Sieť pozostáva z viacerých zariadení, ktoré spolupracujú na spracovaní, smerovaní a spájaní dátových paketov.Napríklad lokálna internetová sieť, ku ktorej sa pripájate doma, môže používať smerovače, prepínače, ktoré ukladajú, podporujú a kontrolujú chyby, rozbočovače, ktoré smerujú všetky údaje a pomáhajú filtrovať zdroje a ciele údajov.
V tomto článku budeme konkrétne diskutovať oPrepínače vrstvy 2 a vrstvy 3;Aké sú, ako sa líšia a ako sa používajú v reálnom živote.
Pochopenie sieťových prepínačov vrstvy 2: čo to je?
Prepínače vrstvy 2 sú tradičneModel otvoreného prepojenia systémov (OSI).Zariadenie vrstvy dátového spojenia, ktoré beží na vrstve 2.Prepínače vrstvy 2 sú zodpovedné za „prepínanie“ paketov z fyzických portov na prepínači na adresy MAC (media access control).Umožňuje pripojenie viacerých zariadení na lokálnu sieť (LAN), ale iba pomocou MAC adries.
Ako fungujú prepínače vrstvy 2?
Funguje tak, že využíva prepínanie paketov, kontrolu hlavičiek a redukciu kolízií domén.V podstate, keď sa dáta posielajú cez sieť, prepínač skúma hlavičku paketu a zostavuje tabuľku MAC adries.MAC adresa je jednoducho jedinečný identifikátor priradený ovládaču sieťového rozhrania a používa sa na riešenie všetkej komunikácie v rámci siete.Tieto MAC adresy sú potom prepojené s príslušnými fyzickými portami na prepínacom zariadení prostredníctvom protokolu ARP (Address Resolution Protocol).
Čo je protokol na rozlíšenie adresy?
Jednoducho povedané, keď prepínač Layer 2 prvýkrát odošle paket do hostiteľského zariadenia, nepozná správnu MAC adresu.Preto odošle požiadavku „ARP“ na všetky fyzické porty, ku ktorým je pripojené hostiteľské zariadenie, a keď prepínač dostane odpoveď s MAC adresou, pridá MAC adresu do svojej tabuľky.Prepínač sa v podstate učí, ktoré adresy MAC sú priradené k akým fyzickým portom, čo umožňuje voľný tok údajov medzi zariadeniami v sieti.
Smerovanie údajov pomocou prepínačov vrstvy 2
Prepínač potom použije prepínanie paketov na rozdelenie údajov na malé „balíky“ informácií.Tieto oveľa menšie pakety môžu byť smerované cez sieť rýchlo a efektívne v porovnaní s odosielaním veľkého množstva informácií cez sieť, čo by bolo pomalé.Pri použití prepínania paketov sa znižuje kolízna doména.Kolízne domény sa vyskytujú, keď sa dvaja alebo viacerí hostitelia pokúšajú komunikovať súčasne.Efektivita siete je znížená a pakety/rámce budú kolidovať a bude potrebné ich znova odoslať.
Výhody prepínačov vrstvy 2
- Náklady na implementáciu sú nízke, pretože nie je potrebné smerovacie zariadenie.
- Veľmi nízka latencia.
- Ideálne pre siete LAN, kde sa údaje odosielajú z hostiteľa v sieti do hostiteľského zariadenia.
Nevýhody prepínačov vrstvy 2
- Je náchylný na vysielanie búrok (kolíznych domén), ktoré môžu znížiť efektivitu siete a spôsobiť preťaženie.
- Nefunguje s viacerými sieťami VLAN.
- Nie je škálovateľné.
Prehľad prepínačov vrstvy 2
Prepínače vrstvy 2 sú navrhnuté tak, aby používali iba adresy MAC (media access control) a používali prepínanie paketov na prenos malých paketov medzi hostiteľmi v sieti.Funguje tak, že MAC adresu pripojíte k fyzickému portu na prepínači.
Pochopenie sieťových prepínačov vrstvy 3: čo to je?
Prepínače vrstvy 3 fungujú na sieťovej vrstve modelu OSI (Open Systems Interconnection).Funguje ako prepínač Layer 2 v tom, že dokáže spracovať MAC adresy rovnakým spôsobom, ale dokáže spracovať aj adresy internetového protokolu (IP).To znamená, že nielenže dokážu prenášať pakety medzi hostiteľmi, ale dokážu sa aj spojiť s inými zariadeniami v sieti.Prepínače vrstvy 3 fungujú rýchlejšie ako tradičné smerovače a smerujú pakety bez potreby ďalších skokov, výsledkom čoho je rýchlejší výkon a funkčnosť.Ich dodatočné funkcie však nie sú vždy potrebné a zvyčajne sa implementujú iba v menších odvetviach (ako sú univerzitné kampusy), ktoré vyžadujú smerovanie VLAN alebo vyžadujú väčšiu podporu.
Výhody prepínačov vrstvy 3
- Nevyžaduje sa žiadny vyhradený smerovač.
- Znížte počet sieťových zariadení na správu a údržbu.
- Vyššia rýchlosť prepínania.
- Neobmedzená škálovateľnosť.
- Poskytnite viacero smerovacích ciest pre dáta.
- Má vysoko zabezpečenú cestu výmeny údajov.
Nevýhody prepínačov vrstvy 3
- Vyžaduje viac energie a šírku pásma na prevádzku.
- Jeho implementácia môže byť nákladná.
- Ak je sieť malá, neexistuje žiadna ďalšia výhoda.
Aký je model OSI?
Teraz sme niekoľkokrát spomenuli model OSI alebo Open Systems Interconnection, pretože prepínače na 2. aj 3. vrstve spadajú do tohto koncepčného rámca.Model OSI je rámec publikovaný Medzinárodnou organizáciou pre normalizáciu (ISO) v roku 1984 na opis rôznych vrstiev sieťového systému.
Model OSI má 7 vrstiev:
- fyzické
- dátový odkaz
- Internet
- dopravy
- Stretnutie
- úvod
- aplikácie
Prepínače vrstvy 2 a 3 sú umiestnené vo vrstve dátového spojenia a sieťovej vrstve.
Porovnávacia tabuľka prepínačov medzi 2. vrstvou a 3. vrstvou
| Prepínač vrstvy 2 | Prepínač vrstvy 3 |
| Funguje na vrstve dátového spojenia. | Funguje na sieťovej vrstve. |
| Posielajte pakety/rámce iba cez fyzický port a MAC adresu. | Pakety môžu byť smerované podľa MAC a IP adries. |
| Môžu sa použiť iba adresy MAC. | Môže byť použitý ako prepínač Layer 2 alebo Layer 3. |
| Môže znížiť prevádzku v sieti LAN. | Používa sa v malých priemyselných odvetviach a tam, kde sa nachádzajú virtuálne lokálne siete (VLAN). |
| Veľmi rýchle a efektívne – stačí sa pozrieť na hlavičky paketov. | Je to pomalšie, pretože prepínače vrstvy 3 kontrolujú pakety pred ich odoslaním. |
| Existuje jedna vysielacia doména. | Existuje viacero vysielacích domén. |
| Komunikácia len v rámci siete. | Komunikácia môže prebiehať v rámci siete alebo mimo nej. |
Prípady použitia prepínačov vrstvy 2 a 3
Pri odporúčaní prepínačov vrstvy 2 alebo 3 závisí odpoveď od veľkosti a zložitosti siete, ako aj od bezpečnostných požiadaviek, ktoré sú potrebné na to, aby sieť fungovala efektívne a bezpečne.
Typické aplikácie prepínačov vrstvy 2
Hoci to možno neviete, prepínače vrstvy 2 už poznáte;Ethernetové pripojenie vášho počítača funguje ako vrstva dátového spojenia, ktorá pripája váš počítač k sieti prostredníctvom jeho MAC adresy.
Ďalšou aplikáciou pre prepínače vrstvy 2 je pre softvérové spoločnosti, aby mali centrálne umiestnené servery, aby klienti roztrúsení po celom svete mali okamžitý prístup k centrálnemu serveru.
Ďalšia aplikácia v reálnom svete je v organizáciách, ktoré sa spoliehajú na internú komunikáciu, ale nepotrebujú internet – môžu využívať sieť VLAN cez prepínače vrstvy 2.Posledným príkladom je softvérový tester, ktorý chce mať svoje zdieľané nástroje na centrálnom mieste, ale umožniť inému serveru prístup k nim bez toho, aby bol fyzicky pripojený k rovnakej sieti.
Typické aplikácie prepínačov vrstvy 3
Keď MAC adresy jednoducho nestačia, prepínače vrstvy 3 môžu využiť adresy internetového protokolu (IP) na pripojenie zariadení k rôznym IP sieťam.Už máte prístup k prepínaču vrstvy 3 prostredníctvom vášho internetového smerovača.
Medzi ďalšie aplikácie pre prepínače vrstvy 3 patria univerzitné kampusy alebo dátové centrá s veľkými počítačovými sieťami.Ak má sieť tisíce používateľov alebo sieťová infraštruktúra vyžaduje rozsiahlu správu zariadení na zavádzanie opráv alebo aktualizácií zásad, alebo ak potrebujete aktivovať špecifické pravidlá kontroly na určitých zariadeniach v sieti, je vhodnejší prepínač vrstvy 3, pretože má firewall ochranu.
Kľúčové veci
Hlavná vec na zapamätanie pri porovnávaní prepínačov vrstvy 2 a 3 je, že rozdiel spočíva v možnostiach smerovania prepínača.V prípade prepínačov vrstvy 2 sa namiesto použitia smerovacích algoritmov používa protokol ARP (Address Resolution Protocol) na prepínanie údajov z fyzických portov na adresy MAC a zostavovanie tabuľky MAC pre budúce pakety.
Pre prepínače vrstvy 3 sa riadia normálnym algoritmom na odosielanie údajov z hostiteľskej siete do iného zariadenia mimo hostiteľa prostredníctvom adresy internetového protokolu.
