Menú

Tot sobre els commutadors de capa 2 i capa 3 al sistema de xarxa

  • Principal
  • Altres
  • Tot sobre els commutadors de capa 2 i capa 3 al sistema de xarxa

all about layer 2 layer 3 switches networking system

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes

Diferència entre els commutadors de capa 2 i capa 3 del sistema de xarxes informàtiques:

En aquest Sèrie de formació en xarxa per a principiants , el nostre tutorial anterior ens va informar Classes de subxarxes i xarxes en detall.

com obrir el fitxer amb java

Aprendrem les diverses característiques i aplicacions dels commutadors a la capa 2 i a la capa 3 del model de referència OSI.

Aquí explorarem les diferències fonamentals entre el mètode de treball dels commutadors de capa 2 i de capa 3.

El concepte bàsic que divideix la forma de treballar entre els dos tipus de commutadors és que els commutadors de capa 2 disposen del paquet de dades a un port de commutador predefinit arrelat a l'adreça MAC de l'amfitrió de destinació.

commutadors de capa 2 i capa 3 (2)

No hi ha cap algorisme d’encaminament seguit d’aquest tipus de commutadors. Mentre que els commutadors de capa 3 segueixen l’algorisme d’encaminament i els paquets de dades es destinen al següent salt definit i l’amfitrió de destinació s’arrela a l’adreça IP definida a l’extrem del receptor.

També explorarem com aquests commutadors ajuden els provadors de programari situats a quilòmetres de distància en enviar i rebre una eina de programari.

Què aprendreu:

Interruptors de capa 2

A partir de la introducció anterior sobre ambdós commutadors de capa, sorgeix una pregunta interessant a la nostra ment. Si els commutadors de la capa 2 no segueixen cap taula d’encaminament, com aprendran l’adreça MAC (adreça única d’una màquina com 3C-95-09-9C-21-G2 ) del següent salt?

La resposta és que ho farà seguint el protocol de resolució d’adreces conegut com a ARP.

El funcionament d’aquest protocol és el següent:

Hem pres l’exemple d’una xarxa en què es connecta un commutador a quatre dispositius host coneguts com a PC1, PC2, PC3 i PC4. Ara, PC1 vol enviar un paquet de dades a PC2 per primera vegada.

Tot i que PC1 coneix l’adreça IP de PC2 ja que es comuniquen per primera vegada, no coneix l’adreça MAC (maquinari) de l’amfitrió del rebut. Per tant, PC1 utilitza un ARP per descobrir l'adreça MAC de PC2.

El commutador envia la sol·licitud ARP a tots els ports, excepte el port al qual està connectat PC1. Quan PC2 rep la sol·licitud ARP, respondrà amb un missatge de resposta ARP amb la seva adreça MAC. PC2 també reuneix l'adreça MAC de PC1.

Per tant, pel flux de missatges anterior i enrere, el commutador aprèn quines adreces MAC s’assignen a quins ports. De la mateixa manera, a mesura que PC2 envia la seva adreça MAC al missatge de resposta ARP, el commutador ara recopila l'adreça MAC de PC2 i la guarda a la seva taula d'adreces MAC.

També emmagatzema l'adreça MAC de PC1 a la taula d'adreces, ja que va ser enviada per PC1 per canviar amb el missatge de sol·licitud ARP. A partir d’ara, sempre que PC1 vulgui enviar dades a PC2, el commutador simplement buscarà a la seva taula i el reenviarà al port de destinació de PC2.

Així, el commutador continuarà mantenint l'adreça de maquinari de cada host de connexió.

Els commutadors de capa 2 connecten l

Domini de col·lisió i difusió

Es pot produir una col·lisió en el canvi de capa 2, on dos o més amfitrions intenten comunicar-se al mateix interval de temps al mateix enllaç de xarxa.

Aquí l'eficiència de la xarxa disminuirà a mesura que el marc de dades xoqui i els hem de tornar a enviar. Però tots els ports d'un commutador generalment es troben en un domini de col·lisió diferent. El domini que s’utilitza per reenviar tot tipus de missatges de difusió es coneix com a domini de difusió.

Tots els dispositius de capa 2, inclosos els commutadors, apareixen al mateix domini de difusió.

VLAN

Per superar el problema de la col·lisió i el domini de difusió, s’introdueix la tècnica VLAN al sistema de xarxes informàtiques.

La xarxa d'àrea local virtual coneguda habitualment com a VLAN és un conjunt lògic de dispositius finals que es troben en el grup idèntic del domini de difusió. La configuració de VLAN es realitza a nivell de commutador mitjançant diferents interfícies. Els diferents commutadors poden tenir configuració de VLAN diferent o mateixa i configurar-se segons la necessitat d’una xarxa.

Els hosts connectats a dos o més commutadors diferents es poden connectar a la mateixa VLAN encara que no estiguin connectats físicament, ja que la VLAN es comporta com a xarxa LAN virtual. Per tant, els amfitrions connectats amb diferents commutadors poden compartir el mateix domini de difusió.

Per obtenir una millor comprensió de l’ús de la VLAN, posem l’exemple d’una xarxa de mostra, en què un utilitza VLAN i l’altre que no utilitza VLAN.

La topologia de xarxa següent no utilitza la tècnica VLAN:

topologia de xarxa que no utilitza tècnica VLAN.

Sense VLAN, el missatge de difusió enviat des de l’amfitrió 1 arribarà a tots els components de la xarxa.

Però, mitjançant l’ús de VLAN i la configuració de VLAN en ambdós commutadors de la xarxa, afegiu una targeta d’interfície amb el nom d’Ethernet 0 ràpid i d’Ethernet 1 ràpid, generalment notat com Fa0 / 0, en dues xarxes VLAN diferents, un missatge de difusió de l’amfitrió 1 només s’entregarà Amfitrió 2.

c ++ emetre caràcters a int

Això passa mentre es fa la configuració i només l’amfitrió 1 i l’amfitrió 2 es defineixen sota el mateix conjunt de VLAN, mentre que els altres components són membres d’alguna altra xarxa VLAN.

És important tenir en compte aquí que els commutadors de capa 2 poden permetre que els dispositius host només arribin a l'amfitrió de la mateixa VLAN. Per arribar al dispositiu amfitrió d'una altra xarxa, cal un commutador o enrutador de capa 3.

Les xarxes VLAN són xarxes molt segures, ja que pel seu tipus de configuració es pot enviar qualsevol document o fitxer confidencial a través de dos hosts predefinits de la mateixa VLAN que no estan físicament connectats.

Això també gestiona el trànsit de difusió, ja que el missatge només es transmetrà i es rebrà al conjunt de la VLAN definida i no a tothom de la xarxa.

A continuació es mostra el diagrama d’una xarxa que utilitza VLAN:

Xarxa mitjançant tècnica VLAN

Ports d'accés i maleter

Es fan diversos tipus de configuracions als ports del commutador. Per accedir a una única xarxa VLAN, assignem un port d'accés a aquesta VLAN.

Els ports d’accés s’utilitzen quan només hem de configurar només dispositius finals d’amfitrió a una xarxa VLAN concreta.

Per accedir a més d'un commutador i de diferents VLAN, s'ha assignat la interfície al port Trunk del commutador. El port del camió és prou intel·ligent per suportar el trànsit de diverses VLAN.

Configuració de la VLAN

  • Per configurar la VLAN al commutador, primer activeu el mode IOS al commutador.
  • L'ordre per crear VLAN es troba en el mode de configuració VLAN NUMBER, és a dir, Switch (config) # VLAN 10.
  • Mitjançant l'ordre d'interfície podem assignar el port Ethernet ràpid a VLAN.
  • Ara, mitjançant la línia d’ordres d’accés switchport podem especificar que la interfície és un mode d’accés.
  • La següent ordre assignarà VLAN NUMBER al mode d'accés al port de commutació.

L'exemple d'una sèrie d'ordres serà el següent:

com configurar un correu electrònic fals
Switch(config) #vlan 10 Switch(config-vlan) #exit Switch(config) #int fa0/1 Switch(config-if) #switchport mode access Switch(config-if) #switchport access vlan 10

De la sèrie d’ordres anteriors, queda clar que es crea VLAN 10 i que el port fa0 / 1 del commutador es mou a VLAN 10.

  • L'ordre de mode d'accés switchport només es pot assignar a una única VLAN. Per configurar diverses VLAN, s’utilitza l’ordre d’interfície del mode de tronc de switchport, ja que pot transportar el trànsit de diverses VLAN.

Característiques dels commutadors de capa 2

A continuació es detallen les diverses característiques dels commutadors de capa 2.

  • Layer-2 Switch actua com un pont de xarxa que uneix diversos dispositius finals d'un sistema de xarxa informàtic en una sola plataforma. Són capaços de transportar dades de forma molt ràpida i competent des de la font fins a la destinació final a les xarxes LAN.
  • Els commutadors de capa 2 realitzen la funció de commutació per tornar a organitzar els marcs de dades des de la font fins a un final de destinació aprenent l'adreça MAC del node de destinació des de la taula d'adreces del commutador.
  • La taula d’adreces MAC proporciona l’adreça única de cada dispositiu de la capa 2, sobre la base de la qual pot identificar els dispositius finals i el node on s’han de lliurar les dades.
  • Layer-2 Switch divideix una xarxa LAN complicada i voluminosa en petites xarxes VLAN.
  • En configurar diverses VLAN dins d’una gran xarxa LAN, el canvi es fa més ràpid ja que no s’està connectant físicament.

Aplicacions dels commutadors de capa 2

A continuació es detallen les diverses aplicacions dels commutadors de capa-2.

  • Mitjançant els commutadors de capa 2, podem enviar un quadre de dades des de la font fins a la destinació que es troba a la mateixa VLAN fàcilment sense estar connectats físicament ni estar al mateix lloc.
  • D'aquesta manera, els servidors d'una empresa de programari es poden situar de manera centralitzada en una ubicació i els clients dispersos a les altres ubicacions poden accedir a les dades fàcilment sense latència i, per tant, estalviar el cost i el temps del servidor.
  • Les organitzacions poden fer comunicacions internes configurant els amfitrions de la mateixa VLAN mitjançant aquest tipus de commutadors sense necessitat de cap connexió a Internet.
  • Els provadors de programari també utilitzen aquests commutadors per compartir la seva eina mantenint-la centralitzada en una ubicació del servidor i l’altre servidor pot accedir-hi estant molt separats i sense connectar-se físicament configurant tots a la mateixa VLAN del sistema de xarxa.

Interruptors de capa 3

El commutador de capa 2 falla quan hem de transferir les dades entre diferents LAN o VLAN.

Aquí és on apareixen els commutadors Layer-3, ja que la tècnica que utilitzen per encaminar els paquets de dades a la destinació és utilitzar adreces IP i subxarxes.

Els commutadors de capa 3 funcionen a la tercera capa del model de referència OSI i realitzen l’encaminament de paquets de dades mitjançant adreces IP. Tenen una velocitat de commutació més ràpida que els commutadors de capa 2.

Són fins i tot més ràpids que els enrutadors convencionals ja que realitzen l’encaminament de paquets de dades sense fer servir llúpols addicionals, cosa que comporta un millor rendiment. A causa de la funcionalitat d’aquesta tècnica d’encaminament als commutadors de capa 3, s’implementen per a la creació de xarxes de xarxes inter i intra.

Per entendre les funcions dels commutadors de capa 3, primer hem d’entendre el concepte d’encaminament.

El dispositiu de capa 3 a l'extrem d'origen mira primer la seva taula d'encaminament que conté tota la informació relativa a les adreces IP d'origen i de destinació i la màscara de subxarxa.

Més tard, basat en la informació que recopila de la taula d’encaminament, lliura el paquet de dades a la destinació i pot transmetre les dades entre diferents xarxes LAN, MAN i WAN. Segueix el camí més curt i segur per lliurar dades entre els dispositius finals. Aquest és el concepte general d’encaminament.

Es poden enllaçar diverses xarxes mitjançant enllaços STM que tenen amplades de banda molt elevades i enllaços DS3 també. El tipus de connectivitat depèn dels diversos paràmetres de la xarxa.

Característiques dels commutadors de capa 3

A continuació es detallen les diverses característiques dels commutadors de capa 3:

  • Realitza l’encaminament estàtic per transferir dades entre diferents VLAN. Mentre que el dispositiu de capa 2 només pot transferir dades entre les xarxes de la mateixa VLAN.
  • També realitza l’encaminament dinàmic de la mateixa manera que funciona un enrutador. Aquesta tècnica d’encaminament dinàmic permet al commutador executar l’encaminament de paquets òptim.
  • Proporciona un conjunt de rutes múltiples segons l'escenari en temps real de la xarxa per lliurar els paquets de dades. Aquí, el commutador pot seleccionar el camí més factible per encaminar el paquet de dades. Les tècniques d’encaminament més populars inclouen RIP i OSPF.
  • Els commutadors tenen la capacitat de reconèixer la informació relacionada amb l'adreça IP que es dirigeix ​​cap al commutador sobre el trànsit.
  • Els commutadors tenen la capacitat de desplegar classificacions QoS en funció de la subxarxa o l’etiquetatge de trànsit VLAN en lloc de configurar el port del commutador manualment, com en el cas dels commutadors de capa 2.
  • Requereixen més potència per funcionar i ofereixen enllaços d’amplada de banda més elevats entre els commutadors, que són gairebé més de 10 Gbits.
  • Proporcionen camins altament segurs per a l’intercanvi de dades. D’aquesta manera, s’implementen en casos en què la seguretat de les dades és una preocupació fonamental.
  • Les funcions associades als commutadors com l’autenticació 802.1x, la detecció de loopback i la inspecció ARP fan que sigui eficient l’ús en casos on la transmissió de dades segura és essencial.

Aplicacions dels commutadors de capa 3

A continuació es detallen les aplicacions dels commutadors de capa 3:

  • S'utilitza àmpliament en centres de dades i en campus extensos, com ara universitats on hi ha una configuració molt gran de xarxes informàtiques. A causa de les seves característiques com l’encaminament estàtic i dinàmic i la seva velocitat de commutació ràpida que un enrutador, s’utilitza en connectivitat LAN per a la interconnexió de diverses xarxes VLAN i LAN.
  • El commutador de capa 3 en combinació amb diversos commutadors de capa 2 admet que més usuaris es connectin a la xarxa sense la necessitat d’implementar un commutador de capa 3 addicional i més amplada de banda. Per tant, està àmpliament implementat en universitats i indústries petites. Si augmenta el nombre d’usuaris finals d’una plataforma de xarxa, sense cap millora de la xarxa, es pot allotjar fàcilment en el mateix escenari d’execució.
  • Així, el commutador de capa 3 pot gestionar fàcilment recursos d’alt ample de banda i aplicacions d’usuari final, ja que ofereix una amplada de banda de 10 Gbits.
  • Tenen les habilitats necessàries per descarregar els routers sobrecarregats. Això es pot fer mitjançant la configuració d'un commutador de capa 3, cadascun amb un encaminador principal en un escenari de xarxa d'àrea àmplia, de manera que el commutador pugui gestionar tot l'encaminament de VLAN de nivell local.
  • Seguint el tipus d’escenari anterior, l’eficiència de treball del router millorarà i es podrà utilitzar de manera dedicada per a la connectivitat de llarga distància (WAN) i la transmissió de dades.
  • Un commutador de capa 3 és prou intel·ligent per manejar i gestionar l’encaminament i el control del trànsit de servidors connectats localment i dispositius finals que utilitzen el seu gran ample de banda. Per tant, les empreses utilitzen generalment un commutador L-3 per connectar els seus servidors de monitorització i nodes d’amfitrió en qualsevol centre NOC d’un subsistema que formi part d’un gran sistema de xarxa informàtica.

Encaminament entre VLAN en el commutador L-3

El diagrama següent mostra el funcionament de l'encaminament entre VLAN amb el commutador de capa 3 en combinació amb el commutador L-2.

Anem a revisar-ho amb l'ajut d'un exemple:

En una universitat, els ordinadors de facultats, personal i estudiants es connecten mitjançant commutadors L-2 i L-3 en un conjunt diferent de VLAN.

Encaminament entre VLAN en el commutador L-3

El PC 1 d’una VLAN de la facultat d’una universitat vol comunicar-se amb el PC 2 d’alguna altra VLAN d’un membre del personal. Com que els dos dispositius finals són de VLAN diferent, necessitem un commutador L-3 per encaminar les dades de l’amfitrió 1 a l’amfitrió 2.

En primer lloc, amb l'ajut de la part de maquinari de la taula d'adreces MAC, el commutador L-2 localitzarà l'amfitrió de destinació. A continuació, aprendrà l’adreça de destinació de l’amfitrió del rebut a la taula MAC. Després, el commutador de capa 3 realitzarà la part de commutació i encaminament en funció de l'adreça IP i la màscara de subxarxa.

Esbrinarà que PC1 vol comunicar-se amb el PC de destinació de quina de les xarxes VLAN allà presents. Un cop reuneixi tota la informació necessària, establirà l’enllaç entre elles i encaminarà les dades al receptor des del final del remitent.

Conclusió

En aquest tutorial, hem explorat les característiques i aplicacions bàsiques dels commutadors de capa-2 i capa-3 amb l'ajut d'exemples en viu i representació pictòrica.

Vam aprendre que ambdós tipus de commutadors tenen un parell de mèrits i també demèrits i, segons el tipus de topologies de xarxa, desplegem el tipus de commutador a la xarxa.

PREV Tutorial | NEXT Tutorial

Lectura recomanada

^