Управляемые коммутаторы: в чем разница между Layer2 и Layer3
Чем отличаются сетевые свитчи 2-го и 3-го уровня управления
Сетевой коммутатор представляет собой аппаратное устройство, которое соединяет несколько устройств с использованием коммутации пакетов для приема и передачи данных, то есть пакетов, в одной локальной сети (LAN). Сетевой коммутатор использует адреса для передачи и приема пакетов на каждое из устройств и от них. Каждое устройство имеет два типа адресов, а именно MAC-адрес (Media Access Control) и IP-адрес (Интернет-протокол). Логически, два устройства обмениваются данными друг с другом на основе модели OSI (Open System Interconnect) с семью уровнями (сетевыми протоколами), и эти два устройства следуют сетевым протоколам, как показано ниже, для связи друг с другом и остальными устройства в сети.
Коммутатор 2-го уровня управления работает на 2-м уровне сетевой модели OSI, то есть на уровне канала передачи данных, и отправляет пакет на порт назначения с использованием таблицы MAC-адресов, в которой хранится MAC-адрес устройства, связанного с этим портом. 3-й уровень сетевой модели OSI, т. е. сетевой уровень, на котором маршрутизируется пакет с использованием аппаратного IP-адреса, широко используется в приложениях VLAN. Остновимся подробнее на различиях между коммутаторами Layer 2/2+ и Layer 3 в целом. Это поможет вам в процессе выбора оборудования.
Коммутатор L2 соединяет устройства, обрабатывая пакеты, отправленные и полученные в сети, что означает, что они работают с использованием MAC-адресов устройств для перенаправления пакетов данных из исходного порта в порт назначения. Это достигается путем поддержки таблицы MAC-адресов, чтобы запомнить, каким портам назначены MAC-адреса, как показано на диаграмме ниже. MAC-адрес работает на 2-м уровне эталонной модели OSI. MAC-адрес отличает одно устройство от другого, причем каждому устройству назначается уникальный MAC-адрес. Он использует аппаратные методы коммутации для управления трафиком в локальной сети. Поскольку это коммутация L2, процесс происходит довольно быстро, потому что все, что он делает, это сортирует MAC-адреса на физическом уровне. Проще говоря, коммутатор L2 действует как мост между несколькими устройствами. Коммутатор L2+ добавляет некоторые функции L3, например, VLAN. Например: отслеживание DHCP, правило ACL в соответствии с IP-адресом, а L2+ поддерживает маршрутизацию с использованием статических маршрутов между VLAN.
Что такое коммутатор Layer 3?
Разница между коммутаторами Layer 2/2+ и Layer 3
Сравнительная таблица коммутаторов Layer 2/2+ и Layer 3
Уровень управления коммутатора
Коммутатор Уровня 2 vs Коммутатор Уровня 3: В Чём Разница?
Aug 28, 2018 · 5 min read
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’’ & ‘’Уровен ь 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).
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.
Отличия коммутаторов 1, 2 и 3 уровня
Уровень сетевого коммутатора — это его положение в сетевой модели OSI, определяющее степень интеллектуальности и функциональности устройства, а также, что важно для покупателей, его цену.
Что такое уровень коммутатора?
Говоря простыми словами, это — способность устройства более или менее интеллектуально обрабатывать данные, которые на него поступают. Если рассматривать модель OSI в целом, мы увидим в ней 7 уровней. Применительно к коммутаторам нас интересует «нижние этажи» модели — уровни с 1 по 3.
Особенности коммутатора первого уровня (L1)
Такое устройство работает на физическом уровне. Это означает, что оно способно обрабатывать лишь электрические сигналы, не выделяя и не анализируя их информационную составляющую. В группу коммутаторов уровня L1 входят концентраторы, которые широко использовались в прошлом, репитеры, некоторые другие подобные устройства. Их плюс — дешевизна, минус — минимальная функциональность.
Особенности коммутатора второго уровня (L2)
Он работает на канальном уровне. Коммутатор уровня 2 способен обрабатывать не просто электрические сигналы, но кадры информации (так называемые фреймы). В нём реализована логика физической адресации на основе MAC-адресов передающих и принимающих устройств.
Особенности коммутатора третьего уровня (L3)
Такое устройство работает на сетевом уровне. В сравнении коммутаторов level 2 и уровня 3 последний выигрывает — он способен оперировать IP-адресами отправителей и получателей информации и строить оптимальные маршруты передачи данных. Именно поэтому коммутатор уровня 3 имеет альтернативное название — маршрутизатор.
Отличие коммутаторов layer 1, layer 2 и layer 3
Обобщим сказанное выше:
коммутаторы layer 1 не способны на интеллектуальную обработку данных — они лишь передают электрические сигналы. В настоящее время эти устройства почти не используются — их вытеснила более совершенная аппаратура;
коммутаторы layer 2 идентифицируют устройства по MAC-адресам и передают кадры информации между строго определёнными отправителями и получателями;
коммутаторы layer 3 работают с IP-адресами и не просто идентифицируют отправителей и получателей, но строят оптимальные маршруты передачи данных.
© ООО «ГАЛТ СИСТЕМС». Все права защищены
Заказать обратный звонок
Введите Ваше имя и телефон. Наш специалист свяжется с вами, чтобы ответить на все ваши вопросы.
Нашли дешевле?
Получите скидку
Мы делаем всё, чтобы предоставить вам качественный товар по минимальным ценам. Но если Вы нашли аналогичный товар дешевле – пришлите нам информацию об этом, и мы сделаем вам скидку 3000 ₽!
Акция распространяется только на товары Б/У
Как это работает?
Пришлите информацию о товаре с более низкой ценой (коммерческое предложение, скриншот сайта с конфигурацией товара, ценой и адресом сайта) через данную форму или на адрес sales@galtsystems.com
В течение часа мы проверим информацию и свяжемся с Вами, если заявка будет отправлена с 9 до 18 часов в будние дни. В случае отправки заявки в другое время менеджер перезвонит вам в рабочие часы.
Уровни коммутаторов 1, 2, 3, 4: значение и отличие
Типы взаимодействия систем по сетевой модели OSI
Начнем, пожалуй, с самых основ, чтобы разобраться, откуда вообще возникло понятие уровня сетевого устройства.
В системе OSI присутствует 7 градаций обработки информации.
Расшифруем, что это значит, применительно к различного рода системам и приложениям.
Функционал устройств коммутации также организован в соответствии с этой моделью. Об этом поговорим ниже.
Что означают уровни коммутаторов L1, L2, L3, L4 и так далее…
Фактически, классические коммутаторы не поднимаются выше третьего уровня — L3. И то, эти устройства можно назвать полноценными маршрутизаторами с поправкой на функционал. Но мы пойдем по классической иерархии и обсудим подробно, как работает сетевое оборудование в соответствии с моделью OSI.
Сетевое оборудование 1 уровня (L1)
Устройства L1 работают на физической ступени. Иными словами, способны обрабатывать различные электрические сигналы от хоста к конечному потребителю и преобразовывать импульсы в логические нули и единицы. Исходя из этого, можно сказать, что обозначение «коммутатор первого уровня» не вполне корректно. К сетевому оборудованию из категории L1 относятся почти почившие ныне концентраторы, репитеры и повторители. Максимально дешевые в эксплуатации изделия с нулевой защитой трафика и такой же функциональностью. В чем отличие этих устройств от свитчей вы можете прочесть в этой статье.
Коммутаторы 2 уровня (L2)
На этом этапе к физическому подключается канальный, т.е. адресный уровень. При этом вся информация, как упоминалось выше, распространяется по сети с помощью кадров (фреймов). Все данные разбиваются на логические блоки определенного размера, чтобы коммутирующему устройству было проще распределить поток. Для адресации используется привязка МАС-адреса подключаемого оборудования к конкретному порту. Это упрощает отправку пакетов и делает канал защищенным.
Коммутаторы 3 уровня (L3)
На этом этапе возможности сетевого оборудования типа L2 дополняются функцией IP-маршрутизации. В сочетании с MAC-адресами, передача пакетов по оптимальной траектории становится еще быстрее, безопаснее и удобнее. Коммутатор просчитывает путь отправки пакета с данными, как GPS-навигатор — маршрут автомобиля перед поездкой. Именно поэтому этот функционал устройства называют маршрутизацией.
Коммутаторы 4 уровня (L4)
На этой ступени к функционалу L2 и L3 добавляется виртуализация (Virtual IP, VIP). VIP-адрес автоматически или вручную конфигурируется для отдельного сервера или группы серверов. Такой адрес также регистрируется через DNS-системы, как и обычный «физический» IP. Каждый коммутатор, ориентированный на 4-й тип обработки информации, поддерживает еще одну таблицу значений, где связаны исходный IP, исходный TCP и выбранный сервер. Подобным образом внутри крупной компании решают проблему с превышением нагрузки на отдельные сервера и перенаправлением трафика.
Отличия коммутаторов 2 и 3 уровня
Как было сказано выше, физическая отправка трафика происходит на первых трех ступенях. Первую отбрасываем по причине морального устаревания и остаются две — второй и третий, разница между которыми состоят в следующем:
Таким образом, главное, чем отличаются коммутаторы второго и третьего уровня — наличие функции маршрутизации, которая обеспечивает связь внутри VLAN — виртуальной локальной вычислительной сети — с направлением пакетов по оптимальному маршруту без потерь и задержек с учетом нагрузки на сеть.
Ничего удивительного в том, что модели коммутаторов третьего уровня стоят дороже, чем их предшественники, поскольку за счет функции маршрутизации делают передачу данных значительно быстрее, безопаснее и эффективнее. Из сопутствующих полезных функций можно также назвать:
Помимо всего прочего управляемые маршрутизирующие коммутаторы уровня L3 обладают большей мощностью и высокой пропускной способностью, так как зачастую используются в качестве коммутаторов агрегации и ядра, что требует улучшенных характеристик. Однако далеко не всем бывает нужен расширенный функционал, за который требуется платить достаточно высокую цену. Тем, кого не устраивает перспектива переплачивать за L3, но возможностей L2 недостаточно, рынок сетевого оборудования предлагает компромиссный вариант — L2+
Разница между L2 и L2+
Layer 2+ (3 Lite) — это коммутационное оборудование второй ступени с расширенным функционалом. В качестве опций в устройствах L2+ могут присутствовать некоторые функции layer 3.
Иными словами, когда коммутирующее оборудование поддерживает лишь на статическую маршрутизацию, его относят к категории L2+ иначе называемое L3 Lite. Зачастую такого выбора оказывается достаточно для адекватного функционирования сети по критериям безопасности, эффективности и надежности. Коммутаторы L2+ оптимальны для компромиссного решения задач и позволяют поддержать хороший баланс цены и возможностей.
Заключение
Выбор коммутирующего оборудования зависит от многих параметров: его доступного функционала, характеристик и параметров сети. Уровни коммутатора в данном контексте можно рассматривать как один из критериев, по которому может осуществляться такой выбор, поскольку описывает возможности всей группы устройств в целом. Если у вас еще остались вопросы, вы можете задать их нашим специалистам, которые помогут подобрать сетевое оборудование в зависимости от ваших потребностей.
Уровни коммутаторов 1, 2, 3, 4: значение и отличие
Коммутатор уровня 2 vs коммутатор уровня 3: какой вам нужен?
Worton
Купить FS Ethernet коммутаторы 2/3 уровня
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 роста реализации конвергентных сетей, новый сетевой коммутатор, как коммутатор уровня 3, эффективно используется как в центрах обработки данных, так и в сложных корпоративных сетях, коммерческих приложениях и в более продвинутых клиентских проектах. Коммутатор уровня 2 vs уровня 3: какой вам нужен?
Что такое коммутаторы уровня 2 & уровня 3?
Рисунок 1: Уровень 2 & Уровень 3 в модели OSI.
Коммутатор уровня 2 vs коммутатор уровня 3
Особенности коммутатора уровня 2 (L2)
Он работает на канальном уровне. Коммутатор L2 способен обрабатывать не просто электрические сигналы, но кадры информации (так называемые фреймы). В нём реализована логика физической адресации на основе MAC-адресов передающих и принимающих устройств.
Особенности коммутатора уровня 3 (L3)
Такое устройство работает на сетевом уровне. В сравнении коммутаторов L2 и уровня L3 последний выигрывает — он способен оперировать IP-адресами отправителей и получателей информации и строить оптимальные маршруты передачи данных. Именно поэтому коммутатор L3 имеет альтернативное название — маршрутизатор.
Отличие коммутаторов уровня 2 vs уровня 3
Основное различие между уровнем 2 и уровнем 3 заключается в функции маршрутизации. Это также самая большая разница между коммутатором уровня 2 и уровнем 3. Коммутатор уровня 2 работает только с MAC-адресами и не заботится об IP-адресе или любых элементах более высоких уровней. Коммутатор уровня 3 или многослойный коммутатор может делать всю работу, что коммутатор уровня 2 делает. Кроме того, он может выполнять статическую и динамическую маршрутизацию. Это означает, что коммутатор уровня 3 имеет таблицу MAC-адресов и таблицу IP-маршрутизации, а также обрабатывает связь внутри VLAN и маршрутизацию пакетов между различными VLAN. Коммутатор, который добавляет только статическую маршрутизацию, известен как Layer 2+ или Layer 3 Lite. Помимо маршрутизации пакетов, коммутаторы уровня 3 также включают в себя некоторые функции, которые требуют способности понимать информацию IP-адреса данных, поступающих в коммутатор, таких как маркировка трафика VLAN на основе IP-адреса вместо ручной настройки порта. Коммутаторы уровня 3 имеют повышенную мощность и безопасность в соответствии с требованиями.
Рисунок 2: когда использовать коммутатор уровня 2, коммутатор уровня 3 и маршрутизатор?
| Элемент | Коммутатор уровня 2 | Коммутатор уровня 3 |
|---|---|---|
| Функция маршрутизации | Только Mac-адрес | Поддерживает более высокую маршрутизацию, такую как статическая и динамическая маршрутизация |
| Тегирование VLAN на основе IP-адреса | Нет | Да |
| Inter-VLAN | Нет | Да |
| Использование сценария | Чистый домен уровня 2 | Агрегирует множественные коммутаторы доступа |
Коммутатор уровня 2 vs уровня 3: основные параметры, которые следует учитывать при покупке
Если вы покупаете коммутатор уровня 2 или уровня 3, необходимо проверить некоторые ключевые параметры, включая скорость пересылки, пропускную способность объединительной платы, количество VLAN, память MAC-адреса, латентности т. д.
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
Например, FS S5850-32S2Q имеет 32 10 Гбит/с порта и 2 порта 40 Гбит/с порта, поэтому его скорость пересылки составляет:
32 * 14 880 950 pps + 2 * 4 * 14 880 950 pps = 595 238 000 pps ≈ 596 Mpps
Пропускная способность объединительной платы (bps) = количество порта * скорость передачи данных порта * 2
Таким образом, пропускная способность объединительной платы для S5850-32S2Q составляет:
(32 * 10 Гбит/с + 2 * 40 Гбит/с) * 2 = 800 Гбит/с
Резюме
Этот пост объяснил разницу между коммутатором уровня 2 vs уровня 3. Сравнение их функций также сделано в надежде решить проблему выбора между этими устройствами. Также обсуждаются ключевые параметры для измерения коммутатора уровня 2 или уровня 3. Это не всегда бывает так, что более совершенное устройство лучше, но это правильно выбрать наиболее подходящий для вашего конкретного применения.
