เครือข่ายประกอบด้วยอุปกรณ์หลายเครื่องที่ทำงานร่วมกันเพื่อประมวลผล กำหนดเส้นทาง และเชื่อมต่อแพ็กเก็ตข้อมูลตัวอย่างเช่น เครือข่ายอินเทอร์เน็ตในพื้นที่ของคุณที่บ้านอาจใช้เราเตอร์ สลับบัฟเฟอร์ บูสต์ และตรวจสอบข้อมูลข้อผิดพลาด ฮับที่กำหนดเส้นทางข้อมูลทั้งหมดไป และช่วยกรองแหล่งข้อมูลและปลายทาง
ในบทความนี้เราจะพูดถึง .โดยเฉพาะสวิตช์เลเยอร์ XNUMX และเลเยอร์ XNUMX;มันคืออะไร แตกต่างกันอย่างไร และนำไปใช้ในชีวิตจริงอย่างไร
ทำความเข้าใจกับสวิตช์เครือข่ายเลเยอร์ 2: มันคืออะไร?
สวิตช์เลเยอร์ 2 เป็นแบบดั้งเดิมในแบบจำลองการเชื่อมต่อโครงข่ายระบบเปิด (OSI)อุปกรณ์ Data Link Layer ที่ทำงานบน Layer 2 ของ .สวิตช์เลเยอร์ 2 มีหน้าที่ "เปลี่ยน" แพ็กเก็ตจากพอร์ตจริงบนสวิตช์ไปยังที่อยู่การควบคุมการเข้าถึงสื่อ (MAC)อนุญาตให้เชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่องบนเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) แต่ด้วยที่อยู่ MAC เท่านั้น
สวิตช์เลเยอร์ XNUMX ทำงานอย่างไร
มันทำงานโดยใช้การสลับแพ็กเก็ต การตรวจสอบส่วนหัวของแพ็กเก็ต และการลดโดเมนการชนกันโดยพื้นฐานแล้ว เมื่อข้อมูลถูกส่งผ่านเครือข่าย สวิตช์จะตรวจสอบส่วนหัวของแพ็กเก็ตและรวบรวมตารางที่อยู่ MACที่อยู่ MAC เป็นเพียงตัวระบุเฉพาะที่กำหนดให้กับตัวควบคุมอินเทอร์เฟซเครือข่ายเพื่อแก้ไขการสื่อสารทั้งหมดภายในเครือข่ายที่อยู่ MAC เหล่านี้จะเชื่อมโยงกับพอร์ตทางกายภาพที่เกี่ยวข้องบนอุปกรณ์สวิตช์ผ่าน Address Resolution Protocol (ARP)
Address Resolution Protocol คืออะไร?
กล่าวโดยย่อ เมื่อสวิตช์ Layer 2 ส่งแพ็กเก็ตไปยังอุปกรณ์โฮสต์เป็นครั้งแรก สวิตช์จะไม่ทราบที่อยู่ MAC ที่ถูกต้องดังนั้นจึงส่งคำขอ "ARP" ไปยังฟิสิคัลพอร์ตทั้งหมดที่อุปกรณ์โฮสต์เชื่อมต่ออยู่ และเมื่อสวิตช์ได้รับการตอบกลับด้วยที่อยู่ MAC จะเพิ่มที่อยู่ MAC ลงในตารางโดยพื้นฐานแล้ว สวิตช์จะเรียนรู้ว่าที่อยู่ MAC ใดเชื่อมโยงกับพอร์ตจริงใด ทำให้ข้อมูลสามารถไหลได้อย่างอิสระระหว่างอุปกรณ์บนเครือข่าย
กำหนดเส้นทางข้อมูลโดยใช้สวิตช์เลเยอร์ 2
จากนั้นสวิตช์จะใช้การสลับแพ็กเก็ตเพื่อแบ่งข้อมูลออกเป็น "แพ็กเก็ต" ข้อมูลขนาดเล็กแพ็กเก็ตขนาดเล็กมากเหล่านี้สามารถกำหนดเส้นทางผ่านเครือข่ายได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับการส่งข้อมูลจำนวนมากผ่านเครือข่าย (ซึ่งจะช้า)เมื่อใช้การสลับแพ็กเก็ต โดเมนการชนกันจะลดลงโดเมนการชนเกิดขึ้นเมื่อสองโฮสต์ขึ้นไปพยายามสื่อสารพร้อมกันประสิทธิภาพของเครือข่ายลดลงและแพ็กเก็ต/เฟรมจะชนกันและจำเป็นต้องส่งใหม่
ข้อดีของสวิตช์เลเยอร์ XNUMX
- เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์กำหนดเส้นทาง ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการจึงต่ำ
- เวลาแฝงต่ำมาก
- เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครือข่าย LAN ที่ส่งข้อมูลจากโฮสต์บนเครือข่ายไปยังอุปกรณ์โฮสต์
ข้อเสียของสวิตช์เลเยอร์ XNUMX
- เสี่ยงต่อการแพร่ระบาด (collision domains) ซึ่งลดประสิทธิภาพของเครือข่ายและทำให้เกิดความแออัด
- ไม่ทำงานกับ VLAN หลายตัว
- ไม่สามารถปรับขนาดได้
การตรวจสอบสวิตช์เลเยอร์ 2
สรุป สวิตช์เลเยอร์ 2 ได้รับการออกแบบให้ใช้เฉพาะที่อยู่ Media Access Control (MAC) และใช้การสลับแพ็กเก็ตเพื่อถ่ายโอนแพ็กเก็ตข้อมูลขนาดเล็กระหว่างโฮสต์บนเครือข่ายทำงานโดยเชื่อมต่อที่อยู่ MAC กับพอร์ตจริงบนสวิตช์
ทำความเข้าใจกับสวิตช์เครือข่ายเลเยอร์ 3: มันคืออะไร?
สวิตช์เลเยอร์ 3 ทำงานที่เลเยอร์เครือข่ายของโมเดล Open Systems Interconnection (OSI)มันทำงานเหมือนสวิตช์เลเยอร์ 2 โดยสามารถจัดการที่อยู่ MAC ได้ในลักษณะเดียวกัน แต่ยังสามารถจัดการที่อยู่อินเทอร์เน็ตโปรโตคอล (IP) ได้ซึ่งหมายความว่าไม่เพียงแต่สามารถถ่ายโอนแพ็กเก็ตระหว่างโฮสต์เท่านั้น แต่ยังเชื่อมต่อกับอุปกรณ์บนเครือข่ายอื่นด้วยสวิตช์เลเยอร์ 3 ทำงานได้เร็วกว่าเราเตอร์แบบเดิมและกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตโดยไม่ต้องมีฮ็อปเพิ่มเติม ทำให้ประสิทธิภาพและการทำงานเร็วขึ้นอย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันพิเศษนั้นไม่จำเป็นเสมอไป และมักจะนำไปใช้ในอุตสาหกรรมขนาดเล็กเท่านั้น (เช่น ในวิทยาเขตของมหาวิทยาลัย) ที่ต้องการการกำหนดเส้นทาง VLAN หรือต้องการการสนับสนุนเพิ่มเติม
ข้อดีของสวิตช์เลเยอร์ 3
- ไม่จำเป็นต้องใช้เราเตอร์เฉพาะ
- ลดจำนวนอุปกรณ์เครือข่ายในการจัดการและบำรุงรักษา
- ความเร็วในการเปลี่ยนที่เร็วขึ้น
- ความสามารถในการปรับขนาดได้ไม่จำกัด
- จัดเตรียมเส้นทางหลายเส้นทางสำหรับข้อมูล
- มีเส้นทางการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่มีความปลอดภัยสูง
ข้อเสียของสวิตช์เลเยอร์ 3
- ต้องการพลังงานและแบนด์วิดท์มากขึ้นในการทำงาน
- การดำเนินการอาจมีราคาแพง
- หากเครือข่ายมีขนาดเล็ก ก็ไม่มีประโยชน์เพิ่มเติม
OSI รุ่นอะไร?
ตอนนี้ เราได้พูดถึงโมเดล OSI หรือ Open Systems Interconnection หลายครั้งแล้ว เนื่องจากสวิตช์ทั้ง Layer 2 และ Layer 3 อยู่ในกรอบแนวคิดนี้โมเดล OSI เป็นกรอบงานที่เผยแพร่โดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน (ISO) ในปี 1984 เพื่ออธิบายชั้นต่างๆ ของระบบเครือข่าย
โมเดล OSI มี 7 ชั้น:
- ทางกายภาพ
- ดาต้าลิงค์
- อินเตอร์เนต
- ขนส่ง
- เ
- การแนะนำ
- เ
สวิตช์เลเยอร์ 2 และเลเยอร์ 3 อยู่ที่เลเยอร์ดาต้าลิงค์และเลเยอร์เครือข่าย ตามลำดับ
แผนภูมิเปรียบเทียบสวิตช์เลเยอร์ 2 กับเลเยอร์ 3
| สวิตช์เลเยอร์ 2 | สวิตช์เลเยอร์ 3 |
| ทำงานบนชั้นดาต้าลิงค์ | ทำงานบนเลเยอร์เครือข่าย |
| ส่งเฉพาะแพ็กเก็ต/เฟรมผ่านฟิสิคัลพอร์ตและที่อยู่ MAC | แพ็กเก็ตสามารถกำหนดเส้นทางโดย MAC และที่อยู่ IP |
| ใช้ได้เฉพาะที่อยู่ MAC เท่านั้น | สามารถใช้เป็นสวิตช์เลเยอร์ 2 หรือเลเยอร์ 3 |
| สามารถลดการจราจรบนเครือข่ายท้องถิ่นได้ | ใช้สำหรับอุตสาหกรรมขนาดเล็กและที่ตั้งเครือข่ายท้องถิ่นเสมือน (VLAN) |
| รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมาก - เพียงแค่ดูที่ส่วนหัวของแพ็กเก็ต | มันช้ากว่าเพราะสวิตช์เลเยอร์ 3 ตรวจสอบแพ็กเก็ตก่อนส่ง |
| มีโดเมนออกอากาศเดียว | มีโดเมนการออกอากาศหลายโดเมน |
| การสื่อสารภายในเครือข่ายเท่านั้น | การสื่อสารสามารถทำได้ภายในหรือภายนอกเครือข่าย |
ใช้เคสสำหรับสวิตช์เลเยอร์ 2 กับเลเยอร์ 3
เมื่อแนะนำสวิตช์ Layer 2 หรือ Layer 3 คำตอบจะขึ้นอยู่กับขนาดและความซับซ้อนของเครือข่าย ตลอดจนข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่จำเป็นสำหรับเครือข่ายในการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย
การใช้งานทั่วไปของสวิตช์เลเยอร์ XNUMX
แม้ว่าคุณอาจไม่ทราบ แต่คุณคุ้นเคยกับสวิตช์เลเยอร์ 2 แล้วการเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตของคอมพิวเตอร์ของคุณทำหน้าที่เป็นชั้นเชื่อมโยงข้อมูล ซึ่งเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ของคุณกับเครือข่ายผ่านที่อยู่ MAC
แอปพลิเคชันอื่นของสวิตช์ Layer 2 คือเมื่อบริษัทซอฟต์แวร์มีเซิร์ฟเวอร์ที่ตั้งอยู่ตรงกลาง และลูกค้าที่กระจายอยู่ทั่วโลกสามารถเข้าถึงเซิร์ฟเวอร์ส่วนกลางได้โดยไม่ชักช้า
แอปพลิเคชั่นในโลกแห่งความเป็นจริงอีกตัวหนึ่งอยู่ในองค์กรที่ต้องพึ่งพาการสื่อสารภายในแต่ไม่ต้องการอินเทอร์เน็ต - พวกเขาสามารถใช้เครือข่าย VLAN ผ่านสวิตช์เลเยอร์ 2ตัวอย่างสุดท้ายคือผู้ทดสอบซอฟต์แวร์ที่ต้องการเก็บเครื่องมือที่ใช้ร่วมกันไว้ในตำแหน่งศูนย์กลาง แต่อนุญาตให้เซิร์ฟเวอร์อื่นเข้าถึงได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับเครือข่ายเดียวกัน
การใช้งานทั่วไปของสวิตช์เลเยอร์ XNUMX
สวิตช์เลเยอร์ 3 สามารถใช้ที่อยู่อินเทอร์เน็ตโปรโตคอล (IP) เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์กับเครือข่าย IP ต่างๆ เมื่อที่อยู่ MAC ไม่เพียงพอคุณได้มาถึงสวิตช์เลเยอร์ 3 ผ่านเราเตอร์อินเทอร์เน็ตของคุณแล้ว
แอปพลิเคชันอื่นๆ สำหรับสวิตช์เลเยอร์ 3 ได้แก่ วิทยาเขตของมหาวิทยาลัยหรือศูนย์ข้อมูลที่สร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่หากเครือข่ายมีผู้ใช้หลายพันคน หรือหากโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่ายต้องการการจัดการอุปกรณ์ที่กว้างขวางเพื่อเปิดตัวแพตช์หรือการอัปเดตนโยบาย หรือหากคุณต้องการเปิดใช้งานกฎการควบคุมเฉพาะบนอุปกรณ์บางอย่างในเครือข่าย สวิตช์เลเยอร์ 3 จะเหมาะสมกว่าเพราะ การป้องกันไฟร์วอลล์
ประเด็นที่สำคัญ
สิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงเมื่อเปรียบเทียบสวิตช์เลเยอร์ 2 และเลเยอร์ 3 คือความแตกต่างอยู่ที่ความสามารถในการกำหนดเส้นทางของสวิตช์สำหรับสวิตช์เลเยอร์ 2 แทนที่จะใช้อัลกอริธึมการกำหนดเส้นทาง Address Resolution Protocol (ARP) ถูกใช้เพื่อสลับข้อมูลจากพอร์ตที่มีอยู่จริงไปยังที่อยู่ MAC และเพื่อคอมไพล์ตาราง MAC สำหรับแพ็กเก็ตในอนาคต
สำหรับสวิตช์เลเยอร์ 3 จะใช้อัลกอริทึมทั่วไปในการส่งข้อมูลจากเครือข่ายโฮสต์ไปยังอุปกรณ์อื่นนอกโฮสต์ผ่านที่อยู่อินเทอร์เน็ตโปรโตคอล
