Коммутатор Уровня 2 vs Коммутатор Уровня 3: В Чём Разница?

Как правило, если вы хотите подключить все сетевые и клиентские устройства к сети, коммутатор уровня 2 является одним из основных, наиболее подходящих для этой цели устройством. По мере увеличения разнообразия сетевых приложений и увеличения количества конвергентных сетей новый сетевой коммутатор уровня 3, эффективно используется как в центрах обработки данных, так и в комлексных корпоративных сетях, коммерческих приложениях и в более сложных клиентских проектах.

Что Такое Коммутатор Уровня 2?

Термины ‘’Уровень 2’’ & ‘’Уровень 3’’ изначально получены из Протокола взаимодействия открытых сетей (OSI), который является одной из основных моделей, используемых для описания и объяснения принципов работы сетевых коммуникаций. Модель OSI определяет семь уровней взаимодейтсвия систем: прикладной уровень, представительский уровень, сеансовый уровень, транспортный уровень, сетевой уровень, уровень канала передачи данных (канальный уровень) и физический уровень, среди которых сетевой уровень - уровень 3, а уровень канала передачи данных - уровень 2.

Рисунок 1: Уровень 2 и Уровень 3 в Протоколе взаимодействия открытых сетей (OSI).

Уровень 2 обеспечивает прямую передачу данных между двумя устройствами в локальной сети. При работе коммутатор уровня 2 сохраняет таблицу MAC-адресов, в которой обрабатываются и регистрируются MAC-адреса поступающих фреймов и запоминается оборудование, подключаемое через порт. Массивы данных переключаются в MAC-адресах только внутри локальной сети, что позволяет сохранять данные только в пределах сети. При использовании коммутатора уровня 2 возможно выбрать определенные порты коммутатора для управления потоком данных (VLAN). Порты, в свою очередь, находятся в разных подсетях уровня 3.

Что Такое Коммутатор Уровня 3?

Коммутаторы уровня 3 обрабатывает маршрутизацию пакетов посредством логической адресации и управления подсетью. Маршрутизатор является наиболее распространенным сетевым устройством, относящимся к Уровню 3. Данные коммутаторы выполняет функции маршрутизации (логическую адресацию и выбор пути доставки) пакетов на IP-адрес получателя (Интернет-протокол). Коммутаторы уровня 3 проверяют IP-адреса источника и получателя каждого пакета данных в своей таблице IP-маршрутизации и определяют лучший адрес для последующей пересылки пакета (маршрутизатору или коммутатору). Если IP-адрес назначения не найден в таблице, пакет не будет отправлен до тех пор, пока не будет определен конечный муршрутизатор. По этой причине процесс маршрутизации осуществляется с определенной временной задержкой.

Коммутаторы уровня 3 (или многоуровневого коммутатора) имеют часть функций коммутаторов уровня 2 и маршрутизаторов. По сути, это три разных устройства, предназначенных для разных приложений, которые в значительной степени зависят от доступных функций. Однако, все три устройства также имеют часть общих функций.

Коммутатор Уровня 2 VS Коммутатор Уровня 3: В Чем Разница?

Основное различие между коммутаторами уровня 2 и уровня 3 - это функция маршрутизации. Коммутатор уровня 2 работает только с MAC-адресами, игнорируя IP-адреса и элементы более высоких уровней. Коммутатор уровня 3 выполняет все функции коммутатора уровня 2. Кроме того, он может осуществлять статическую и динамическую маршрутизацию. Это значит, что коммутатор уровня 3 имеет как таблицу MAC-адресов, так и таблицу маршрутизации IP-адресов, а также соединяет несколько устройств локальной вычислительной сети VLAN и обеспечивает маршрутизацию пакетов между различными VLAN. Коммутатор, который осуществляет только статическую маршрутизацию обычно называется Layer 2+ или Layer 3 Lite. Помимо пакетов маршрутизации коммутаторы уровня 3 также включают в себя некоторые функции, требующие наличие информации о данных IP-адресов в коммутаторе, таких как маркирование трафика VLAN на основе IP-адреса вместо ручной настройки порта. Более того, коммутаторы уровня 3 имеют большую потребляемую мощность и повышенные требования безопасности.

Коммутатор Уровня 2 VS Коммутатор Уровня 3: Как Выбрать?

При выборе между коммутаторами уровня 2 и уровня 3, стоит заранее продумать, где и как коммутатор будет использоваться. В случае наличия домена уровня 2, вы можете просто использовать коммутатор уровня 2. Однако, если вам необходима маршрутизация между внутренней локальной сетью VLAN, следует использовать коммутатор уровня 3. Домен уровня 2 - это место подключения хостов, которое позволяет гарантировать стабильную работу коммутатора уровня 2. Обычно в топологии сети это называется уровнем доступа. Если необходимо переключиться на агрегирование множественных переключателей доступа и выполнить маршрутизацию между VLAN, необходимо использовать коммутатор уровня 3. В сетевой топологии это называется слоем распределения.

Рисунок 2: случаи использования роутера, коммутатора уровня 2 и коммутатора уровня 3

Поскольку коммутатор уровня 3 и маршрутизатор имеют функцию маршрутизации, следует определить разницу между ними. На самом деле не так важно, какое устройство выбрать для маршрутизации, поскольку каждое из них обладает своими преимуществами. Если вам требуется большое количество маршрутизаторов с функциями коммутаторов для построения локальной сети VLAN, и вы не нуждаетесь в дальнейшей маршрутизации (ISP)/WAN, тогда можно спокойно использовать коммутатор уровня 3. В другом случае вам необходимо выбрать маршрутизатор с большим количеством функций уровня 3.

Коммутатор Уровня 2 VS Коммутатор Уровня 3: Где Купить?

Если вы собираетесь купить коммутатор уровня 2 или уровня 3 для построения сетевой инфраструктуры, существуют определенные ключевые параметры, на которые мы рекомендуем вам обратить внимание. В частности, скорость пересылки пакетов, пропускная способность объединительной системной платы, количество VLAN, память MAC-адресов, задержка в передаче данных и др.

Скорость пересылки (или пропускная способность) - это возможность пересылки объединительной системной платы (или коммутационной матрицы). Когда возможности пересылки больше, чем суммарная скорость всех портов, объединительную плату называют неблокирующей. Скорость пересылки выражается в пакетах в секунду (pps). Формула ниже позволяет рассчитать скорость пересылки коммутатора:

Скорость пересылки (pps) = количество портов 10 Гбит/с * 14,880,950 pps + количество портов 1 Гбит/с * 1,488,095 pps + количество портов 100 Мбит/с * 148,809 pps

Следующий параметр, который следует рассмотреть, пропускная способность объединительной платы или пропускная способность коммутатора, которая вычисляется, как суммарная скорость всех портов. Скорость всех портов подсчитывается дважды, одна для направления Tx и одна для направления Rx. Полоса пропускания объединительной платы выражается в битах в секунду (бит/с или бит/с). Пропускная способность объединительной платы (бит/с) = номер порта * скорость передачи данных порта * 2

Другим важным параметром является настраиваемое количество VLAN. Как правило, 1K = 1024 VLAN достаточно для коммутатора уровня 2, а стандартное количество VLAN для коммутатора уровня 3 - 4k = 4096. Память таблицы MAC-адресов - это количество MAC-адресов, которое может храниться в коммутаторе, обычно выражаемое как 8k или 128k. Задержка - это время, на которое переносится передача данных. Время задержки должно быть как можно короче, поэтому латентность обычно выражается в наносекундах (нс).

Вывод

Сегодня мы попытались разобраться в различиях между уровнями 2 и 3 и в устройствах, обычно используемых на этих уровнях, включая коммутатор уровня 2, коммутатор уровня 3 и маршрутизатор. Основной вывод, который хотелось бы выделить сегодня, это то, что не всегда более совершенное устройство лучше и эффективнее. Сегодня важно понимать для чего, вы собирается использовать коммутатор, каковы ваши требования и условия. Четко понимание исходных данных поможет правильно подобрать наиболее подходящее для вас устройство.

Источник: Коммутатор Уровня 2 vs Коммутатор Уровня 3: В Чём Разница?