Diferencias entre los conmutadores Layer 2, Layer 3 y Layer 4

La tecnología de conmutación de Capa 2 está relativamente madura. El conmutador de Capa 2 es un dispositivo de capa de enlace de datos. Puede identificar la información de la dirección MAC en el paquete de datos, reenviarla de acuerdo con la dirección MAC y registrar estas direcciones MAC con los puertos correspondientes. Interno en una tabla de direcciones. El flujo de trabajo específico es el siguiente:

(1) Cuando el conmutador recibe un paquete desde un puerto, primero lee la dirección MAC de origen en el encabezado, para que sepa que la dirección MAC de origen de la máquina está conectada. Qué puerto está activado;

(2) Luego lea la dirección MAC de destino en el encabezado del paquete y busque el puerto correspondiente en la tabla de direcciones;

(3) Como se muestra en la tabla El puerto correspondiente a la dirección MAC de destino, copie el paquete directamente a este puerto;

(4) Si el puerto correspondiente no se encuentra en la tabla, el paquete se transmite a todos los puertos, cuando la máquina de destino es la fuente Cuando la máquina responde, el conmutador puede saber a qué puerto corresponde la dirección MAC de destino, y ya no es necesario transmitir todos los puertos cuando los datos se transmiten la próxima vez. Este proceso se realiza un ciclo continuo, y la información de la dirección MAC de toda la red puede aprenderse. El conmutador de Capa 2 establece y mantiene su propia tabla de direcciones.

A partir del principio de funcionamiento del conmutador de Capa 2, se pueden inferir los siguientes tres puntos:

(1) Dado que el conmutador intercambia datos de la mayoría de los puertos al mismo tiempo, esto requiere un ancho de banda de bus de intercambio amplio. Si el conmutador de Capa 2 tiene N puertos, cada puerto tiene un ancho de banda de M, y el ancho de banda del bus de conmutación excede N y veces; M, entonces el conmutador puede implementar la conmutación de velocidad de línea;

(2) Aprendizaje de máquinas conectadas por puerto Dirección MAC, tabla de direcciones de escritura, tamaño de la tabla de direcciones (generalmente dos representaciones: una para BEFFER RAM, una para el valor de entrada de MAC), el tamaño de la tabla de direcciones afecta la capacidad de acceso del conmutador;

(3 Otra es que los switches de Capa 2 generalmente contienen un chip ASIC (Circuito Integrado Específico de la Aplicación) dedicado al reenvío de paquetes, por lo que la velocidad de reenvío puede ser muy rápida. Debido a que cada fabricante utiliza diferentes ASIC, esto afecta directamente el rendimiento del producto.

Los tres puntos anteriores también son los principales parámetros técnicos para juzgar el rendimiento de los conmutadores de segunda y tercera capa. Preste atención a la comparación cuando considere la selección de equipos.

(2) Tecnología de enrutamiento

El enrutador funciona en la tercera capa del modelo OSI --- operación de capa de red, y su modo de trabajo es similar al de la conmutación de Capa 2, pero el enrutador funciona en la tercera capa. Esta distinción determina la forma en que el enrutamiento y la conmutación utilizan información de control diferente al entregar paquetes, y la forma en que implementan la funcionalidad es diferente. El principio de funcionamiento es que también hay una tabla dentro del enrutador. La tabla indica que si desea ir a un lugar determinado, el siguiente paso debería ser ir allí. Si puede encontrar el paquete de datos de la tabla de enrutamiento, vaya al siguiente paso y coloque la capa de enlace. La información se reenvía; si no puede saber a dónde ir a continuación, descarte el paquete y devuelva un mensaje a la dirección de origen.

La tecnología de enrutamiento es esencialmente dos funciones: determinar el enrutamiento óptimo y el reenvío de paquetes. En la tabla de enrutamiento se escribe información diversa, y el algoritmo de enrutamiento calcula la mejor ruta a la dirección de destino y luego envía el paquete de datos mediante un mecanismo de reenvío directo relativamente simple. El siguiente enrutador que acepta los datos continúa avanzando de la misma manera, y así sucesivamente, hasta que el paquete llega al enrutador de destino.

Hay dos formas diferentes de mantener las tablas de enrutamiento. Una de ellas es la actualización de la información de enrutamiento, que anuncia parte o la totalidad de la información de enrutamiento. El enrutador aprende la topología de toda la red aprendiendo la información de enrutamiento entre sí. Este tipo de protocolo de enrutamiento se denomina protocolo de enrutamiento por vector de distancia; El enrutador difunde su propia información de estado de enlace y aprende la información de enrutamiento de toda la red aprendiendo mutuamente para calcular la ruta de reenvío óptima. Este tipo de protocolo de enrutamiento se denomina protocolo de enrutamiento de estado de enlace.

Debido a que el enrutador debe realizar una gran cantidad de trabajo de cálculo de ruta, la capacidad de trabajo del procesador general determina directamente el rendimiento de su rendimiento. Por supuesto, este juicio todavía es para los enrutadores de gama baja y media, porque los enrutadores de gama alta a menudo adoptan una arquitectura de sistema de procesamiento distribuido.

(3) Tecnología de intercambio de tres capas

En los últimos años, la promoción de la tecnología de tres capas, los oídos pueden ser escorpión, gritando tres capas de tecnología en todas partes, algunas personas dicen que esto es una muy nueva Tecnología, algunas personas dicen que el intercambio de tres niveles no es la pila de enrutadores y conmutadores de Capa 2, y no hay nada nuevo. ¿Es este realmente el caso? Echemos un vistazo al proceso de trabajo de un conmutador de Capa 3 a través de una red simple.

La red es relativamente simple

Equipo que usa IP A ------------------------ Switch de tres capas - ---------------------- Usando el dispositivo IP B

Por ejemplo, A quiere enviar datos a B, IP conocida de destino, luego A usa La máscara de subred obtiene la dirección de red y determina si la IP de destino se encuentra en el mismo segmento de red que la propia.

Si está en el mismo segmento de red pero no conoce la dirección MAC requerida para enviar los datos, A envía una solicitud ARP y B devuelve su dirección MAC. A usa esta MAC para encapsular el paquete y enviarlo al conmutador. El módulo de conmutación de Capa 2 busca en la tabla de direcciones MAC y reenvía el paquete de datos al puerto correspondiente.

Si la dirección IP de destino no está en el mismo segmento de red, entonces A necesita comunicarse con B. Si no hay una entrada de dirección MAC correspondiente en la entrada de caché de flujo, el primer paquete normal se envía a un valor predeterminado. Puerta de enlace, esta puerta de enlace predeterminada generalmente se establece en el sistema operativo
, correspondiente al módulo de enrutamiento de la tercera capa, por lo que se puede ver que para los datos que no son la misma subred, la puerta de enlace predeterminada se coloca primero en la tabla MAC. La dirección MAC, luego el paquete es recibido por el módulo de la capa 3, se consulta la tabla de enrutamiento para determinar la ruta a B, y se construye un nuevo encabezado de trama, en donde la dirección MAC de la puerta de enlace predeterminada es la dirección MAC de origen al host B. La dirección MAC es la dirección MAC de destino. A través de un determinado mecanismo de activación de identificación, se establece la correspondencia entre la dirección MAC y el puerto de reenvío del host A y B, y se registra la tabla de entrada de la memoria caché de entrada, y los datos de la subsiguiente A a B se envían directamente al módulo de conmutación de la capa 2. Esto generalmente se conoce como una ruta que se reenvía varias veces.

Lo anterior es un breve resumen del proceso de trabajo del conmutador de tres capas. Se pueden ver las características de la conmutación de tres capas:

Reenvío de datos de alta velocidad por combinación de hardware.

Esto no es una superposición de un simple conmutador y enrutador de Capa 2. El módulo de enrutamiento de Capa 3 se superpone directamente al bus de backplane de alta velocidad del conmutador de Capa 2, rompiendo el límite de velocidad de la interfaz del enrutador tradicional, y la tasa puede llegar a docenas. Gbit /s. Si se cuenta el ancho de banda del plano posterior, estos son dos parámetros importantes del rendimiento del conmutador de Capa 3.