Một mạng bao gồm nhiều thiết bị hoạt động cùng nhau để xử lý, định tuyến và kết nối các gói dữ liệu.Ví dụ: mạng Internet cục bộ tại nhà của bạn có thể sử dụng bộ định tuyến, bộ chuyển mạch đệm, tăng cường và kiểm tra lỗi dữ liệu, các trung tâm định tuyến tất cả dữ liệu đến và giúp lọc các nguồn và đích dữ liệu.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận cụ thể vềCông tắc lớp XNUMX và lớp XNUMX;Chúng là gì, chúng khác nhau như thế nào và chúng được sử dụng như thế nào trong cuộc sống thực.
Tìm hiểu về Switch mạng lớp 2: Nó là gì?
Công tắc lớp 2 theo truyền thốngMô hình kết nối hệ thống mở (OSI)Các thiết bị Lớp liên kết dữ liệu hoạt động trên Lớp 2 của.Bộ chuyển mạch lớp 2 chịu trách nhiệm "chuyển đổi" các gói từ các cổng vật lý trên bộ chuyển mạch sang địa chỉ điều khiển truy cập phương tiện (MAC).Nó cho phép nhiều thiết bị được kết nối trên mạng cục bộ (LAN), nhưng chỉ với địa chỉ MAC.
Công tắc Lớp XNUMX hoạt động như thế nào?
Nó hoạt động bằng cách sử dụng chuyển mạch gói, kiểm tra tiêu đề gói và giảm miền xung đột.Về cơ bản, khi dữ liệu được gửi qua mạng, bộ chuyển mạch sẽ kiểm tra các tiêu đề gói và biên dịch một bảng địa chỉ MAC.Địa chỉ MAC chỉ đơn giản là một mã định danh duy nhất được gán cho bộ điều khiển giao diện mạng để giải quyết tất cả các thông tin liên lạc trong mạng.Các địa chỉ MAC này sau đó được liên kết với các cổng vật lý tương ứng trên thiết bị chuyển mạch thông qua Giao thức phân giải địa chỉ (ARP).
Giao thức phân giải địa chỉ là gì?
Nói tóm lại, khi một công tắc Lớp 2 gửi một gói đến thiết bị chủ lần đầu tiên, nó không biết địa chỉ MAC chính xác.Vì vậy, nó sẽ gửi một yêu cầu "ARP" đến tất cả các cổng vật lý mà thiết bị chủ được kết nối và khi bộ chuyển mạch nhận được phản hồi với địa chỉ MAC, nó sẽ thêm địa chỉ MAC vào bảng của nó.Về cơ bản, switch tìm hiểu địa chỉ MAC nào được liên kết với cổng vật lý nào, cho phép dữ liệu lưu chuyển tự do giữa các thiết bị trên mạng.
Định tuyến dữ liệu bằng cách sử dụng công tắc lớp 2
Sau đó bộ chuyển mạch sẽ sử dụng chuyển mạch gói để chia dữ liệu thành các "gói" thông tin nhỏ.Các gói nhỏ hơn nhiều này có thể được định tuyến qua mạng một cách nhanh chóng và hiệu quả so với việc gửi một lượng lớn thông tin qua mạng (sẽ chậm).Khi sử dụng chuyển mạch gói, các miền xung đột được giảm bớt.Miền xung đột xảy ra khi hai hoặc nhiều máy chủ cố gắng giao tiếp cùng một lúc.Hiệu quả mạng bị giảm và các gói / khung sẽ xung đột và cần được gửi lại.
Ưu điểm của thiết bị chuyển mạch lớp XNUMX
- Vì không cần thiết bị định tuyến nên chi phí thực hiện thấp.
- độ trễ rất thấp.
- Lý tưởng cho các mạng LAN nơi dữ liệu được gửi từ một máy chủ trên mạng tới thiết bị chủ.
Nhược điểm của công tắc lớp XNUMX
- Dễ bị phát sóng bão (miền va chạm), làm giảm hiệu quả mạng và gây tắc nghẽn.
- Không hoạt động với nhiều VLAN.
- Không thể mở rộng.
Đánh giá chuyển đổi lớp 2
Tóm lại, thiết bị chuyển mạch Lớp 2 được thiết kế để chỉ sử dụng địa chỉ Điều khiển truy cập phương tiện (MAC) và sử dụng chuyển mạch gói để truyền các gói dữ liệu nhỏ giữa các máy chủ trên mạng.Nó hoạt động bằng cách kết nối địa chỉ MAC với một cổng vật lý trên switch.
Tìm hiểu về Switch mạng lớp 3: Nó là gì?
Thiết bị chuyển mạch lớp 3 hoạt động ở lớp mạng của mô hình Kết nối Hệ thống Mở (OSI).Nó hoạt động giống như một công tắc Lớp 2 ở chỗ nó có thể xử lý địa chỉ MAC theo cách tương tự, nhưng chúng cũng có thể xử lý địa chỉ Giao thức Internet (IP).Điều này có nghĩa là chúng không chỉ có thể chuyển các gói giữa các máy chủ mà còn có thể kết nối với các thiết bị trên các mạng khác.Bộ chuyển mạch lớp 3 hoạt động nhanh hơn các bộ định tuyến truyền thống và các gói định tuyến mà không cần thêm bước nhảy, cho phép hiệu suất và chức năng nhanh hơn.Tuy nhiên, chức năng bổ sung của chúng không phải lúc nào cũng cần thiết và thường chỉ được triển khai trong các ngành công nghiệp nhỏ (chẳng hạn như khuôn viên trường đại học) yêu cầu định tuyến VLAN hoặc cần thêm hỗ trợ.
Ưu điểm của thiết bị chuyển mạch lớp 3
- Không cần bộ định tuyến chuyên dụng.
- Giảm số lượng thiết bị mạng để quản lý và duy trì.
- Tốc độ chuyển đổi nhanh hơn.
- Khả năng mở rộng không giới hạn.
- Cung cấp nhiều đường dẫn định tuyến cho dữ liệu.
- Có đường dẫn trao đổi dữ liệu bảo mật cao.
Nhược điểm của công tắc lớp 3
- Yêu cầu nhiều điện năng và băng thông hơn để hoạt động.
- Nó có thể tốn kém để thực hiện.
- Nếu mạng nhỏ, không có lợi ích bổ sung.
Mô hình OSI là gì?
Bây giờ, chúng tôi đã đề cập đến mô hình OSI hoặc Open Systems Interconnection nhiều lần vì cả hai thiết bị chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3 đều thuộc khuôn khổ khái niệm này.Mô hình OSI là một khuôn khổ do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) xuất bản năm 1984 để mô tả các lớp khác nhau của một hệ thống được nối mạng.
Mô hình OSI có 7 lớp:
- vật lý
- Liên kết dữ liệu
- Mạng internet
- vận chuyển
- gặp gỡ
- Giới thiệu
- ứng dụng
Thiết bị chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3 lần lượt nằm ở lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng.
Biểu đồ so sánh công tắc lớp 2 so với lớp 3
| Công tắc lớp 2 | Công tắc lớp 3 |
| Hoạt động trên lớp liên kết dữ liệu. | Hoạt động trên lớp mạng. |
| Chỉ gửi gói / khung qua cổng vật lý và địa chỉ MAC. | Các gói có thể được định tuyến bằng địa chỉ MAC và IP. |
| Chỉ có thể sử dụng địa chỉ MAC. | Có thể được sử dụng như một công tắc Lớp 2 hoặc Lớp 3. |
| Nó có thể làm giảm lưu lượng trên mạng cục bộ. | Được sử dụng cho các ngành công nghiệp nhỏ và nơi đặt mạng cục bộ ảo (VLAN). |
| Rất nhanh và hiệu quả - chỉ cần nhìn vào tiêu đề gói. | Điều này chậm hơn vì công tắc Lớp 3 kiểm tra gói trước khi gửi đi. |
| Có một miền phát sóng duy nhất. | Có nhiều miền quảng bá. |
| Chỉ liên lạc trong mạng. | Giao tiếp có thể diễn ra bên trong hoặc bên ngoài mạng. |
Các trường hợp sử dụng cho công tắc lớp 2 so với lớp 3
Khi đề xuất chuyển đổi Lớp 2 hoặc Lớp 3, câu trả lời phụ thuộc vào quy mô và độ phức tạp của mạng, cũng như các yêu cầu bảo mật cần thiết để mạng hoạt động hiệu quả và an toàn.
Các ứng dụng điển hình của thiết bị chuyển mạch lớp XNUMX
Mặc dù bạn có thể không biết, nhưng bạn đã quen thuộc với các thiết bị chuyển mạch Lớp 2;Kết nối Ethernet của máy tính đóng vai trò là lớp liên kết dữ liệu, kết nối máy tính của bạn với mạng thông qua địa chỉ MAC.
Một ứng dụng khác của thiết bị chuyển mạch lớp 2 là khi các công ty phần mềm có máy chủ đặt ở trung tâm và các máy khách rải rác trên khắp thế giới có thể truy cập vào máy chủ trung tâm mà không bị chậm trễ.
Một ứng dụng thực tế khác là trong các tổ chức dựa vào giao tiếp nội bộ nhưng không cần Internet - họ có thể sử dụng mạng VLAN thông qua bộ chuyển mạch Lớp 2.Một ví dụ cuối cùng là những người kiểm tra phần mềm muốn giữ các công cụ được chia sẻ của họ ở vị trí trung tâm, nhưng cho phép một máy chủ khác truy cập chúng mà không được kết nối vật lý với cùng một mạng.
Các ứng dụng điển hình của thiết bị chuyển mạch Lớp XNUMX
Bộ chuyển mạch lớp 3 có thể sử dụng địa chỉ Giao thức Internet (IP) để kết nối thiết bị với các mạng IP khác nhau khi địa chỉ MAC đơn giản là không đủ.Bạn đã đến công tắc Lớp 3 thông qua bộ định tuyến Internet của mình.
Các ứng dụng khác cho thiết bị chuyển mạch Lớp 3 bao gồm các khuôn viên trường đại học hoặc trung tâm dữ liệu, nơi các mạng máy tính lớn được xây dựng.Nếu mạng có hàng nghìn người dùng hoặc cơ sở hạ tầng mạng yêu cầu quản lý thiết bị rộng rãi để tung ra các bản vá hoặc cập nhật chính sách hoặc nếu bạn cần kích hoạt các quy tắc kiểm soát cụ thể trên một số thiết bị trong mạng, thì công tắc Lớp 3 sẽ phù hợp hơn vì nó tường lửa sự bảo vệ.
những điều quan trọng
Điều chính cần lưu ý khi so sánh thiết bị chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3 là sự khác biệt nằm ở khả năng định tuyến của các thiết bị chuyển mạch.Đối với thiết bị chuyển mạch Lớp 2, thay vì các thuật toán định tuyến, Giao thức phân giải địa chỉ (ARP) được sử dụng để chuyển dữ liệu từ các cổng vật lý sang địa chỉ MAC và biên dịch các bảng MAC cho các gói trong tương lai.
Đối với thiết bị chuyển mạch Lớp 3, chúng tuân theo các thuật toán thông thường để gửi dữ liệu từ mạng máy chủ đến một thiết bị khác bên ngoài máy chủ thông qua địa chỉ Giao thức Internet.
