Коммутатор Уровня 2 vs Коммутатор Уровня 3: Помощь в выборе

Растущее влияние архитектуры «клиент-сервер» породило неотъемлемую потребность в клиент-серверных приложениях. Для взаимодействия пользователей с сетевыми бизнес-организациями, распространяемыми через Интернет, клиент-серверные приложения играют важную роль. Клиент-серверная архитектура подавляет сетевой трафик, отвечая на запросы клиентов, а не на полную передачу файлов.

Клиентские компьютеры реализуют связь, позволяющую пользователю запрашивать услуги сервера и представлять результаты, которые возвращает сервер. Серверы ждут запросов от клиентов и затем возвращают их. Сервер обычно предоставляет стандартизированный простой интерфейс для клиентов, чтобы избежать путаницы аппаратного/программного обеспечения. Эта архитектура полезна, главным образом, когда клиенты и сервер имеют отдельные задачи, которые они обычно выполняют. Многие клиенты могут получать информацию о сервере одновременно, а клиентский компьютер может выполнять другие задачи, например, отправку электронной почты.

Типы клиент-серверной архитектуры:

  • 1-уровневая. Состоит из слоев. Например, уровни представления данных, бизнеса и доступа к данным в одном программном пакете. Данные обычно хранятся в локальной системе или на общем диске. Приложения, которые обрабатывают все три уровня, такие как MP3-плеер и MS Office, входят в одноуровневое приложение.
  • 2-х уровневая. В этом типе клиент-серверной среды пользовательский интерфейс хранится на клиентском компьютере, а база данных – на сервере. Если бизнес-логика и логика данных обрабатываются на сервере, это называется тонкой клиентской архитектурой «толстого» сервера. Программное обеспечение для онлайн-бронирования билетов использует эту двухуровневую архитектуру.
  • 3-х уровневая. В этом разнообразии модели «клиент-сервер» используется дополнительное промежуточное ПО, которое означает, что клиентский запрос направляется на сервер через этот промежуточный уровень, и ответ сервера сначала получает промежуточное программное обеспечение, а затем клиент. Эта архитектура защищает двухуровневую архитектуру, обеспечивая наилучшую производительность. Идея этого программного обеспечения заключается в том, чтобы организовать базу данных, выполнить приложение, составить расписание и т.д. Трехуровневая архитектура разделена на 3 части: уровень представления (уровень клиента), уровень приложения (уровень бизнеса) и уровень базы данных (уровень данных).

В существующем сценарии онлайн-бизнеса растет спрос на быстрые ответы и качественные услуги. Поэтому сложная клиентская архитектура имеет решающее значение для бизнеса. Компании обычно изучают возможности для поддержания качества обслуживания и соответствия своему рынку с помощью клиент-серверной архитектуры.

Архитектура повышает производительность благодаря практике экономичных пользовательских интерфейсов, улучшенному хранению данных, расширенным возможностям подключения и безопасным услугам. Коммутатор второго уровня больше подойдет пользователям, заинтересованным в подключении всех имеющихся сетевых и клиентских устройств к сети. А вот коммутатор 3-го уровня не ограничивается комплексными корпоративными сетями и коммерческими приложениями – они находят применение также в центрах обработки данных.

Что такое коммутатор 2-го уровня

Коммутаторы и мосты используются для коммутации уровня 2. Они разбивают один большой домен коллизий на несколько меньших. В типичной локальной сети все хосты подключены к одному центральному устройству. В прошлом устройство обычно было концентратором. Но у хабов было много недостатков, таких как отсутствие информации о проходящем через них трафике, создание одного большого домена коллизий и т.д. Чтобы преодолеть некоторые проблемы с хабами, были созданы мосты. Они были лучше, чем концентраторы, потому что они создали несколько доменов коллизий, но у них было ограниченное количество портов. Наконец, коммутаторы были созданы и до сих пор широко используются сегодня, поскольку могут похвастаться большим количеством портов, чем мостов, могут проверять входящий трафик. Каждый порт на коммутаторе является отдельным доменом коллизий.

Пример типичной сети LAN, используемой сегодня – коммутатор служит центральным устройством, которое соединяет все устройства вместе:

  • Типичный коммутатор сети
  • Различия между концентраторами и коммутаторами

Чтобы лучше понять концепцию коммутации пакетов на основе аппаратного адреса устройства, необходимо понять, чем коммутаторы отличаются от концентраторов.

Сначала рассмотрим пример локальной сети со всеми хостами, подключенными к концентратору:

Сетевой концентратор

Как упоминалось ранее, концентраторы создают только один домен коллизий, поэтому вероятность возникновения коллизии высока. Концентратор, изображенный выше, просто повторяет сигнал, который он получает от всех портов, кроме того, от которого был получен сигнал, поэтому фильтрация пакетов не выполняется. Коммутаторы увеличивают количество коллизионных доменов. Каждый порт является одним доменом коллизий, что означает, что вероятность возникновения петли коммутации минимальна.

Каждая сетевая карта имеет уникальный идентификатор, который называется адресом управления доступом к среде (MAC). Этот адрес используется в локальных сетях для связи между устройствами в одном сегменте сети. Устройства с активным подключением должны знать MAC-адрес перед отправкой пакетов. Они используют процесс, называемый ARP (Address Resolution Protocol) для определения MAC-адреса другого устройства. Когда аппаратный адрес хоста назначения известен, отправляющий хост имеет всю необходимую информацию для связи с удаленным хостом. Чтобы лучше понять концепцию ARP, рассмотрим следующий пример:

Протокол в компьютерных сетях ARP

Допустим, хост A хочет впервые связаться с хостом B. Хост A знает IP-адрес хоста B, но, так как два хоста взаимодействуют впервые, аппаратные (MAC) адреса не известны. Хост A использует ARP для определения физического адреса хоста B. Коммутатор перенаправляет запрос ARP на все порты, кроме порта, к которому подключен хост A. Хост B получает запрос ARP и отвечает своим MAC-адресом. Хост B также узнает MAC-адрес хоста A (поскольку хост A отправил свой MAC-адрес в запросе ARP). Сетевая модель OSI включает в себя следующие уровни взаимодействия систем: передача данных, сетевой, транспортный, физический, представительский, прикладной и сеансовый. На этом рисунке показаны второй и третий уровни в протоколе взаимодействия открытых сетей (OSI).

Второй уровень определяет протокол для установления и завершения физического соединения между обеими устройствами. Где третий уровень работает с айпи-адресами, второй уровень работает с MAC-адресами – уникальными идентификаторами сетевого адаптера, присутствующего в каждом устройстве. Этот фиксированный адрес сетевого адаптера не может быть изменен на устройстве без замены аппаратного адаптера.

Коммутатор 3-го уровня

Коммутатор работает очень быстро для переключения или маршрутизации пакетов, которые он отправляет. Другими словами, действительно похож на высокоскоростной маршрутизатор без подключения к глобальной сети. Вы можете спросить себя, зачем вам нужны функции маршрутизатора в вашем коммутаторе, если у вас нет интерфейсов WAN. Функциональность маршрутизации коммутатора 3-го уровня предназначена для маршрутизации между различными подсетями или VLAN в локальной сети кампуса или любой другой большой локальной сети.

Это означает, что коммутатор третьего уровня предназначен для больших сетей Ethernet, которым необходима подсеть в меньшие сети. В большинстве случаев это делается с использованием VLAN. Когда дело касается коммутации, существует два вида: аппаратное и программное обеспечение. В аппаратном решении используется ASIC (выделенный чип). При реализации программного обеспечения устройство использует компьютерный процессор и соответствующий софт для выполнения этой функции. Обычно коммутаторы уровня 3 и маршрутизаторы высокого класса маршрутизируют пакеты с использованием аппаратных средств (ASIC), а маршрутизаторы общего назначения используют программное обеспечение для выполнения функций маршрутизации.

Что такое VLAN?

VLAN – это виртуальная локальная сеть, также является IP-подсетью. Разница между простой подсетью сети и использованием VLAN заключается в гибкости, которую VLAN могут обеспечить для вашей подсети LAN.

В чем разница между коммутатором второго и третьего уровня

Процессор, алгоритм и коммутационные свойства определяют скорость и эффективность коммутатора второго уровня, исключая при этом IP-адреса и элементы более высоких уровней. Что касается коммутатора третьего уровня, то он объединил в себе все возможности своего предшественника, коим является второй уровень.

Определяемся с выбором коммутатора

Выбирая коммутатор подумайте, где и с какой целью будет использоваться устройство. Если имеется доменное имя второго уровня, вам пригодится идентичный коммутатор. А если актуален вопрос маршрутизации между внутренней локальной сетью VLAN, стоит обратить внимание на коммутатор уровня 3. В случае с небольшими сетями, коммутатор второго уровня может быть хорошим вариантом.

В большинстве сетей используются с переменным успехом как коммутаторы второго, так и третьего уровня. Последние являются более интеллектуальными и обеспечивают функционал сетей уровня 2. Именно поэтому такая разработка используется для относительно дешевого и простого подключения к рабочим группам, а уровня 3 – для сегментирования и управления сетями отделений без потери пропускной способности.

Когда дело доходит до модернизации ИТ-инфраструктуры вашего бизнеса, вы, вероятно, внимаете советам, подталкивающим вас к инвестированию в маршрутизаторы или коммутаторы 3-го уровня, имеющими наибольшие сложности с использованием. Эти опции также приносят дополнительные (потенциально значительные) затраты, но больше не всегда означает лучшее.

Как упоминалось ранее, решение о том, нужен ли вам переключатель 2-го или 3-го уровня, больше зависит от ваших конкретных требований, чем сопоставимое сравнение. Это все равно, что спросить, какая отвертка лучше, плоская или крестообразная – ответ всегда зависит от выполняемых задач.

Коммутатор уровня 2 совместим исключительно с MAC-адресами и не взаимодействует с любыми адресами более высокого уровня. А вот коммутаторы третьего уровня призваны улучшить производительность в локальных сетях, при производстве которых компании отказались от некоторых технических сложностей, которым подвергаются современные модели маршрутизаторов. Каждая разработка имеет свои преимущества в зависимости от технологий, лежащих в основе при производстве. Если вам требуются роутеры с функциями коммутаторов для построения локальной сети VLAN, выбирайте L3 switch.

Где купить коммутаторы уровня 2 и 3?

Если вы заинтересованы в приобретении коммутатора, учитывайте пропускную способность объединительной системной платы, скорость пересылки пакетов и другое. Предлагаем к ознакомлению формулу, следуя которой можно определить скорость пересылки:

Пропускная способность коммутатора – это общая скорость всех портов. Для коммутатора второго уровня приемлемым будет настраиваемое количество VLAN (1K = 1024 VLAN), а для коммутатора третьего уровня – (4K = 4096, всего VLAN).

Для сравнения, коммутаторы уровня 2 позволяют узнать, какие порты связаны с какими MAC-адресами, используя таблицы переадресации. В большинстве сред малого и среднего бизнеса (SMB) маршрутизаторы традиционно предоставлялись поставщиком интернет-услуг (ISP) и использовались для подключения пользователей к более широкой сети за пределами локальной сети. Чтобы было понятнее, проведем аналогию между вашим районом и остальной частью города: маршрутизатор позволяет вам общаться за пределами вашего места жительства, используя IP-адреса.

Уровень 3 коммутатора объединяет в себе ключевые спецификации коммутатора 2 и маршрутизатора. Стоит отметить две цели, применимые к данной разработке:

  1. Настройка подключения устройства в VLAN или локальной сети, зная MAC-адрес
  2. Подключение локальных или виртуальных локальных сетей к более широкой сети посредством ввода IP-адреса

Какие есть достоинства и недостатки коммутатора третьего уровня

В коммутаторах уровня 2 используются специализированные встроенные микросхемы ASIC, которые очень быстро обрабатывают трафик. Маршрутизаторам приходится обрабатывать трафик с помощью программного обеспечения, поскольку они часто подключают различные типы оборудования на уровне сети. Это означает, что маршрутизаторы могут работать медленнее, чем коммутаторы, что является одним из преимуществ коммутатора третьего уровня. Из вышесказанного следует, что коммутатор уровня 3 существенно быстрее маршрутизатора. Вы можете либо создать сеть с несколькими менее дорогими коммутаторами уровня 2 и маршрутизатором, либо приобрести несколько коммутаторов уровня 3.

Кому нужен роутер?

Истинная необходимость в маршрутизаторе зависит от структуры ИТ-среды вашего клиента и его внутренних сетевых потребностей. В небольшой сети с парой пользовательских устройств, которые в основном обмениваются данными, экономически целесообразно использовать универсальное устройство, включающее функции маршрутизации (и брандмауэра) без выделенного коммутатора.

Маршрутизаторы также имеют смысл для больших сетей с сотнями конечных точек, поскольку этим предприятиям, как правило, требуются сложные функции маршрутизации, такие как качество обслуживания (QoS) и преобразование сетевых адресов (NAT) внутри. Хотя эти возможности могут быть доступны на высококлассных коммутаторах уровня 3, они зачастую слишком дороги по сравнению с выделенным маршрутизатором.

Из всех типов клиентских предприятий SMB, как правило, нуждаются в маршрутизаторах меньше всего. Это потому, что единственный маршрутизатор в большинстве сетей SMB на сегодняшний день предоставляется провайдером для подключения к своей сети. Базовая функциональность маршрутизатора (и даже больше) встроена в большинство брандмауэров. Независимо от структуры сети, подходящей для вашего клиента, маршрутизация как функция не менее популярна на фоне остальных технологий. Как результат – вариантов больше, чем у традиционного автономного маршрутизатора.

Заключение

С развитием технологий коммутаторы постоянно развиваются на разных уровнях сети. Смешанное применение различных коммутаторов второго и третьего уровней является более экономичным решением для больших центров обработки данных. В этой статье мы рассмотрели основные функции и применения коммутаторов второго и третьего уровня с помощью живых примеров и графического представления. Мы узнали, что оба типа коммутаторов имеют свои достоинства и недостатки, и в соответствии с типом сетевой топологии устанавливается тип коммутатора в сети. Важно понимать, для чего вы намерены использовать коммутатор, и каковы условия эксплуатации устройства.

Оцените эту статью: