רשת מורכבת ממספר התקנים הפועלים יחד כדי לעבד, לנתב ולחבר מנות נתונים.לדוגמה, רשת האינטרנט המקומית שלך בבית עשויה להשתמש בנתבים, מתגים שמאגרים נתונים, מחזקים ובודקים שגיאות, רכזות שמנתבות את כל הנתונים ומסייעות בסינון מקורות ויעדים של נתונים.
במאמר זה, נדון באופן ספציפי במתגי שכבה XNUMX ושכבה XNUMX;מה הם, איך הם שונים ואיך משתמשים בהם בחיים האמיתיים.
הבנת מתג הרשת של שכבה 2: מה זה?
מתגי שכבה 2 נמצאים באופן מסורתימודל חיבור מערכות פתוחות (OSI).התקני Data Link Layer הפועלים על שכבה 2 של .מתגי שכבה 2 אחראים על "החלפת" מנות מיציאות פיזיות במתג לכתובות בקרת גישה למדיה (MAC).הוא מאפשר לחבר התקנים מרובים ברשת מקומית (LAN), אך רק עם כתובות MAC.
כיצד פועל מתג שכבה XNUMX?
זה עובד על ידי שימוש במיתוג מנות, בדיקת כותרות מנות והפחתת תחום התנגשות.בעיקרו של דבר, כאשר נתונים נשלחים דרך הרשת, המתג בוחן את כותרות המנות ומרכיב טבלה של כתובות MAC.כתובת MAC היא פשוט מזהה ייחודי המוקצה לבקר ממשק רשת כדי לפתור את כל התקשורת בתוך הרשת.כתובות MAC אלו מקושרות לאחר מכן ליציאות הפיזיות המתאימות בהתקן המתג באמצעות פרוטוקול ה-Address Resolution (ARP).
מהו פרוטוקול החלטת כתובת?
בקיצור, כאשר מתג שכבה 2 שולח מנה למכשיר המארח בפעם הראשונה, הוא לא יודע את כתובת ה-MAC הנכונה.אז הוא שולח בקשת "ARP" לכל היציאות הפיזיות שהמכשיר המארח מחובר אליהן, וכשהמתג מקבל תשובה עם כתובת ה-MAC, הוא מוסיף את כתובת ה-MAC לטבלה שלו.בעיקרו של דבר, המתג לומד אילו כתובות MAC משויכות לאילו יציאות פיזיות, מה שמאפשר לנתונים לזרום בחופשיות בין התקנים ברשת.
נתב נתונים באמצעות מתגי שכבה 2
לאחר מכן, המתג ישתמש במעבר מנות כדי לפרק את הנתונים ל"מנות" קטנות של מידע.ניתן לנתב את המנות הקטנות בהרבה דרך הרשת במהירות וביעילות בהשוואה לשליחת נתח גדול של מידע ברשת (שהיא תהיה איטית).בעת שימוש במיתוג מנות, תחומי ההתנגשות מצטמצמים.תחום התנגשות מתרחש כאשר שני מארחים או יותר מנסים לתקשר בו זמנית.יעילות הרשת מופחתת וחבילות/פריימים יתנגשו ויצטרכו לשלוח אותם מחדש.
היתרונות של מתגי שכבה XNUMX
- מכיוון שלא נדרש ציוד ניתוב, עלויות ההטמעה נמוכות.
- חביון נמוך מאוד.
- אידיאלי עבור רשתות LAN שבהן נתונים נשלחים ממארח ברשת למכשיר המארח.
חסרונות של מתגי שכבה XNUMX
- פגיע לסופות שידור (תחומי התנגשות), המפחיתות את יעילות הרשת וגורמות לגודש.
- לא עובד עם מספר VLANs.
- לא ניתן להרחבה.
סקירת מתג שכבה 2
לסיכום, מתגי שכבה 2 מתוכננים להשתמש רק בכתובות Media Access Control (MAC) ולהשתמש במעבר מנות כדי להעביר מנות זעירות של נתונים בין מארחים ברשת.זה עובד על ידי חיבור כתובת ה-MAC ליציאה פיזית במתג.
הבנת מתג הרשת של שכבה 3: מה זה?
מתגי שכבה 3 פועלים בשכבת הרשת של מודל ה-Open Systems Interconnection (OSI).זה עובד כמו מתג שכבה 2 בכך שהוא יכול להתמודד עם כתובות MAC באותו אופן, אבל הם יכולים גם לטפל בכתובות פרוטוקול אינטרנט (IP).המשמעות היא שהם לא רק מסוגלים להעביר מנות בין מארחים, אלא גם להתחבר למכשירים ברשתות אחרות.מתגי שכבה 3 עובדים מהר יותר מהנתבים המסורתיים ומנות מסלול ללא דילוגים נוספים, מה שמאפשר ביצועים ופונקציונליות מהירים יותר.עם זאת, הפונקציונליות הנוספת שלהם לא תמיד הכרחית ובדרך כלל מיושמת רק בתעשיות קטנות (כגון קמפוסים באוניברסיטאות) הדורשות ניתוב VLAN או זקוקות לתמיכה נוספת.
היתרונות של מתגי שכבה 3
- אין צורך בנתב ייעודי.
- צמצם את מספר התקני הרשת לניהול ולתחזוקה.
- מהירות מעבר מהיר יותר.
- מדרגיות בלתי מוגבלת.
- מספק נתיבי ניתוב מרובים עבור נתונים.
- בעל נתיב חילופי נתונים מאובטח במיוחד.
חסרונות של מתגי שכבה 3
- דורש יותר כוח ורוחב פס כדי לפעול.
- זה יכול להיות יקר ליישם.
- אם הרשת קטנה, אין יתרון נוסף.
מהו דגם OSI?
כעת, הזכרנו את מודל OSI או Open Systems Interconnection מספר פעמים מכיוון שגם מתגי שכבה 2 וגם מתגי שכבה 3 שייכים למסגרת מושגית זו.מודל OSI הוא מסגרת שפורסמה על ידי ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) בשנת 1984 כדי לתאר את השכבות השונות של מערכת רשתית.
לדגם OSI יש 7 שכבות:
- גוּפָנִי
- קישור למידע
- האינטרנט
- הוֹבָלָה
- פְּגִישָׁה
- הצג
- יישום
מתגי שכבה 2 ושכבה 3 ממוקמים בשכבת קישור הנתונים ובשכבת הרשת, בהתאמה.
תרשים השוואת מתגים של שכבה 2 לעומת שכבה 3
| מתג שכבה 2 | מתג שכבה 3 |
| פועל בשכבת קישור הנתונים. | פועל על שכבת הרשת. |
| שלח רק מנות/מסגרות דרך יציאה פיזית וכתובת MAC. | ניתן לנתב מנות לפי כתובת MAC ו-IP. |
| ניתן להשתמש רק בכתובות MAC. | יכול לשמש כמתג שכבה 2 או שכבה 3. |
| זה יכול להפחית את התעבורה ברשת המקומית. | משמש לתעשיות קטנות ובמקומות שבהם ממוקמות רשתות מקומיות וירטואליות (VLAN). |
| מהיר ויעיל מאוד - רק תסתכל על כותרות החבילות. | זה איטי יותר מכיוון שמתג Layer 3 בודק את החבילה לפני שליחתה. |
| יש תחום שידור בודד. | ישנם מספר תחומי שידור. |
| תקשורת בתוך הרשת בלבד. | תקשורת יכולה להתקיים בתוך הרשת או מחוצה לה. |
מקרי שימוש עבור מתגי שכבה 2 לעומת שכבה 3
כאשר ממליצים על מתג Layer 2 או Layer 3, התשובה תלויה בגודל ובמורכבות הרשת, וכן בדרישות האבטחה הנדרשות על מנת שהרשת תפעל בצורה יעילה ומאובטחת.
יישומים אופייניים של מתגי שכבה XNUMX
למרות שאולי אינך יודע זאת, אתה כבר מכיר את מתגי שכבה 2;חיבור ה-Ethernet של המחשב שלך פועל כשכבת קישור הנתונים, ומחבר את המחשב שלך לרשת דרך כתובת ה-MAC.
יישום נוסף של מתגי שכבה 2 הוא כאשר לחברות תוכנה יש שרתים הממוקמים באופן מרכזי, ולקוחות הפזורים ברחבי העולם יכולים לגשת לשרת מרכזי ללא דיחוי.
יישום נוסף בעולם האמיתי נמצא בארגונים המסתמכים על תקשורת פנימית אך אינם זקוקים לאינטרנט - הם יכולים להשתמש ברשת VLAN דרך מתג שכבה 2.דוגמה אחרונה היא בודקי תוכנה שרוצים לשמור את הכלים המשותפים שלהם במיקום מרכזי אך לאפשר לשרת אחר לגשת אליהם מבלי להיות מחוברים פיזית לאותה רשת.
יישומים אופייניים של מתגי שכבה XNUMX
מתגי שכבה 3 יכולים להשתמש בכתובות פרוטוקול אינטרנט (IP) כדי לחבר התקנים לרשתות IP שונות כאשר כתובות MAC פשוט אינן מספיקות.הגעת למתג שכבה 3 דרך נתב האינטרנט שלך.
יישומים אחרים עבור מתגי שכבה 3 כוללים קמפוסים אוניברסיטאיים או מרכזי נתונים שבהם בנויות רשתות מחשבים גדולות.אם ברשת יש אלפי משתמשים, או שתשתית הרשת דורשת ניהול מכשירים נרחב כדי להפעיל תיקונים או עדכוני מדיניות, או אם אתה צריך להפעיל כללי בקרה ספציפיים במכשירים מסוימים ברשת, מתג שכבה 3 מתאים יותר מכיוון שהוא חומת אש הֲגָנָה.
מבחר נקודות מפתח
הדבר העיקרי שיש לזכור כאשר משווים בין מתגי Layer 2 ו-Layer 3 הוא שההבדל הוא ביכולות הניתוב של המתגים.עבור מתגי שכבה 2, במקום אלגוריתמי ניתוב, כתובת רזולוציית פרוטוקול (ARP) משמשת להעברת נתונים מיציאות פיזיות לכתובות MAC וכדי להרכיב טבלאות MAC עבור מנות עתידיות.
עבור מתגי שכבה 3, הם עוקבים אחר אלגוריתמים קונבנציונליים כדי לשלוח נתונים מרשת מארחת למכשיר אחר מחוץ למארח באמצעות כתובת פרוטוקול אינטרנט.
