Sieć składa się z wielu urządzeń, które współpracują ze sobą w celu przetwarzania, trasowania i łączenia pakietów danych.Na przykład lokalna sieć internetowa w domu może korzystać z routerów, przełączników, które buforują, zwiększają i sprawdzają błędy danych, koncentratorów, które przekierowują wszystkie dane i pomagają filtrować źródła danych i miejsca docelowe.
W tym artykule szczegółowo omówimyPrzełączniki warstwy XNUMX i warstwy XNUMX;Czym są, czym się różnią i jak są używane w prawdziwym życiu.
Zrozumienie przełącznika sieciowego warstwy 2: co to jest?
Przełączniki warstwy 2 są tradycyjnie wModel otwartego połączenia systemów (OSI)Urządzenia warstwy łącza danych, które działają w warstwie 2 .Przełączniki warstwy 2 są odpowiedzialne za „przełączanie” pakietów z portów fizycznych przełącznika na adresy kontroli dostępu do nośnika (MAC).Umożliwia podłączenie wielu urządzeń do sieci lokalnej (LAN), ale tylko z adresami MAC.
Jak działa przełącznik warstwy XNUMX?
Działa poprzez wykorzystanie przełączania pakietów, sprawdzania nagłówków pakietów i redukcji domeny kolizyjnej.Zasadniczo, gdy dane są przesyłane przez sieć, przełącznik sprawdza nagłówki pakietów i kompiluje tablicę adresów MAC.Adres MAC to po prostu unikalny identyfikator przypisany do kontrolera interfejsu sieciowego w celu rozwiązania całej komunikacji w sieci.Te adresy MAC są następnie łączone z odpowiednimi portami fizycznymi na urządzeniu przełączającym za pośrednictwem protokołu ARP (Address Resolution Protocol).
Co to jest protokół rozwiązywania adresów?
Krótko mówiąc, gdy przełącznik warstwy 2 wysyła pakiet do urządzenia hosta po raz pierwszy, nie zna on prawidłowego adresu MAC.Wysyła więc żądanie „ARP” do wszystkich portów fizycznych, do których podłączone jest urządzenie hosta, a gdy przełącznik otrzymuje odpowiedź z adresem MAC, dodaje adres MAC do swojej tabeli.Zasadniczo przełącznik uczy się, które adresy MAC są powiązane z jakimi portami fizycznymi, umożliwiając swobodny przepływ danych między urządzeniami w sieci.
Przekieruj dane za pomocą przełączników warstwy 2
Przełącznik użyje następnie przełączania pakietów, aby podzielić dane na małe „pakiety” informacji.Te znacznie mniejsze pakiety mogą być kierowane przez sieć szybko i wydajnie w porównaniu do wysyłania dużej porcji informacji przez sieć (co byłoby powolne).Podczas korzystania z przełączania pakietów domeny kolizyjne są redukowane.Domena kolizyjna występuje, gdy co najmniej dwa hosty próbują komunikować się w tym samym czasie.Wydajność sieci jest zmniejszona, a pakiety/ramki będą kolidować i trzeba będzie je wysłać ponownie.
Zalety przełączników warstwy XNUMX
- Ponieważ nie jest wymagany żaden sprzęt do routingu, koszty wdrożenia są niskie.
- bardzo małe opóźnienie.
- Idealny do sieci LAN, w których dane są przesyłane z hosta w sieci do urządzenia hosta.
Wady przełączników warstwy XNUMX
- Podatny na burze rozgłoszeniowe (domeny kolizyjne), które zmniejszają wydajność sieci i powodują przeciążenie.
- Nie działa z wieloma sieciami VLAN.
- Nie skalowalny.
Przegląd przełącznika warstwy 2
Podsumowując, przełączniki warstwy 2 są zaprojektowane do używania tylko adresów Media Access Control (MAC) i przełączania pakietów do przesyłania małych pakietów danych między hostami w sieci.Działa poprzez podłączenie adresu MAC do fizycznego portu na przełączniku.
Zrozumienie przełącznika sieciowego warstwy 3: co to jest?
Przełączniki warstwy 3 działają w warstwie sieciowej modelu Open Systems Interconnection (OSI).Działa jak przełącznik warstwy 2, ponieważ może obsługiwać adresy MAC w ten sam sposób, ale może również obsługiwać adresy protokołu internetowego (IP).Oznacza to, że są w stanie nie tylko przesyłać pakiety między hostami, ale także łączyć się z urządzeniami w innych sieciach.Przełączniki warstwy 3 działają szybciej niż tradycyjne routery i kierują pakiety bez dodatkowych przeskoków, zapewniając wyższą wydajność i funkcjonalność.Jednak ich dodatkowa funkcjonalność nie zawsze jest konieczna i jest zwykle wdrażana tylko w małych branżach (takich jak kampusy uniwersyteckie), które wymagają routingu VLAN lub potrzebują większego wsparcia.
Zalety przełączników warstwy 3
- Nie jest wymagany dedykowany router.
- Zmniejsz liczbę urządzeń sieciowych do zarządzania i konserwacji.
- Szybsza prędkość przełączania.
- Nieograniczona skalowalność.
- Udostępnia wiele ścieżek routingu dla danych.
- Posiada wysoce bezpieczną ścieżkę wymiany danych.
Wady przełączników warstwy 3
- Do działania wymaga większej mocy i przepustowości.
- Wdrożenie może być kosztowne.
- Jeśli sieć jest mała, nie ma dodatkowych korzyści.
Jaki jest model OSI?
Teraz kilkakrotnie wspominaliśmy o modelu OSI lub Open Systems Interconnection, ponieważ zarówno przełączniki warstwy 2, jak i warstwy 3 należą do tej struktury koncepcyjnej.Model OSI to struktura opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) w 1984 r. w celu opisania różnych warstw systemu sieciowego.
Model OSI ma 7 warstw:
- fizyczny
- łącza danych
- Internet
- transport
- Spotkanie
- Wprowadzenie
- podanie
Przełączniki warstwy 2 i warstwy 3 znajdują się odpowiednio w warstwie łącza danych i warstwie sieci.
Tabela porównawcza przełączników warstwy 2 i warstwy 3
| Przełącznik warstwy 2 | Przełącznik warstwy 3 |
| Działa na warstwie łącza danych. | Działa w warstwie sieciowej. |
| Wysyłaj pakiety/ramki tylko przez port fizyczny i adres MAC. | Pakiety mogą być routowane według adresu MAC i IP. |
| Można używać tylko adresów MAC. | Może być używany jako przełącznik warstwy 2 lub warstwy 3. |
| Może zmniejszyć ruch w sieci lokalnej. | Używany w małych branżach i tam, gdzie znajdują się wirtualne sieci lokalne (VLAN). |
| Bardzo szybki i wydajny - wystarczy spojrzeć na nagłówki pakietów. | Jest to wolniejsze, ponieważ przełącznik warstwy 3 sprawdza pakiet przed jego wysłaniem. |
| Istnieje jedna domena rozgłoszeniowa. | Istnieje wiele domen rozgłoszeniowych. |
| Komunikacja tylko w sieci. | Komunikacja może odbywać się w sieci lub poza nią. |
Przypadki użycia dla przełączników warstwy 2 i warstwy 3
W przypadku rekomendacji przełącznika warstwy 2 lub 3 odpowiedź zależy od rozmiaru i złożoności sieci, a także wymagań bezpieczeństwa wymaganych do wydajnego i bezpiecznego działania sieci.
Typowe zastosowania przełączników warstwy XNUMX
Chociaż możesz tego nie wiedzieć, znasz już przełączniki warstwy 2;Połączenie Ethernet komputera działa jako warstwa łącza danych, łącząc komputer z siecią za pomocą adresu MAC.
Innym zastosowaniem przełączników warstwy 2 jest sytuacja, gdy firmy programistyczne mają centralnie zlokalizowane serwery, a klienci rozproszeni po całym świecie mogą bez opóźnień uzyskać dostęp do centralnego serwera.
Inną realną aplikacją są organizacje, które opierają się na komunikacji wewnętrznej, ale nie potrzebują Internetu — mogą korzystać z sieci VLAN za pośrednictwem przełącznika warstwy 2.Ostatnim przykładem są testerzy oprogramowania, którzy chcą przechowywać udostępniane narzędzia w centralnej lokalizacji, ale pozwalają innemu serwerowi na dostęp do nich bez fizycznego połączenia z tą samą siecią.
Typowe zastosowania przełączników warstwy XNUMX
Przełączniki warstwy 3 mogą wykorzystywać adresy protokołu internetowego (IP) do łączenia urządzeń z różnymi sieciami IP, gdy adresy MAC po prostu nie wystarczają.Dotarłeś do przełącznika warstwy 3 przez router internetowy.
Inne zastosowania przełączników warstwy 3 obejmują kampusy uniwersyteckie lub centra danych, w których budowane są duże sieci komputerowe.Jeśli sieć ma tysiące użytkowników lub infrastruktura sieciowa wymaga rozbudowanego zarządzania urządzeniami w celu wprowadzenia poprawek lub aktualizacji zasad, lub jeśli trzeba aktywować określone reguły kontroli na niektórych urządzeniach w sieci, bardziej odpowiedni jest przełącznik warstwy 3, ponieważ jest zaporą ogniową. ochrona.
kluczowe dania na wynos
Najważniejszą rzeczą, o której należy pamiętać podczas porównywania przełączników warstwy 2 i warstwy 3, jest to, że różnica polega na możliwościach routingu przełączników.W przypadku przełączników warstwy 2 zamiast algorytmów routingu do przełączania danych z portów fizycznych na adresy MAC oraz do kompilowania tabel MAC dla przyszłych pakietów używany jest protokół ARP (Address Resolution Protocol).
W przypadku przełączników warstwy 3 wykorzystują konwencjonalne algorytmy do wysyłania danych z sieci hosta do innego urządzenia poza hostem za pośrednictwem adresu protokołu internetowego.
