Uma rede consiste em vários dispositivos que trabalham juntos para processar, rotear e conectar pacotes de dados.Por exemplo, sua rede local de Internet em casa pode usar roteadores, switches que armazenam em buffer, aumentam e verificam erros de dados, hubs que roteiam todos os dados e ajudam a filtrar fontes e destinos de dados.
Neste artigo, abordaremos especificamente oSwitches de camada XNUMX e camada XNUMX;O que são, como são diferentes e como são usados na vida real.
Entendendo o switch de rede de camada 2: o que é?
Os switches de camada 2 estão tradicionalmente emModelo de Interconexão de Sistemas Abertos (OSI)Dispositivos da camada de enlace de dados que operam na camada 2 do .Os switches de camada 2 são responsáveis por "comutar" pacotes de portas físicas no switch para endereços de controle de acesso de mídia (MAC).Ele permite que vários dispositivos sejam conectados em uma rede local (LAN), mas apenas com endereços MAC.
Como funciona um switch de camada XNUMX?
Ele funciona empregando comutação de pacotes, verificação de cabeçalho de pacote e redução de domínio de colisão.Essencialmente, à medida que os dados são enviados pela rede, o switch examina os cabeçalhos dos pacotes e compila uma tabela de endereços MAC.Um endereço MAC é simplesmente um identificador exclusivo atribuído a um controlador de interface de rede para resolver todas as comunicações dentro da rede.Esses endereços MAC são então vinculados às portas físicas correspondentes no dispositivo de switch por meio do Address Resolution Protocol (ARP).
O que é o Protocolo de Resolução de Endereço?
Resumindo, quando um switch de camada 2 envia um pacote para o dispositivo host pela primeira vez, ele não conhece o endereço MAC correto.Assim, ele envia uma solicitação "ARP" para todas as portas físicas às quais o dispositivo host está conectado e, quando o switch recebe uma resposta com o endereço MAC, adiciona o endereço MAC à sua tabela.Essencialmente, o switch aprende quais endereços MAC estão associados a quais portas físicas, permitindo que os dados fluam livremente entre dispositivos na rede.
Rotear dados usando switches de camada 2
O switch usará então a comutação de pacotes para dividir os dados em pequenos "pacotes" de informações.Esses pacotes muito menores podem ser roteados pela rede de forma rápida e eficiente em comparação com o envio de uma grande quantidade de informações pela rede (o que seria lento).Ao usar comutação de pacotes, os domínios de colisão são reduzidos.Um domínio de colisão ocorre quando dois ou mais hosts tentam se comunicar ao mesmo tempo.A eficiência da rede é reduzida e os pacotes/quadros colidirão e precisarão ser reenviados.
Vantagens dos switches de camada XNUMX
- Como nenhum equipamento de roteamento é necessário, os custos de implementação são baixos.
- latência muito baixa.
- Ideal para redes LAN onde os dados são enviados de um host na rede para o dispositivo host.
Desvantagens dos Switches de Camada XNUMX
- Vulnerável a tempestades de broadcast (domínios de colisão), que reduzem a eficiência da rede e causam congestionamento.
- Não funciona com várias VLANs.
- Não escalável.
Revisão do Comutador de Camada 2
Para recapitular, os switches de camada 2 são projetados para usar apenas endereços de controle de acesso de mídia (MAC) e usar comutação de pacotes para transferir pequenos pacotes de dados entre hosts na rede.Ele funciona conectando o endereço MAC a uma porta física no switch.
Entendendo o switch de rede de camada 3: o que é?
Os switches da camada 3 operam na camada de rede do modelo Open Systems Interconnection (OSI).Ele funciona como um switch de camada 2, pois pode lidar com endereços MAC da mesma maneira, mas também pode lidar com endereços IP (Internet Protocol).Isso significa que eles podem não apenas transferir pacotes entre hosts, mas também conectar-se a dispositivos em outras redes.Os switches de camada 3 funcionam mais rápido do que os roteadores tradicionais e roteiam pacotes sem saltos adicionais, permitindo desempenho e funcionalidade mais rápidos.No entanto, sua funcionalidade extra nem sempre é necessária e geralmente é implementada apenas em pequenas indústrias (como campi universitários) que exigem roteamento de VLAN ou precisam de mais suporte.
Vantagens dos switches de camada 3
- Nenhum roteador dedicado necessário.
- Reduza o número de dispositivos de rede para gerenciar e manter.
- Velocidade de comutação mais rápida.
- Escalabilidade ilimitada.
- Fornece vários caminhos de roteamento para dados.
- Tem um caminho de troca de dados altamente seguro.
Desvantagens dos Switches de Camada 3
- Requer mais potência e largura de banda para operar.
- Pode ser caro para implementar.
- Se a rede for pequena, não há benefício adicional.
O que é o modelo OSI?
Agora, mencionamos o modelo OSI ou Open Systems Interconnection várias vezes porque os switches de Camada 2 e Camada 3 pertencem a essa estrutura conceitual.O modelo OSI é um framework publicado pela International Organization for Standardization (ISO) em 1984 para descrever as diferentes camadas de um sistema em rede.
O modelo OSI tem 7 camadas:
- fisica
- link de dados
- A Internet
- transporte
- Reunião
- XNUMX. Introdução
- aplicativo
Os switches da camada 2 e da camada 3 estão localizados na camada de enlace de dados e na camada de rede, respectivamente.
Tabela de comparação de switch de camada 2 vs. camada 3
| Comutador de camada 2 | Comutador de camada 3 |
| Opera na camada de enlace de dados. | Opera na camada de rede. |
| Envie pacotes/quadros apenas via porta física e endereço MAC. | Os pacotes podem ser roteados por endereço MAC e IP. |
| Somente endereços MAC podem ser usados. | Pode ser usado como switch de Camada 2 ou Camada 3. |
| Pode reduzir o tráfego na rede local. | Usado para pequenas indústrias e onde as redes locais virtuais (VLANs) estão localizadas. |
| Muito rápido e eficiente - basta olhar para os cabeçalhos dos pacotes. | É mais lento porque o switch da camada 3 inspeciona o pacote antes de enviá-lo. |
| Há um único domínio de transmissão. | Existem vários domínios de transmissão. |
| Comunicação apenas dentro da rede. | A comunicação pode ocorrer dentro ou fora da rede. |
Casos de uso para switches de camada 2 vs. camada 3
Ao recomendar um switch de Camada 2 ou Camada 3, a resposta depende do tamanho e da complexidade da rede, bem como dos requisitos de segurança necessários para que a rede opere com eficiência e segurança.
Aplicações típicas de switches de camada XNUMX
Embora você não saiba, você já está familiarizado com switches de camada 2;A conexão Ethernet do seu computador atua como a camada de enlace de dados, conectando seu computador à rede por meio de um endereço MAC.
Outra aplicação dos switches de camada 2 é quando as empresas de software têm servidores localizados centralmente e os clientes espalhados pelo mundo podem acessar um servidor central sem demora.
Outra aplicação do mundo real está em organizações que dependem de comunicação interna, mas não precisam da Internet - elas podem usar a rede VLAN por meio de um switch de camada 2.Um exemplo final são os testadores de software que desejam manter suas ferramentas compartilhadas em um local central, mas permitem que outro servidor as acesse sem estar fisicamente conectado à mesma rede.
Aplicações típicas de switches de camada XNUMX
Os switches de camada 3 podem utilizar endereços de Protocolo de Internet (IP) para conectar dispositivos a diferentes redes IP quando os endereços MAC simplesmente não forem suficientes.Você alcançou o switch da Camada 3 através do seu roteador de Internet.
Outras aplicações para switches de camada 3 incluem campi universitários ou centros de dados onde grandes redes de computadores são construídas.Se a rede tiver milhares de usuários ou se a infraestrutura de rede exigir um amplo gerenciamento de dispositivos para implantar patches ou atualizações de políticas, ou se você precisar ativar regras de controle específicas em determinados dispositivos da rede, um switch de camada 3 é mais adequado porque possui firewall proteção.
principais conclusões
A principal coisa a ser lembrada ao comparar os switches da Camada 2 e da Camada 3 é que a diferença está nos recursos de roteamento dos switches.Para switches de camada 2, em vez de algoritmos de roteamento, o Address Resolution Protocol (ARP) é usado para alternar dados de portas físicas para endereços MAC e para compilar tabelas MAC para pacotes futuros.
Para switches de camada 3, eles seguem algoritmos convencionais para enviar dados de uma rede de host para outro dispositivo fora do host por meio de um endereço de protocolo de Internet.
