Tại sao mạng của bạn lại cần một switch layer 3 và router?
Thiết bị chuyển mạch mạng truyền thống hoạt động ở switch layer 2 của mô hình OSI trong khi các bộ định tuyến router hoạt động ở layer 3. Điều này thường dẫn đến sự nhầm lẫn về định nghĩa và mục đích của switch layer 3
Switch layer 3 là thiết bị phần cứng chuyên dụng được sử dụng trong định tuyến mạng. Thiết bị chuyển mạch switch layer 3 về mặt kỹ thuật có nhiều điểm chung với các bộ định tuyến router truyền thống và không chỉ ở dạng vật lý.
Danh mục sản phẩm tiêu biểu layer 3 : Cisco Catalyst 9200 : Cisco Catalyst 9300L:
Cả hai switch layer 3 và router đều có thể hỗ trợ các giao thức định tuyến giống nhau, kiểm tra các gói dữ liệu đến và đưa ra quyết định định tuyến động dựa trên địa chỉ nguồn và đích bên trong.
Sản phẩm layer 3 nổi bật: Cisco C9200-24T-A ; Cisco C9300-24T-A ; Cisco C9300-24T-E
Một trong những ưu điểm chính của switch layer 3 qua bộ định tuyến router là theo cách định tuyến các quyết định được thực hiện. Chuyển mạch switch layer 3 ít có khả năng gặp độ trễ mạng vì các gói không phải thực hiện các bước bổ sung thông qua bộ định tuyến router.
Mục đích của switch layer 3
Chuyển mạch switch layer 3 đã được hình thành như một công nghệ để cải thiện hiệu suất định tuyến mạng trên mạng cục bộ lớn (LAN) như mạng nội bộ của công ty .
Sự khác biệt chính giữa thiết bị chuyển mạch switch layer 3 và bộ định tuyến nằm trong phần cứng bên trong. Phần cứng bên trong switch layer 3 kết hợp các thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến truyền thống, thay thế một số phần mềm logic của bộ định tuyến bằng phần cứng mạch tích hợp để mang lại hiệu năng tốt hơn cho các mạng cục bộ.
Ngoài ra, đã được thiết kế để sử dụng trên mạng nội bộ, một switch layer 3 thường sẽ không sở hữu các cổng WAN và các tính năng mạng diện rộng mà một bộ định tuyến router truyền thống sẽ luôn có.
Các switch layer 3 này thường được sử dụng để hỗ trợ định tuyến giữa các mạng LAN ảo (VLAN). Lợi ích của chuyển mạch switch layer 3 cho VLAN bao gồm:
- Giảm số lượng lưu lượng truy cập phát sóng
- Quản lý bảo mật đơn giản
- Cải thiện cách ly lỗi
- Cách chuyển mạch switch layer 3 hoạt động
Một switch truyền thống tự động định tuyến lưu lượng giữa các cổng vật lý riêng lẻ của nó theo các địa chỉ vật lý địa chỉ MAC của các thiết bị được kết nối. Chuyển mạch switch layer 3 sử dụng khả năng này khi quản lý lưu lượng trong mạng LAN.
Họ cũng mở rộng về điều này bằng cách sử dụng thông tin địa chỉ IP để đưa ra các quyết định định tuyến khi quản lý lưu lượng giữa các mạng LAN. Ngược lại, thiết bị chuyển mạch switch layer 3 cũng sử dụng số cổng TCP hoặc UDP .
Sử dụng switch layer 3 với VLAN
Mỗi mạng LAN ảo phải được nhập và ánh xạ cổng trên nút chuyển. Các tham số định tuyến cho mỗi giao diện VLAN cũng phải được xác định.
Một số thiết bị chuyển mạch switch layer 3 thực hiện hỗ trợ DHCP có thể được sử dụng để tự động gán địa chỉ IP cho các thiết bị trong VLAN. Ngoài ra, có thể sử dụng máy chủ DHCP bên ngoài hoặc địa chỉ IP tĩnh được định cấu hình riêng.
Các vấn đề với switch layer 3
Thiết bị chuyển mạch switch layer 3 có chi phí cao hơn các công tắc truyền thống nhưng ít hơn so với các bộ định tuyến router truyền thống. Việc cấu hình và quản lý các switch layer 3 và các VLAN cũng đòi hỏi phải có thêm nỗ lực.
Các ứng dụng của thiết bị chuyển mạch switch layer 3 được giới hạn trong môi trường mạng nội bộ với quy mô mạng con và lưu lượng truy cập thiết bị đủ lớn. Mạng gia đình thường không sử dụng các thiết bị này. Thiếu chức năng WAN, thiết bị chuyển mạch switch layer 3 không thay thế cho bộ định tuyến.
Việc đặt tên của các thiết bị chuyển mạch này xuất phát từ các khái niệm trong mô hình OSI, trong đó switch layer 3 được gọi là lớp mạng. Thật không may, mô hình lý thuyết này không làm tốt sự khác biệt thực tế giữa các sản phẩm công nghiệp. Việc đặt tên đã gây ra nhiều nhầm lẫn trên thị trường.
Sự khác nhau giữa các switch layer 3 và bộ định tuyến router là gì?
Đây là một câu hỏi thú vị và cho phép có thái cực để nhìn vào nó. Các bộ định tuyến router xử lý các gói (L3) và chuyển các khung quá trình (L2). Vì vậy, tại trung tâm của Interweb, bạn sẽ tìm thấy các cụm router lớn tập trung vào việc truyền các gói tin, duy trì bảng định tuyến và các dịch vụ chính như DNS và bảo mật. Đây là các router hoàn toàn 100%, mặc dù chúng có thể sử dụng bất kỳ loại giao diện nào từ 100 Gig Ethernet thông qua Ethernet 10 Gig và 1Gig phổ biến hơn.
Tăng Ethernet là tiền tệ của lõi Internet nhưng nó là một công nghệ L2 phải không? Không liên quan, tất cả các công nghệ vận tải đều theo định nghĩa L2, vì vậy đó không phải là một cách hợp lệ để xác định Switch hoặc bộ định tuyến.
Bây giờ có một cơ hội tốt để liên kết các bộ định tuyến Interweb cốt lõi này, bạn sẽ tìm thấy một mạng lưới các thiết bị switch layer 2 – đây là khu vực switch tăng trưởng thực sự trong mạng tại thời điểm này. Đây là các thiết bị chuyển mạch sử dụng hỗn hợp công nghệ OTN và Ethernet để tạo ra một mạng cục bộ trung tâm dữ liệu hoặc vận chuyển qua các khoảng cách WAN.
Vì vậy, ở đây ở đầu rất cao, chúng tôi có một tách dịch vụ, chuyển đổi lõi và định tuyến lõi là riêng biệt. Bây giờ hãy nhìn vào cực đoan khác, 5 hoặc 6 máy tính được kết nối với switch với bộ định tuyến truy cập băng thông rộng miễn phí từ ISP của họ, một lần nữa chúng tôi có một dịch vụ tách biệt, một thiết bị định tuyến và một cho switch.
Chúng ta có một mạng quá lớn để có thể quản lý phẳng, chúng ta cần subnet nó cho khả năng mở rộng, quản lý, hiệu quả và bảo mật. Cách làm cũ này là tạo các VLAN trên Switch layer 3 và kết nối chúng với Router và cho phép Router định tuyến các gói giữa các VLAN khác nhau nhưng các giao diện Router luôn đắt hơn các giao diện chuyển mạch tương đương và theo thời gian các thiết bị điện tử có trở nên có khả năng hơn.
Vì vậy, tích hợp chức năng định tuyến vào Switch và cho phép nó xử lý việc xử lý IP nội bộ giữa các VLAN, hiệu quả hơn và rẻ hơn rất nhiều vì các giao diện Router tốn nhiều tiền hơn, cộng với bạn có thể thực hiện với các Router nhỏ hơn và rẻ hơn vì chúng chỉ xử lý tải WAN, không phải là tải LAN. Công việc đã hoàn thành, Switch layer 3 trong Enterprise,
Định luật Moore là như vậy, các thiết bị điện tử và giao diện ngày càng rẻ hơn và các thiết bị chuyển mạch ngày càng có nhiều khả năng hơn, bạn có thể mua một bộ Switch layer 3 doanh nghiệp cỡ vừa với chức năng định tuyến doanh nghiệp đầy đủ, do đó bạn không cần Router độc lập.
Với điều này tôi nghĩ bạn phải phát triển mô hình LAN / WAN / MAN, trên thực tế cá nhân tôi đã bỏ MAN hoàn toàn và chỉ nghĩ về LAN / WAN. Một lần nữa công nghệ L2 được sử dụng cũng không liên quan, vì Ethernet được sử dụng cho rất nhiều WAN bây giờ, chúng ta phải xác định bởi ranh giới dịch vụ và chức năng.
Vì vậy, Switch layer 3 là thứ hoạt động trong một ranh giới Enterprise, Campus hoặc Building và Router là một thứ kết nối từ ranh giới đó, có lẽ cung cấp chức năng L2VPN, Mã hóa, NAT / PAT và Tường lửa. Điều quan trọng là nhận ra rằng nó có thể là cùng một thiết bị cung cấp cả hai chức năng này, trong trường hợp này bạn có thể nói về nó có cả chức năng chuyển mạch switch L3 và chức năng định tuyến.
Quan điểm của riêng tôi là tôi thích thiết kế truyền thống của các thiết bị chuyển mạch truy cập Switch layer 2, các switch phân phối L3 và các bộ chuyển mạch lõi gắn với một vài bộ định tuyến router riêng biệt để truy cập WAN và truy cập từ xa. Kiểu cũ của nó nhưng tôi nghĩ rằng nó có thể mở rộng và quản lý an toàn.
Vì vậy, để trả lời câu hỏi của bạn, đôi khi chúng giống nhau, một thiết bị có cả chức năng router và switch, đôi khi chúng là các thiết bị khác nhau. Nó phụ thuộc vào những gì bạn đang cố gắng làm, ở đâu trong tổ chức bạn đang cố gắng làm điều đó và quy mô hoạt động, tức là có bao nhiêu gói bạn đang cố gắng đẩy bao nhiêu hướng cùng một lúc. Nếu mục tiêu chính của bạn là xử lý nhiều gói cho nhiều đích với các dịch vụ Switch layer 3 trở lên như VPN hoặc ngang hàng thì bạn cần một bộ định tuyến router.
Sự khác biệt này càng ngày càng mờ đi. Khi thiết bị chuyển mạch chỉ là thiết bị Switch layer 2, rất rõ ràng rằng chúng có mật độ cổng cao hơn so với router, nhưng không thể định tuyến gói ở lớp 3. Một chút sau khi khả năng của L3 trong các thiết bị chuyển mạch phát triển. vẫn có các loại cổng được hỗ trợ rất hạn chế.
Chuyển mạch Ethernet Switch layer 3 vẫn chỉ có khả năng định tuyến giữa các phân đoạn Ethernet (với các mạng con khác nhau), trong khi bộ định tuyến có khả năng thay đổi gói đóng gói datalink của gói IP. Nó có thể định tuyến giữa Ethernet, Serial, POS, FDDI vv . Ngoài ra chúng ta không quên các giao thức lỗi thời, chỉ được hỗ trợ bởi các router như AppleTalk và IPX / SPX mà tôi nghĩ không bao giờ thực hiện nó thành các switch L3. Một điều nữa là hỗ trợ định tuyến động, một lần nữa rất hạn chế trong các switch layer 3 đầu tiên.
Nhưng cuối cùng khi thời đại của các thiết bị chuyển mạch khung gầm đã nảy sinh, sự khác biệt giữa các thiết bị chuyển mạch switch layer 3 và bộ định tuyến router hầu như biến mất. Thiết bị chuyển mạch khung L3 có mật độ cổng và khả năng chuyển đổi nhanh của các switch L2 cổ điển với tất cả các khả năng L3, các giao thức và kiểu hỗ trợ giao diện khác nhau.
Tôi nghĩ rằng trình điều khiển chính trong quá trình này là việc mở rộng công nghệ Ethernet như một giao thức lớp 2 và TCP / IP như là vận chuyển lớp mạng, vì vậy các giao thức và kiểu giao diện lỗi thời này đã biến mất, để lại một switch Ethernet Layer 3 đủ tốt cho gần như mọi môi trường.
Nói chung, các thiết bị chuyển mạch switch layer 3 nhanh hơn các bộ định tuyến, nhưng chúng thường thiếu một số chức năng nâng cao của các bộ định tuyến router.
Cụ thể, một bộ định tuyến là một thiết bị định tuyến các gói đến đích của chúng. Điều này có nghĩa là một bộ định tuyến phân tích địa chỉ đích của Lớp 3 của mỗi gói và tạo ra bước nhảy tốt nhất cho nó. Quá trình này mất thời gian, và do đó mỗi gói gặp phải một số chậm trễ vì điều này.
Trong một switch layer 3, bất cứ khi nào một bảng định tuyến tìm kiếm bất kỳ đích cụ thể nào, một mục nhập bộ nhớ cache được thực hiện trong một bộ nhớ nhanh. Mục nhập bộ nhớ cache này chứa cặp nguồn đích và địa chỉ hop tiếp theo. Khi mục nhập bộ nhớ cache này được đặt ra, gói tiếp theo với cùng một cặp nguồn và đích không phải trải qua toàn bộ quá trình tìm kiếm bảng định tuyến. Thông tin hop tiếp theo được chọn trực tiếp từ bộ nhớ cache. Đó là lý do tại sao nó được gọi là tuyến đường một khi chuyển đổi nhiều. Bằng cách này, một switch layer 3 có thể định tuyến các gói tin nhanh hơn nhiều so với router.
Đã giải thích cơ chế của cả bộ định tuyến router và switch layer 3, hãy để tôi cũng cho bạn biết rằng bộ định tuyến router có một số chức năng định tuyến nâng cao, mà chuyển mạch switch layer 3 thiếu. Thiết bị chuyển mạch switch layer 3 chủ yếu được sử dụng trong môi trường mạng LAN, nơi bạn cần định tuyến. Router được sử dụng trong môi trường WAN.
Core Switch là gì? Tại sao chúng ta cần Core Switch Cisco
Switch là gì? chức năng của switch là gì? ưu điểm ích lợi khi chọn switch
Sự khác biệt chính là với tính năng hỗ trợ thiết lập, thiết kế phân cấp và giao diện WAN. Mục đích của chuyển mạch switch layer 3 là tập hợp và chuyển tiếp gói tốc độ cao giữa các máy chủ cục bộ đến trung tâm dữ liệu. Các dịch vụ lớp 3 bao gồm định tuyến VLAN. Thiết kế phân cấp có các bộ định tuyến ở cạnh nơi có ít lưu lượng và các dịch vụ mạng dựa trên các yêu cầu WAN. Các bộ định tuyến hỗ trợ một loạt các giao diện WAN, các tính năng IWAN, WAN QoS và định tuyến.
>>Tham khảo thêm danh mục sản phẩm hữu ích: Bộ định tuyến Cisco ; Switch Layer 3 Cisco 3650, Switch Layer 3 Cisco 3850