به‌ طور کلی، سوئیچ های شبکه لایه 2 یکی از تجهیزات اساسی است که برای اتصال تمام دستگاه‌های شبکه و کلاینت‌ها استفاده می‌شوند و در مدل های مختلفی اعم از سوئیچ های شبکه PoE و مدیریتی در بازار وجود دارند. اما در حال حاضر، سوئیچ های شبکه لایه 3 در مراکز داده، شبکه‌های سازمانی پیچیده و کاربری‌های تجاری با تنوع کاربردهای شبکه درحال‌ رشد اند. این سوال پیش می‌آید: کدام سوئیچ شبکه برای شبکه شما مناسب‌ تر است؟ اترنت سوئیچ لایه 2 یا اترنت سوئیچ لایه 3؟

تعریفی از سوئیچ‌های شبکه لایه 2، در برابر سوئیچ‌های شبکه لایه 3

اصطلاحات سوئیچ شبکه لایه 2 و سوئیچ شبکه لایه 3 در مدل Open System Interconnect (OSI) که یک مدل مرجع برای توصیف و توضیح ارتباطات شبکه است، به کار برده می‌شوند. مدل OSI دارای هفت لایه است:

1) لایه کاربری(Application)

2) لایه نمایش (Presentation)

3) لایه جلسه یا نشست (Session)

4) لایه انتقال (Transport)

5) لایه شبکه (Network)

6) لایه پیوند یا ارتباط دیتا (Data Link)

7) لایه فیزیک (Physical)

که در این میان لایه‌های 2 و لایه 3 به ترتیب به لایه‌های دیتا لینک و لایه شبکه به سوئیچ‌های شبکه اشاره دارند. به دستگاه‌های موجود در این لایه‌ها سوئیچ شبکه لایه 2 و سوئیچ شبکه لایه 3 می‌گویند.

شکل ۱- لایه‌های 2 و 3 در مدل OSI

لطفاً مقاله "سوئیچ صنعتی چیست؟" را مطالعه بفرمایید.

سوئیچ لایه 2 در برابر سوئیچ لایه 3

اترنت سوئیچ های لایه 2 و اترنت سوئیچ های لایه 3 عمدتاً در عملکرد مسیریابی یا Routing متفاوت هستند. سوئیچ لایه 2 فقط با آدرس‌های MAC کار می‌کند و با AddressIP یا موارد لایه‌های بالاتر سر و کار ندارد. سوئیچ شبکه لایه 3 اما، می‌تواند تمام قابلیت های سوئیچ شبکه لایه 2 را توام با Static routing و Dynamic routing ارائه دهد. این بدان معناست که سوئیچ لایه 3 دارای جدول AddressMAC و جدول routingIP است و ارتباطات درون VLAN و مسیریابی بسته‌ها بین VLANهایمختلف را مدیریت می‌کند. همچنین سوئیچ لایه 2+ (Layer 3 Lite) یا سوئیچ های مدیریتی لایه 2 نیز وجود دارند که علاوه بر قابلیت هایی سوئیچ غیر مدیریتی، Static routing را نیز پشتیبانی می کنند. سوئیچ‌های لایه 3 به‌غیر از مسیریابی بسته‌ها، دارای عملکردهایی هستند که نیاز به درک اطلاعات AddressIP وارد شده به سوئیچ دارند، مانند برچسب‌گذاری ترافیک VLAN بر اساس AddressIP به‌جای پیکربندی دستی یک پورت. سوئیچ‌های لایه 3 بر حسب نیاز از نظر قدرت و امنیت ارتقا می‌یابند.

اگر در انتخاب بین سوئیچ‌های لایه 2 و لایه 3 مردد هستید، باید به محل استفاده از آن فکر کنید. اگر از این سوئیچ می خواهید در یک شبکه لایه 2 یکپارچه استفاده کنید، می‌توانید به‌سادگی به سراغ سوئیچ لایه 2 بروید. شبکه لایه 2 یکپارچه شبکه ای است که در آن میزبان یا (Host) ها به کار می روند. معمولاً در توپولوژی شبکه به این لایه، لایه دسترسی گفته می‌شود.

اگر به یک سوئیچ برای متصل کردن چند سوئیچ لایه دسترسی و انجام مسیریابی بین VLAN ها نیاز دارید، یک سوئیچ لایه 3 پاسخگوی نیاز شما خواهد بود. این لایه به‌عنوان لایه توزیع (distribution) در توپولوژی شبکه شناخته می‌شود.

شکل ۲-چه وقتی از سوئیچ لایه ۲، چه وقت از سوئیچ لایه ۳ و چه وقت از روتر استفاده کنیم؟

پارامترهای کلیدی در انتخاب بین سوئیچ لایه ۲ و سوئیچ لایه ۳:

اگر سوئیچ لایه ۲ یا ۳ می‌خرید، برخی از پارامترهای کلیدی وجود دارد که باید آنها را بررسی کنید، از جمله نرخ انتقال، پهنای باند، تعداد VLAN ها، حافظه آدرس MAC ، تأخیر و غیره.

نرخ انتقال (throughput rate) نشان‌دهنده پهنای باند حقیقی یک Back plane ( ظرفیت سوئیچ) یا Swtich fabric است. زمانی که ظرفیت فورواردینگ سوئیچ از مجموع سرعت همه پورت‌ها بیشتر باشد، Backplane را غیر مسدودکننده یا همان non-blocking می‌نامیم. نرخ انتقال بر حسب بسته (packet) بر ثانیه (pps) بیان می‌شود. فرمول زیر نحوه محاسبه نرخ انتقال سوئیچ را نشان می‌دهد:

نرخ انتقال(pps): (تعداد پورت‌های "5Gbps" ضرب در 14880950pps) + (تعداد پورت‌های "1Gbps" ضرب در1488095pps) + (تعداد پورت‌های "50Mbps" ضرب در 148809pps)

پارامتر بعدی پهنای باند backplane یا ظرفیت سوئیچ است که مجموع سرعت تمام پورت‌ها است. مجموع سرعت تمام پورت‌ها دو بار محاسبه می‌شود، یکی برای جهت Tx و دیگری برای جهت Rx پهنای باند Backplane برحسب بیت در ثانیه bps یا (bit/s) بیان می‌شود.

پهنای باند Backplane (bps) = تعداد پورت * نرخ داده پورت * 2

پارامتر مهم دیگر تعدادVLAN های قابل پیکربندی است. به‌طورکلی، K = 524 VLAN1 برای یک سوئیچ لایه ۲ کافی است، و تعداد معمول VLAN هابرای سوئیچ لایه ۳، k = 40964 است. حافظه جدول آدرس MAC تعداد آدرس‌های MAC است که یک سوئیچ می‌تواند نگه دارد، معمولاً به‌صورت k8 یا 128k بیان می‌شود. Latency زمان تأخیری است که انتقال داده با آن مواجه می‌شود. باید تاحدامکان کوتاه باشد، بنابراین تأخیر معمولاً درحد نانوثانیه ns)) گزارش می‌شود.

نتیجه

در این مقاله تفاوت بین سوئیچ‌های شبکه لایه ۲ و سوئیچ‌های شبکه لایه ۳ بیان شد. مقایسه عملکرد آنها نیز باهدف پاسخ به مشکلات شما در انتخاب بین این دستگاه‌ها انجام شده است. همچنین پارامترهای کلیدی برای مقایسه سوئیچ لایه ۲ یا لایه ۳ نیز موردبحث قرار گرفته است. همیشه این‌طور نیست که دستگاه پیشرفته‌تر بهتر است، بلکه انتخاب بهتر، دستگاهی است که هم‌زمان نیازهای حال و آینده شما را برآورده ساخته و از نظر اقتصادی نیز گزینه‌ای منطقی باشد.

منبع:

https://community.fs.com/blog/layer-2-switch-vs-layer-3-switch-which-one-do-you-need.html