O rețea constă din mai multe dispozitive care lucrează împreună pentru a procesa, direcționa și conecta pachete de date.De exemplu, rețeaua locală de internet de acasă ar putea folosi routere, comutatoare care tamponează, stimulează și verifică erorile, hub-uri care direcționează toate datele către și ajută la filtrarea surselor și destinațiilor de date.
În acest articol, vom discuta în mod special despreComutatoare Layer XNUMX și Layer XNUMX;Ce sunt, cum sunt diferite și cum sunt folosite în viața reală.
Înțelegerea comutatorului de rețea de nivel 2: ce este?
Comutatoarele de nivel 2 sunt în mod tradiționalModel de interconectare a sistemelor deschise (OSI).Dispozitivele din stratul de legătură de date care funcționează pe stratul 2 al .Switch-urile de nivel 2 sunt responsabile pentru „comutația” pachetelor de la porturile fizice ale comutatorului la adresele de control al accesului media (MAC).Permite conectarea mai multor dispozitive la o rețea locală (LAN), dar numai cu adrese MAC.
Cum funcționează un comutator Layer XNUMX?
Funcționează prin utilizarea comutării de pachete, verificarea antetului pachetelor și reducerea domeniului de coliziune.În esență, pe măsură ce datele sunt trimise prin rețea, comutatorul examinează antetele pachetelor și compilează un tabel de adrese MAC.O adresă MAC este pur și simplu un identificator unic atribuit unui controler de interfață de rețea pentru a rezolva toate comunicațiile din rețea.Aceste adrese MAC sunt apoi legate la porturile fizice corespunzătoare de pe dispozitivul de comutare prin intermediul Protocolului de rezoluție a adreselor (ARP).
Ce este protocolul de rezoluție a adreselor?
Pe scurt, atunci când un comutator Layer 2 trimite un pachet către dispozitivul gazdă pentru prima dată, acesta nu știe adresa MAC corectă.Așa că trimite o solicitare „ARP” către toate porturile fizice la care este conectat dispozitivul gazdă, iar când comutatorul primește un răspuns cu adresa MAC, adaugă adresa MAC la tabelul său.În esență, comutatorul învață ce adrese MAC sunt asociate cu ce porturi fizice, permițând datelor să circule liber între dispozitivele din rețea.
Dirijați datele utilizând comutatoare de nivel 2
Comutatorul va folosi apoi comutarea de pachete pentru a descompune datele în mici „pachete” de informații.Aceste pachete mult mai mici pot fi direcționate prin rețea rapid și eficient, în comparație cu trimiterea unei cantități mari de informații prin rețea (ceea ce ar fi lent).Când se utilizează comutarea de pachete, domeniile de coliziune sunt reduse.Un domeniu de coliziune apare atunci când două sau mai multe gazde încearcă să comunice în același timp.Eficiența rețelei este redusă, iar pachetele/cadrele se vor ciocni și vor trebui retrimise.
Avantajele comutatoarelor de nivel XNUMX
- Deoarece nu este necesar niciun echipament de rutare, costurile de implementare sunt scăzute.
- latență foarte scăzută.
- Ideal pentru rețelele LAN în care datele sunt trimise de la o gazdă din rețea către dispozitivul gazdă.
Dezavantajele comutatoarelor de nivel XNUMX
- Vulnerabil la difuzarea furtunilor (domenii de coliziune), care reduc eficiența rețelei și provoacă congestie.
- Nu funcționează cu mai multe VLAN-uri.
- Nu este scalabil.
Revizuirea comutatorului Layer 2
Pentru a recapitula, comutatoarele Layer 2 sunt proiectate să utilizeze numai adrese Media Access Control (MAC) și să utilizeze comutarea de pachete pentru a transfera pachete mici de date între gazdele din rețea.Funcționează prin conectarea adresei MAC la un port fizic al comutatorului.
Înțelegerea comutatorului de rețea de nivel 3: ce este?
Switch-urile de nivel 3 operează la nivelul de rețea al modelului Open Systems Interconnection (OSI).Funcționează ca un comutator de nivel 2, deoarece poate gestiona adrese MAC în același mod, dar pot gestiona și adrese IP (Internet Protocol).Aceasta înseamnă că nu numai că sunt capabili să transfere pachete între gazde, ci și să se conecteze cu dispozitive din alte rețele.Switch-urile de nivel 3 funcționează mai rapid decât routerele tradiționale și pachetele de rutare fără hopuri suplimentare, permițând performanțe și funcționalități mai rapide.Cu toate acestea, funcționalitatea lor suplimentară nu este întotdeauna necesară și este de obicei implementată doar în industriile mici (cum ar fi campusurile universitare) care necesită rutare VLAN sau au nevoie de mai mult suport.
Avantajele comutatoarelor de nivel 3
- Nu este necesar un router dedicat.
- Reduceți numărul de dispozitive de rețea de gestionat și întreținut.
- Viteză de comutare mai mare.
- Scalabilitate nelimitată.
- Oferă mai multe căi de rutare pentru date.
- Are o cale de schimb de date foarte sigură.
Dezavantajele comutatoarelor de nivel 3
- Necesită mai multă putere și lățime de bandă pentru a funcționa.
- Poate fi costisitor de implementat.
- Dacă rețeaua este mică, nu există niciun beneficiu suplimentar.
Ce este modelul OSI?
Acum, am menționat modelul OSI sau Open Systems Interconnection de mai multe ori, deoarece atât comutatoarele Layer 2, cât și Layer 3 aparțin acestui cadru conceptual.Modelul OSI este un cadru publicat de Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) în 1984 pentru a descrie diferitele straturi ale unui sistem în rețea.
Modelul OSI are 7 straturi:
- fizic
- legătură de date
- Internetul
- transport
- Întâlnire
- introduce
- aplicarea
Switch-urile Layer 2 și Layer 3 sunt situate la nivelul de legătură de date și, respectiv, la nivelul de rețea.
Diagrama de comparație a comutatorului Layer 2 vs. Layer 3
| Comutator de strat 2 | Comutator de strat 3 |
| Funcționează pe stratul de legătură de date. | Funcționează pe stratul de rețea. |
| Trimiteți pachete/cadre numai prin portul fizic și adresa MAC. | Pachetele pot fi rutate după MAC și adresa IP. |
| Pot fi folosite doar adrese MAC. | Poate fi folosit ca comutator Layer 2 sau Layer 3. |
| Poate reduce traficul în rețeaua locală. | Folosit pentru industriile mici și unde sunt amplasate rețelele virtuale locale (VLAN). |
| Foarte rapid și eficient - doar uitați-vă la antetele pachetelor. | Acest lucru este mai lent deoarece comutatorul Layer 3 inspectează pachetul înainte de a-l trimite. |
| Există un singur domeniu de difuzare. | Există mai multe domenii de difuzare. |
| Comunicare numai în cadrul rețelei. | Comunicarea poate avea loc în interiorul sau în afara rețelei. |
Cazuri de utilizare pentru comutatoarele Layer 2 vs. Layer 3
Când se recomandă un comutator Layer 2 sau Layer 3, răspunsul depinde de dimensiunea și complexitatea rețelei, precum și de cerințele de securitate necesare pentru ca rețeaua să funcționeze eficient și sigur.
Aplicații tipice ale comutatoarelor de nivel XNUMX
Deși poate nu știți, sunteți deja familiarizați cu comutatoarele Layer 2;Conexiunea Ethernet a computerului dvs. acționează ca strat de legătură de date, conectând computerul la rețea printr-o adresă MAC.
O altă aplicație a comutatoarelor Layer 2 este atunci când companiile de software au servere localizate central, iar clienții împrăștiați în întreaga lume pot accesa un server central fără întârziere.
O altă aplicație din lumea reală se află în organizațiile care se bazează pe comunicarea internă, dar care nu au nevoie de internet - pot utiliza rețeaua VLAN printr-un comutator de nivel 2.Un ultim exemplu este testatorii de software care doresc să-și păstreze instrumentele partajate într-o locație centrală, dar permit unui alt server să le acceseze fără a fi conectați fizic la aceeași rețea.
Aplicații tipice ale comutatoarelor de nivel XNUMX
Switch-urile de nivel 3 pot utiliza adrese IP (Internet Protocol) pentru a conecta dispozitive la diferite rețele IP atunci când adresele MAC pur și simplu nu sunt suficiente.Ați ajuns la comutatorul de nivel 3 prin routerul dvs. de internet.
Alte aplicații pentru comutatoarele Layer 3 includ campusuri universitare sau centre de date în care sunt construite rețele mari de calculatoare.Dacă rețeaua are mii de utilizatori sau infrastructura rețelei necesită o gestionare extinsă a dispozitivelor pentru a lansa patch-uri sau actualizări de politici sau dacă trebuie să activați reguli de control specifice pe anumite dispozitive din rețea, un comutator de nivel 3 este mai potrivit, deoarece este firewall. protecţie.
concluzii cheie
Principalul lucru de reținut atunci când comparăm comutatoarele Layer 2 și Layer 3 este că diferența este în capabilitățile de rutare ale comutatoarelor.Pentru comutatoarele de nivel 2, în loc de algoritmi de rutare, protocolul de rezoluție a adreselor (ARP) este utilizat pentru a comuta datele de la porturile fizice la adresele MAC și pentru a compila tabelele MAC pentru pachetele viitoare.
Pentru comutatoarele Layer 3, acestea urmează algoritmi convenționali pentru a trimite date de la o rețea gazdă către un alt dispozitiv din afara gazdei printr-o adresă de protocol Internet.
