O que são interruptores da camada 1, 2 e 3 Ethernet?

A tecnologia de comutação da camada 2 é relativamente madura. Os comutadores da camada 2 são dispositivos de camada de link de dados que podem reconhecer as informações do endereço MAC em pacotes de dados, pacotes encaminhados com base nos endereços MAC e registrar esses endereços MAC e suas portas correspondentes em uma tabela interna. O processo de trabalho específico é o seguinte:

A. Quando aSwitch EthernetRecebe um pacote de dados de uma determinada porta, ele primeiro lê o endereço MAC de origem do cabeçalho do pacote, sabendo a qual porta a máquina com o endereço MAC de origem está conectado.

B. Em seguida, ele lê o endereço MAC de destino do cabeçalho do pacote e procura a porta correspondente na tabela de endereços.

C. Se a tabela contiver uma porta correspondente ao endereço MAC de destino, o pacote de dados será copiado diretamente para essa porta.

D. Se a tabela não encontrar uma porta correspondente, o pacote de dados será transmitido para todas as portas. Quando a máquina de destino responde à máquina de origem, o comutador pode aprender qual porta corresponde ao endereço MAC de destino, para que, na próxima vez que os dados sejam transmitidos, não precisa mais transmitir a todas as portas.

 

Esse processo continua repetindo, ajudando o Switch a aprender todos os endereços MAC na rede e a manter sua própria tabela de endereços.

R. Como o comutador troca simultaneamente dados na maioria das portas, requer uma largura de banda larga para o barramento de comutação. Se aSwitch L2tem n portas, cada uma com uma largura de banda de m, pode obter comutação de velocidade de linha se a largura de banda total de barramento exceder N vezes M.

B. Aprendendo os endereços MAC das máquinas conectadas às portas, escrevendo -as na tabela de endereços, o tamanho da tabela de endereços (normalmente representada de duas maneiras: Buffer RAM ou o número de entradas do MAC) e o tamanho da tabela de endereços afeta a capacidade do Switch para acesso.

C. A maioria dos comutadores da camada 2 também contém chips ASIC (circuitos integrados específicos do aplicativo) projetados especificamente para encaminhamento de pacotes de dados, permitindo velocidades de encaminhamento muito rápidas. O desempenho dos produtos é diretamente afetado pelos ASICs usados ​​por diferentes fabricantes.

Esses três pontos também são os principais parâmetros técnicos para avaliar o desempenho deSwitches da camada 2eSwitches da camada 3.Por favor, preste atenção a eles ao considerar a seleção do dispositivo.

Os roteadores operam na terceira camada do modelo OSI-a camada de rede. Seu modo de trabalho é semelhante ao dos comutadores da camada 2, mas os roteadores operam na terceira camada, o que determina que eles usam diferentes informações de controle e métodos diferentes para alcançar suas funções ao encaminhar pacotes. O princípio de trabalho é que o roteador também possui uma tabela interna que indica para onde ir ao lado para chegar a um determinado destino. Se o roteador puder encontrar a próxima etapa na tabela de roteamento, ele adicionará as informações da camada de link e encaminhará o pacote; Se não puder determinar a próxima etapa, descarta o pacote e retorna uma informação ao endereço de origem.

A tecnologia de roteamento possui essencialmente duas funções: encontrar a melhor rota e encaminhar pacotes de dados. A tabela de roteamento contém várias informações, e o algoritmo de roteamento calcula o melhor caminho para o endereço de destino. Em seguida, um mecanismo de encaminhamento relativamente simples e direto envia o pacote de dados. O próximo roteador continua encaminhando os dados da mesma maneira, e assim por diante, até que o pacote chegue ao roteador de destino.

Existem duas maneiras diferentes de manter a tabela de roteamento. Uma é a atualização das informações de roteamento, onde parte ou todas as informações de roteamento são publicadas. Os roteadores aprendem informações de roteamento um do outro, dominando assim a topologia de toda a rede. Esse tipo de protocolo de roteamento é chamado de protocolo de roteamento de vetor de distância. O outro é que os roteadores transmitem suas informações de estado de link, aprendendo uns com os outros para dominar todas as informações de roteamento da rede e calcular o melhor caminho de encaminhamento. Esse tipo de protocolo de roteamento é chamado de protocolo de roteamento de estado de link.

Como os roteadores precisam executar uma grande quantidade de trabalho de cálculo de caminho, a capacidade de processamento do processador de uso geral determina diretamente seu desempenho.

Obviamente, isso se aplica a roteadores de médio a ponta, já que os roteadores sofisticados costumam usar uma arquitetura de sistema de processamento distribuída.

 

Os últimos anos viram muito hype sobre a tecnologia de terceira camada, com todos falando sobre isso. Alguns dizem que é uma tecnologia muito nova, enquanto outros dizem que a troca da camada 3 é apenas uma pilha de roteadores e interruptores da camada 2, nada de novo. Esse é realmente o caso?

Configuração simples de rede

Dispositivo A (usando IP) ----------- Camada 3 Switch -------- Dispositivo B (usando IP)

Por exemplo, se A deseja enviar dados para B e conhecer o IP de destino, a usa a máscara de sub -rede para obter o endereço de rede e determinar se o IP de destino está no mesmo segmento de rede.

Se eles estiverem no mesmo segmento, mas a não conhece o endereço MAC necessário para encaminhar os dados, a envia uma solicitação ARP e B responde com seu endereço MAC. A então encapsula o pacote de dados com este endereço MAC e o envia para o comutador. O comutador ativa o módulo de comutação da camada 2, procura a tabela de endereço MAC e encaminha o pacote de dados para a porta correspondente.

Se o endereço IP de destino mostrar que não estiver no mesmo segmento, um precisará se comunicar com B. Se não houver entrada de endereço MAC correspondente no cache de fluxo, o primeiro pacote de dados normal será enviado para um gateway padrão. Esse gateway padrão geralmente é definido no sistema operacional e corresponde ao módulo de roteamento da camada 3. Portanto, para dados que não estão na mesma sub -rede, a primeira entrada de endereço MAC na tabela é geralmente o endereço MAC do gateway padrão.

Em seguida, o módulo da camada 3 recebe esse pacote de dados, consulta a tabela de roteamento para determinar a rota para B, constrói um novo cabeçalho de quadro com o endereço MAC do gateway padrão como o endereço MAC de origem e o endereço MAC de B como o endereço MAC de destino. Através de um certo mecanismo de gatilho de reconhecimento, a correspondência entre os endereços MAC de A e B e a porta de encaminhamento é estabelecida e registrada na tabela de cache de fluxo. Os dados subsequentes de A a B são tratados diretamente pelo módulo de comutação da camada 2. Isso é comumente chamado de "roteamento único, o encaminhamento múltiplo".

A. O encaminhamento de dados de alta velocidade é alcançado através da integração de hardware.

B. Esta não é uma pilha simples de comutadores e roteadores da camada 2. O módulo de roteamento da camada 3 é empilhado diretamente no barramento de backplane de alta velocidade da comutação da camada 2, quebrando os limites da taxa de interface dos roteadores tradicionais, com taxas atingindo dezenas de gbit/s. Incluindo largura de banda de backplane, esses são dois parâmetros importantes para o desempenho dos comutadores da camada 3.

C. O software de roteamento simplificado torna o processo de roteamento mais direto.

D. a maioria dos encaminhamento de dados, exceto a seleção de roteamento necessária tratada pelo software de roteamento, é tratada pelo módulo da camada 2 em alta velocidade. O software de roteamento é altamente eficiente e otimizado, não uma cópia simples do software nos roteadores.

 

Os comutadores da camada 2 são usados ​​em pequenas redes de área local. Isso é evidente. Em LANs pequenas, os pacotes de transmissão têm pouco impacto, e a função de comutação rápida, várias portas de acesso e o baixo preço da camada 2 fornecem uma solução muito completa para pequenos usuários de rede.

 

Os roteadores são ótimos para redes grandes porque possuem muitos tipos de interface, funções fortes da camada 3 e poderosos recursos de roteamento. Seus pontos fortes incluem a seleção das melhores rotas, distribuição de carga, backup de link e troca de informações de roteamento com outras redes.

 

O principal trabalho da camada 3 é acelerar o encaminhamento de dados em grandes LANs, e a adição de funções de roteamento ajuda a isso. Se uma grande rede for dividida em pequenas LANs de acordo com fatores como departamentos e regiões, isso levará a uma grande quantidade de acesso à rede. O uso apenas de comutadores da camada 2 não pode obter acesso entre rede.

 

Se apenas os roteadores forem usados, o número limitado de interfaces e a velocidade de encaminhamento de roteamento lento restringirão a velocidade e a escala da rede. O uso de comutadores da camada 3 com funções de encaminhamento e roteamento rápido se torna a escolha preferida.

 

De um modo geral, em redes com grande tráfego de dados internos e requisitos altos para resposta rápida de encaminhamento, se todo o trabalho for realizado pelos comutadores da camada 3, isso fará com que eles sejam sobrecarregados e afetarão a velocidade de resposta. É melhor permitir que os roteadores lidem com o roteamento entre rede, aproveitando ao máximo os pontos fortes de cada dispositivo. Obviamente, isso requer um cliente bem financiado. Caso contrário, os comutadores L3 também podem lidar com conectividade entre rede.