Et nettverk består av flere enheter som jobber sammen for å behandle, rute og koble til datapakker.For eksempel kan det lokale Internett-nettverket du kobler til hjemme bruke rutere, brytere som buffer, promoterer og feilsjekker data, huber som ruter alle data til og hjelper til med å filtrere datakilder og destinasjoner.
I denne artikkelen vil vi spesifikt diskutereLayer 2 og Layer 3 brytere;Hva de er, hvordan de er forskjellige og hvordan de brukes i det virkelige liv.
Forstå Layer 2 Network Switches: Hva er det?
Layer 2-brytere er tradisjoneltOpen Systems Interconnection (OSI) modellEn datalinklagsenhet som kjører på Layer 2.Layer 2-svitsjer er ansvarlige for å "bytte" pakker fra fysiske porter på svitsjen til media access control (MAC)-adresser.Den lar flere enheter kobles til et lokalt nettverk (LAN), men bare ved å bruke MAC-adresser.
Hvordan fungerer lag 2-brytere?
Det fungerer ved å bruke pakkesvitsjing, headerinspeksjon og kollisjonsdomenereduksjon.I hovedsak, ettersom data sendes over nettverket, undersøker svitsjen pakkehodet og kompilerer en tabell over MAC-adresser.En MAC-adresse er ganske enkelt en unik identifikator som er tilordnet en nettverksgrensesnittkontroller og brukes til å løse all kommunikasjon i nettverket.Disse MAC-adressene blir deretter koblet til de tilsvarende fysiske portene på svitsjenheten gjennom Address Resolution Protocol (ARP).
Hva er Address Resolution Protocol?
Enkelt sagt, når Layer 2-svitsjen først sender en pakke til vertsenheten, vet den ikke den riktige MAC-adressen.Derfor sender den en "ARP"-forespørsel til alle fysiske porter som vertsenheten er koblet til, og når svitsjen mottar et svar med MAC-adressen, legger den til MAC-adressen i tabellen.I hovedsak lærer svitsjen hvilke MAC-adresser som er knyttet til hvilke fysiske porter, slik at data kan flyte fritt mellom enheter på nettverket.
Ruting av data ved hjelp av lag 2-svitsjer
Svitsjen vil da bruke pakkesvitsjing for å bryte dataene i små "pakker" med informasjon.Disse mye mindre pakkene kan rutes gjennom nettverket raskt og effektivt sammenlignet med å sende en stor mengde informasjon over nettverket, noe som ville være tregt.Ved bruk av pakkesvitsj reduseres kollisjonsdomenet.Kollisjonsdomener oppstår når to eller flere verter prøver å kommunisere samtidig.Nettverkseffektiviteten reduseres og pakker/rammer vil kollidere og må sendes på nytt.
Fordeler med Layer 2-svitsjer
- Implementeringskostnadene er lave da ruteutstyr ikke er nødvendig.
- Svært lav ventetid.
- Ideell for LAN-nettverk der data sendes fra en vert på nettverket til en vertsenhet.
Ulemper med Layer 2-brytere
- Sårbar for kringkastingsstormer (kollisjonsdomener), som kan redusere nettverkseffektiviteten og forårsake overbelastning.
- Fungerer ikke med flere VLAN.
- Ikke skalerbar.
Layer 2 Switch Review
Layer 2-svitsjer er laget for å kun bruke MAC-adresser (Media Access Control) og bruke pakkesvitsj for å overføre små pakker mellom verter på nettverket.Det fungerer ved å koble en MAC-adresse til en fysisk port på bryteren.
Forstå Layer 3 Network Switches: Hva er det?
Layer 3-svitsjer opererer på nettverkslaget til Open Systems Interconnection (OSI)-modellen.Den fungerer som en Layer 2-svitsj ved at den kan håndtere MAC-adresser på samme måte, men de kan også håndtere IP-adresser (Internet Protocol).Dette betyr at de ikke bare er i stand til å overføre pakker mellom verter, men at de også kan koble til andre enheter på nettverket.Layer 3-svitsjer fungerer raskere enn tradisjonelle rutere og rutepakker uten behov for ekstra hopp, noe som resulterer i raskere ytelse og funksjonalitet.Imidlertid er tilleggsfunksjonaliteten deres ikke alltid nødvendig og er vanligvis bare implementert i mindre bransjer (som høyskoler) som krever VLAN-ruting eller krever mer støtte.
Fordeler med Layer 3-svitsjer
- Ingen dedikert ruter nødvendig.
- Reduser antall nettverksenheter som skal administreres og vedlikeholdes.
- Raskere byttehastighet.
- Ubegrenset skalerbarhet.
- Oppgi flere ruter for data.
- Har en svært sikker datautvekslingsbane.
Ulemper med Layer 3 Switches
- Krever mer strøm og båndbredde for å fungere.
- Det kan være dyrt å implementere.
- Hvis nettverket er lite, er det ingen ekstra fordel.
Hva er OSI-modellen?
Nå har vi nevnt OSI- eller Open Systems Interconnection-modellen flere ganger fordi både Layer 2 og Layer 3-svitsjer faller inn under dette konseptuelle rammeverket.OSI-modellen er et rammeverk utgitt av International Organization for Standardization (ISO) i 1984 for å beskrive de forskjellige lagene i et nettverkssystem.
OSI-modellen har 7 lag:
- fysisk
- data lenke
- Internettet
- transport
- Møte
- Innledning
- applikasjon
Layer 2 og Layer 3 switcher er plassert i henholdsvis datalinklaget og nettverkslaget.
Sammenligningsdiagram for lag 2 vs. lag 3-brytere
| Lag 2 bryter | Lag 3 bryter |
| Fungerer på datalinklaget. | Fungerer på nettverkslaget. |
| Send kun pakker/rammer via fysisk port og MAC-adresse. | Pakker kan rutes av MAC- og IP-adresser. |
| Kun MAC-adresser kan brukes. | Kan brukes som en Layer 2 eller Layer 3 bryter. |
| Kan redusere trafikken på LAN. | Brukes i små industrier og hvor virtuelle lokale nettverk (VLAN) er plassert. |
| Veldig raskt og effektivt - bare se på pakkehoder. | Dette er tregere fordi lag 3-svitsjer inspiserer pakker før de sendes. |
| Det er et enkelt kringkastingsdomene. | Det er flere kringkastingsdomener. |
| Kun kommunikasjon innenfor nettverket. | Kommunikasjon kan skje innenfor eller utenfor nettverket. |
Bruk tilfeller for Layer 2 og Layer 3 brytere
Når du anbefaler Layer 2 eller Layer 3-svitsjer, avhenger svaret av størrelsen og kompleksiteten til nettverket, samt sikkerhetskravene som kreves for at nettverket skal fungere effektivt og sikkert.
Typiske bruksområder for lag 2-svitsjer
Selv om du kanskje ikke vet det, er du allerede kjent med Layer 2-svitsjer;Datamaskinens Ethernet-tilkobling fungerer som datalinklaget, og kobler datamaskinen til nettverket via MAC-adressen.
En annen applikasjon for Layer 2-svitsjer er at programvareselskaper skal ha sentralt plasserte servere slik at klienter spredt rundt i verden kan få tilgang til en sentral server uten forsinkelser.
En annen applikasjon i den virkelige verden er i organisasjoner som er avhengige av intern kommunikasjon, men som ikke trenger Internett - de kan bruke VLAN-nettverk gjennom Layer 2-svitsjer.Et siste eksempel er en programvaretester som ønsker å holde sine delte verktøy på et sentralt sted, men la en annen server få tilgang til dem uten å være fysisk koblet til det samme nettverket.
Typiske bruksområder for lag 3-svitsjer
Når MAC-adresser rett og slett ikke er nok, kan Layer 3-svitsjer utnytte IP-adresser (Internet Protocol) for å koble enheter til forskjellige IP-nettverk.Du har allerede tilgang til en Layer 3-svitsj via Internett-ruteren.
Andre applikasjoner for Layer 3-svitsjer inkluderer universitetscampus eller datasentre med store datanettverk.Hvis nettverket har tusenvis av brukere, eller nettverksinfrastrukturen krever omfattende enhetsadministrasjon for å rulle ut patcher eller policyoppdateringer, eller hvis du trenger å aktivere spesifikke kontrollregler på enkelte enheter i nettverket, er en Layer 3-svitsj mer egnet fordi den er brannmur. beskyttelse.
Viktige takeaways
Det viktigste å huske på når du sammenligner Layer 2 og Layer 3-svitsjer, er at forskjellen ligger i rutefunksjonene til switchen.For Layer 2-svitsjer, i stedet for å bruke rutingalgoritmer, brukes Address Resolution Protocol (ARP) til å bytte data fra fysiske porter til MAC-adresser og kompilere en MAC-tabell for fremtidige pakker.
For Layer 3-svitsjer følger de en vanlig algoritme for å sende data fra vertsnettverket til en annen enhet utenfor verten via en Internett-protokolladresse.
