Комутатор рівня 2 vs Комутатор рівня 3: Допомога у виборі

Комутатор рівня 2 vs Комутатор рівня 3: Допомога у виборі

Зростання впливу архітектури «клієнт-сервер» породило невід'ємну потребу у клієнт-серверних додатках. Для взаємодії користувачів з мережевими бізнес-організаціями, що розповсюджуються через Інтернет, клієнт-серверні програми відіграють важливу роль. Клієнт-серверна архітектура пригнічує трафік мережі, відповідаючи на запити клієнтів, а не на повну передачу файлів.

Клієнтські комп'ютери реалізують зв'язок, що дозволяє користувачеві вимагати послуги сервера та представляти результати, які повертає сервер. Сервери чекають на запити від клієнтів і потім повертають їх. Сервер зазвичай надає стандартизований простий інтерфейс для клієнтів, щоб уникнути плутанини апаратного/програмного забезпечення. Ця архітектура корисна, головним чином, коли клієнти та сервер мають окремі завдання, які вони зазвичай виконують. Багато клієнтів можуть отримувати інформацію про сервер одночасно, а клієнтський комп'ютер може виконувати інші завдання, наприклад, відправлення електронної пошти.

Типи клієнт-серверної архітектури:

  • 1-рівнева. Складається із шарів. Наприклад, рівні представлення даних, бізнесу та доступу до даних в одному програмному пакеті. Дані зазвичай зберігаються у локальній системі чи спільному диску. Програми, які обробляють всі три рівні, такі як MP3-плеєр та MS Office, входять до однорівневої програми.
  • 2-х рівнева. У цьому типі клієнт-серверного середовища інтерфейс користувача зберігається на клієнтському комп'ютері, а база даних – на сервері. Якщо бізнес-логіка та логіка даних обробляються на сервері, це називається тонкою клієнтською архітектурою «товстого» сервера. Програмне забезпечення для онлайн-бронювання квитків використовує цю дворівневу архітектуру.
  • 3-х рівнева. У цій різноманітності моделі «клієнт-сервер» використовується додаткове проміжне програмне забезпечення, яке означає, що клієнтський запит надсилається на сервер через цей проміжний рівень, і відповідь сервера спочатку отримує проміжне програмне забезпечення, а потім клієнт. Ця архітектура захищає дворівневу архітектуру, забезпечуючи найкращу продуктивність. Ідея цього програмного забезпечення полягає в тому, щоб організувати базу даних, виконати програму, скласти розклад тощо. Трирівнева архітектура поділена на 3 частини: рівень представлення (рівень клієнта), рівень програми (рівень бізнесу) та рівень бази даних (рівень даних).

У існуючому сценарії онлайн-бізнесу зростає попит на швидкі відповіді та якісні послуги. Тому складна клієнтська архітектура має вирішальне значення для бізнесу. Компанії зазвичай вивчають можливості підтримки якості обслуговування та відповідності своєму ринку за допомогою клієнт-серверної архітектури.

Архітектура підвищує продуктивність завдяки практиці економічних інтерфейсів користувача, поліпшеному зберіганню даних, розширеним можливостям підключення та безпечним послугам. Комутатор другого рівня більше підійде користувачам, зацікавленим у підключенні всіх мережних і клієнтських пристроїв до мережі. А ось комутатор 3-го рівня не обмежується комплексними корпоративними мережами та комерційними програмами – вони знаходять застосування також у центрах обробки даних.

Що таке комутатор 2-го рівня

Комутатори та мости використовуються для комутації рівня 2. Вони розбивають один великий домен колізій на декілька менших. У типовій локальній мережі всі хости підключені до одного центрального пристрою. У минулому пристрій зазвичай був концентратором. Але у хабів було багато недоліків, таких як відсутність інформації про трафік, що проходить через них, створення одного великого домену колізій і т.д. Щоб подолати деякі проблеми з хабами, було створено мости. Вони були кращими, ніж концентратори, тому що вони створили кілька доменів колізій, але вони мали обмежену кількість портів. Нарешті, комутатори були створені і досі широко використовуються сьогодні, оскільки можуть похвалитися більшою кількістю портів, ніж мостів, можуть перевіряти трафік, що входить. Кожен порт на комутаторі є окремим доменом колізій.

Приклад типової мережі LAN, яка використовується сьогодні – комутатор є центральним пристроєм, який з'єднує всі пристрої разом:

  • Типовий комутатор мережі
  • Відмінності між концентраторами та комутаторами

Щоб краще зрозуміти концепцію комутації пакетів на основі апаратної адреси пристрою, необхідно зрозуміти, чим комутатори відрізняються від концентраторів.

Спочатку розглянемо приклад локальної мережі з усіма хостами, підключеними до концентратора:

Мережевий концентратор

Як згадувалося раніше, концентратори створюють лише один домен колізій, тому ймовірність виникнення колізії є високою. Концентратор, зображений вище, просто повторює сигнал, який він отримує від усіх портів, крім того, від якого отримано сигнал, тому фільтрація пакетів не виконується. Комутатори збільшують кількість колізійних доменів. Кожен порт є одним доменом колізій, що означає, що ймовірність виникнення петлі комутації є мінімальною.

Кожна мережна карта має унікальний ідентифікатор, який називається адресою керування доступом до середовища (MAC). Ця адреса використовується у локальних мережах для зв'язку між пристроями в одному сегменті мережі. Пристрої з активним підключенням повинні знати MAC-адресу перед надсиланням пакетів. Вони використовують процес, званий ARP (Address Resolution Protocol) визначення MAC-адреси іншого пристрою. Коли апаратна адреса хоста призначення відомий, хост, що відправляє, має всю необхідну інформацію для зв'язку з віддаленим хостом. Щоб краще зрозуміти концепцію ARP, розглянемо такий приклад:

Протокол у комп'ютерних мережах ARP

Припустимо, хост A хоче вперше зв'язатися з хостом B. Хост A знає IP-адресу хоста B, але оскільки два хости взаємодіють вперше, апаратні (MAC) адреси не відомі. Хост A використовує ARP для визначення фізичної адреси хоста B. Комутатор перенаправляє запит ARP на всі порти, крім порту, до якого підключений хост A. Хост B отримує запит ARP і відповідає MAC-адресою. Хост B також дізнається MAC-адресу хоста A (оскільки хост A відправив свою MAC-адресу в запиті ARP). Мережева модель OSI включає наступні рівні взаємодії систем: передача даних, мережевий, транспортний, фізичний, представницький, прикладний та сеансовий. На цьому малюнку показано другий та третій рівні у протоколі взаємодії відкритих мереж (OSI).

Другий рівень визначає протокол для встановлення та завершення фізичного з'єднання між обома пристроями. Де третій рівень працює з айпі-адресами, другий рівень працює з MAC-адресами – унікальними ідентифікаторами мережного адаптера, що є у кожному пристрої. Ця фіксована адреса мережного адаптера не може бути змінена на пристрої без заміни апаратного адаптера.

Комутатор 3-го рівня

Комутатор працює дуже швидко для перемикання або маршрутизації пакетів, які він надсилає. Іншими словами, справді схожий на високошвидкісний маршрутизатор без підключення до глобальної мережі. Ви можете запитати себе, навіщо вам потрібні функції маршрутизатора у комутаторі, якщо у вас немає інтерфейсів WAN. Функціональність маршрутизації комутатора 3-го рівня призначена для маршрутизації між різними підмережами або VLAN у локальній мережі кампуса чи будь-якої іншої великої локальної мережі.

Це означає, що комутатор третього рівня призначений для великих мереж Ethernet, яким потрібно підсіти в менші мережі. У більшості випадків це робиться за допомогою VLAN. Коли справа стосується комутації, існує два види: апаратне та програмне забезпечення. В апаратному рішенні використовується ASIC (виділений чіп). При реалізації програмного забезпечення пристрій використовує комп'ютерний процесор та відповідний софт для виконання цієї функції. Зазвичай комутатори рівня 3 та маршрутизатори високого класу маршрутизують пакети з використанням апаратних засобів (ASIC), а маршрутизатори загального призначення використовують програмне забезпечення для виконання функцій маршрутизації.

Що таке VLAN?

VLAN – це віртуальна локальна мережа, також є IP-підмережею. Різниця між простою підмережею мережі та використанням VLAN полягає у гнучкості, яку VLAN можуть забезпечити для вашої підмережі LAN.

У чому різниця між комутатором другого та третього рівня

Процесор, алгоритм та комутаційні властивості визначають швидкість та ефективність комутатора другого рівня, виключаючи при цьому IP-адреси та елементи вищих рівнів. Щодо комутатора третього рівня, то він об'єднав у собі всі можливості свого попередника, яким є другий рівень.

Визначаємося з вибором комутатора

Вибираючи комутатор, подумайте, де і з якою метою буде використовуватися пристрій. Якщо є доменне ім'я другого рівня, вам знадобиться ідентичний комутатор. А якщо актуальним є питання маршрутизації між внутрішньою локальною мережею VLAN, варто звернути увагу на комутатор рівня 3. У випадку з невеликими мережами, комутатор другого рівня може бути хорошим варіантом.

У більшості мереж використовуються зі змінним успіхом як комутатори другого, так і третього рівня. Останні є більш інтелектуальними та забезпечують функціонал мереж рівня 2. Саме тому така розробка використовується для відносно дешевого та простого підключення до робочих груп, а рівня 3 – 3; для сегментування та управління мережами відділень без втрати пропускної спроможності.

Коли справа доходить до модернізації ІТ-інфраструктури вашого бізнесу, ви, ймовірно, уважаєте поради, що підштовхують вас до інвестування в маршрутизатори або комутатори 3-го рівня, які мають найбільші складнощі з використанням. Ці опції також приносять додаткові (потенційно значні) витрати, але не завжди означає краще.

Як згадувалося раніше, рішення про те, чи потрібен вам перемикач 2-го чи 3-го рівня, більше залежить від ваших конкретних вимог, ніж порівнянне порівняння. Це все одно, що запитати, яка викрутка краща, плоска або хрестоподібна. відповідь завжди залежить від виконуваних завдань.

Коммутатор рівня 2 сумісний виключно з MAC-адресами та не взаємодіє з будь-якими адресами вищого рівня. А ось комутатори третього рівня покликані покращити продуктивність у локальних мережах, при виробництві яких компанії відмовилися від деяких технічних складнощів, яким зазнають сучасні моделі маршрутизаторів. Кожна розробка має свої переваги в залежності від технологій, що лежать в основі виробництва. Якщо вам потрібні роутери з функціями комутаторів для створення локальної мережі VLAN, вибирайте L3 switch.

Де купити комутатори рівня 2 та 3?

Якщо ви зацікавлені у придбанні комутатора, враховуйте пропускну здатність об'єднувальної системної плати, швидкість пересилання пакетів та інше. Пропонуємо до ознайомлення формулу, за якою можна визначити швидкість пересилання:

Пропускна здатність комутатора – це загальна швидкість всіх портів. Для комутатора другого рівня прийнятною буде настроювана кількість VLAN (1K = 1024 VLAN), а для комутатора третього рівня – (4K = 4096, всього VLAN).

Для порівняння, комутатори рівня 2 дозволяють дізнатися, які порти пов'язані з якими MAC- адресами за допомогою таблиці переадресації. У більшості середовищ малого та середнього бізнесу (SMB) маршрутизатори традиційно надавалися постачальником інтернет-послуг (ISP) і використовувалися для підключення користувачів до ширшої мережі за межами локальної мережі. Щоб було зрозуміліше, проведемо аналогію між вашим районом та рештою міста: маршрутизатор дозволяє вам спілкуватися за межами вашого місця проживання, використовуючи IP-адреси.

Рівень 3 комутатора поєднує ключові специфікації комутатора 2 і маршрутизатора. Варто відзначити дві мети, які застосовуються до даної розробки:

  1. Налаштування підключення пристрою до VLAN або локальної мережі, знаючи MAC-адресу
  2. Підключення локальних або віртуальних локальних мереж до ширшої мережі за допомогою введення IP-адреси

Які є переваги та недоліки комутатора третього рівня

У комутаторах 2 рівня використовуються спеціалізовані вбудовані мікросхеми ASIC, які дуже швидко обробляють трафік. Маршрутизаторам доводиться обробляти трафік за допомогою програмного забезпечення, оскільки часто підключають різні типи устаткування лише на рівні мережі. Це означає, що маршрутизатори можуть працювати повільніше, ніж комутатори, що одна з переваг комутатора третього рівня. Зі сказаного вище, що комутатор рівня 3 істотно швидше маршрутизатора. Ви можете створити мережу з декількома менш дорогими комутаторами рівня 2 і маршрутизатором, або придбати кілька комутаторів рівня 3.

Кому потрібний роутер?

Справжня необхідність у маршрутизаторі залежить від структури ІТ-середовища вашого клієнта та його внутрішніх мережевих потреб. У невеликій мережі з парою пристроїв, які в основному обмінюються даними, економічно доцільно використовувати універсальний пристрій, що включає функції маршрутизації (і брандмауера) без виділеного комутатора.

Маршрутизатори також мають сенс для великих мереж із сотнями кінцевих точок, оскільки цим підприємствам, як правило, потрібні складні функції маршрутизації, такі як якість обслуговування (QoS) та перетворення мережевих адрес (NAT) усередині. Хоча ці можливості можуть бути доступні на висококласних комутаторах рівня 3, вони дуже дорогі в порівнянні з виділеним маршрутизатором.

 

З усіх типів клієнтських підприємств SMB, як правило, потребують маршрутизаторів найменше. Це тому, що єдиний маршрутизатор у більшості мереж SMB на сьогоднішній день надається провайдером для підключення до своєї мережі. Базова функціональність маршрутизатора (і навіть більше) вбудована у більшість брандмауерів. Незалежно від структури мережі, що підходить для вашого клієнта, маршрутизація як функція не менш популярна на тлі інших технологій. Як результат – варіантів більше, ніж у традиційного автономного маршрутизатора.

Висновок

З розвитком технологій комутатори постійно розвиваються на різних рівнях мережі. Змішане застосування різних комутаторів другого та третього рівнів є більш економічним рішенням для великих центрів обробки даних. У цій статті ми розглянули основні функції та застосування комутаторів другого та третього рівня за допомогою живих прикладів та графічного уявлення. Ми дізналися, що обидва типи комутаторів мають свої переваги та недоліки, і відповідно до типу мережної топології встановлюється тип комутатора в мережі. Важливо розуміти, для чого ви маєте намір використовувати комутатор і які умови експлуатації пристрою.