rete VLAN tramite uno switch di livello 2.Un ultimo esempio sono i tester di software che desiderano mantenere i propri strumenti condivisi in una posizione centrale, ma consentire a un altro server di accedervi senza essere fisicamente connessi alla stessa rete.
Applicazioni tipiche degli switch Layer XNUMX
Gli switch di livello 3 possono utilizzare indirizzi IP (Internet Protocol) per connettere dispositivi a diverse reti IP quando gli indirizzi MAC non sono sufficienti.Hai raggiunto lo switch Layer 3 tramite il tuo router Internet.
Altre applicazioni per switch Layer 3 includono campus universitari o data center in cui vengono costruite grandi reti di computer.Se la rete ha migliaia di utenti, o l'infrastruttura di rete richiede una gestione estensiva dei dispositivi per implementare patch o aggiornamenti dei criteri, o se è necessario attivare regole di controllo specifiche su determinati dispositivi della rete, uno switch di livello 3 è più adatto perché è un firewall protezione.
asporto chiave
La cosa principale da tenere a mente quando si confrontano gli switch Layer 2 e Layer 3 è che la differenza sta nelle capacità di routing degli switch.Per gli switch di livello 2, invece degli algoritmi di routing, viene utilizzato il protocollo ARP (Address Resolution Protocol) per trasferire i dati dalle porte fisiche agli indirizzi MAC e per compilare tabelle MAC per i pacchetti futuri.
Per gli switch di livello 3, seguono algoritmi convenzionali per inviare dati dalla rete di un host a un altro dispositivo esterno all'host tramite un indirizzo di protocollo Internet.
