Was sind Schicht 1, 2 und 3 Ethernet -Switches?

Die Schicht -Switching -Technologie ist relativ ausgereift. Layer -2 -Switches sind Datenverbindungsschichtgeräte, mit denen die MAC -Adressinformationen in Datenpaketen erkennen, Pakete basierend auf MAC -Adressen weiterleiten und diese MAC -Adressen und deren entsprechende Ports in einer internen Tabelle aufzeichnen können. Der spezifische Arbeitsprozess ist wie folgt:

A. wenn aEthernet -SwitchEmpfängt ein Datenpaket von einem bestimmten Port und liest zunächst die Quell -MAC -Adresse aus dem Paketheader, wodurch weiß, an welchem ​​Port der Computer mit der Quell -MAC -Adresse verbunden ist.

B. Anschließend liest es die Ziel -MAC -Adresse aus dem Paketheader und schaut in der Adresstabelle den entsprechenden Port nach oben.

C. Wenn die Tabelle einen Port enthält, der der Ziel -MAC -Adresse entspricht, wird das Datenpaket direkt in diesen Port kopiert.

D. Wenn die Tabelle keinen entsprechenden Port findet, wird das Datenpaket an alle Ports übertragen. Wenn der Zielgerät auf den Quellgerät reagiert, kann der Switch erfahren, welcher Port der Ziel -MAC -Adresse entspricht, sodass die nächsten Daten nicht mehr an alle Ports übertragen werden müssen.

 

Dieser Vorgang wiederholt sich weiter und hilft dem Switch dabei, alle MAC -Adressen im Netzwerk zu lernen und eine eigene Adresstabelle zu verwalten.

A. Da der Switch gleichzeitig Daten an den meisten Ports austauscht, erfordert er eine breite Bandbreite für den Schaltbus. Wenn aL2 SchalterMit einer Bandbreite von m kann N-Ports mit einer Bandbreite von M-Schnellschaltanlagen erzielt werden, wenn die Gesamtbusbandbreite n-mal M. überschreitet.

B. Lernen der MAC -Adressen von Maschinen, die mit den Ports verbunden sind, schreiben Sie sie in die Adresstabelle, die Größe der Adresstabelle (typischerweise in zwei Arten dargestellt: Puffer -RAM oder die Anzahl der Mac -Einträge) und die Größe der Adresstabelle beeinflusst die Kapazität des Switchs für den Zugriff.

C. Die meisten Schaltschalter der Schicht 2 enthalten auch ASIC-Chips (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), die speziell für die Weiterleitung von Datenpaketen entwickelt wurden, und ermöglicht sehr schnelle Weiterleitungsgeschwindigkeiten. Die Leistung von Produkten wird direkt von den von verschiedenen Herstellern verwendeten ASICs beeinflusst.

Diese drei Punkte sind auch die wichtigsten technischen Parameter für die Bewertung der Leistung vonSchicht 2 SchalterUndSchicht 3 Schalter.Bitte achten Sie darauf, wenn Sie die Geräteauswahl in Betracht ziehen.

Router arbeiten auf der dritten Ebene des OSI-Modells-der Netzwerkschicht. Ihr Arbeitsmodus ähnelt dem von Layer -2 -Switches, aber Router arbeiten in der dritten Ebene, wodurch festgelegt wird, dass sie unterschiedliche Steuerungsinformationen und verschiedene Methoden verwenden, um ihre Funktionen beim Weiterleiten von Paketen zu erreichen. Das Arbeitsprinzip ist, dass der Router auch eine interne Tabelle hat, die angibt, wohin sie neben einem bestimmten Ziel gelangt ist. Wenn der Router den nächsten Schritt in der Routing -Tabelle finden kann, werden die Link -Layer -Informationen hinzugefügt und das Paket weitergeleitet. Wenn es den nächsten Schritt nicht bestimmen kann, wird das Paket abgewählt und eine Informationen an die Quelladresse zurückgegeben.

Routing -Technologie hat im Wesentlichen zwei Funktionen: Finden der besten Routen- und Weiterleitungsdatenpakete. Die Routing -Tabelle enthält verschiedene Informationen, und der Routing -Algorithmus berechnet den besten Weg zur Zieladresse. Anschließend sendet ein relativ einfacher und direkter Weiterleitungsmechanismus das Datenpaket. Der nächste Router leitet die Daten weiterhin auf die gleiche Weise und so weiter, bis das Paket den Zielrouter erreicht.

Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, die Routing -Tabelle aufrechtzuerhalten. Eine davon ist die Aktualisierung von Routing -Informationen, bei denen Teil oder alle Routing -Informationen veröffentlicht werden. Router lernen Routing -Informationen voneinander und beherrschen so die Topologie des gesamten Netzwerks. Diese Art von Routing -Protokoll wird als Distanzvektor -Routing -Protokoll bezeichnet. Das andere ist, dass Router ihre Link -Status -Informationen übertragen, voneinander lernen, um die Routing -Informationen des gesamten Netzwerks zu beherrschen und dann den besten Weiterleitungspfad zu berechnen. Diese Art von Routing -Protokoll wird als Link -Status -Routing -Protokoll bezeichnet.

Da Router eine große Menge an Pfadberechnungsarbeiten ausführen müssen, bestimmt die Verarbeitungsfähigkeit des allgemeinen Prozessors direkt seine Leistung.

Dies gilt natürlich für Router mit mittlerer bis niedriger End, da High-End-Router häufig eine verteilte Verarbeitungssystemarchitektur verwenden.

 

In den letzten Jahren haben sich viel über Technologie der dritten Schicht gehalten, wobei alle darüber gesprochen haben. Einige sagen, es sei eine sehr neue Technologie, während andere sagen, dass die Schicht 3 nur ein Stapel Router und Layer -2 -Schalter ist, nichts Neues. Ist das wirklich der Fall?

Einfaches Netzwerk -Setup

Gerät A (mit IP) ----------- Schicht 3 Switch -------- Gerät B (mit IP)

Wenn A beispielsweise Daten an B senden möchte und das Ziel -IP kennt, verwendet A die Subnetzmaske, um die Netzwerkadresse zu erhalten, und stellt fest, ob sich die Ziel -IP im selben Netzwerksegment befindet.

Wenn sie sich im selben Segment befinden, aber die MAC -Adresse, die zum Weiterleiten der Daten erforderlich ist, nicht kennt, sendet A eine ARP -Anforderung und B antwortet mit seiner MAC -Adresse. A ist dann das Datenpaket mit dieser MAC -Adresse zusammengefasst und sendet es an den Switch. Der Switch aktiviert das Layer 2 -Schaltmodul, schaut in der MAC -Adresstabelle nach und leitet das Datenpaket an den entsprechenden Port weiter.

Wenn die Ziel -IP -Adresse angezeigt wird, dass sie sich nicht im selben Segment befindet, muss ein mit B kommuniziert werden. Wenn im Flow -Cache kein entsprechender Eintrag für MAC -Adressen vorhanden ist, wird das erste normale Datenpaket an ein Standard -Gateway gesendet. Dieses Standard -Gateway wird normalerweise im Betriebssystem eingestellt und entspricht dem Layer 3 -Routing -Modul. Daher ist für Daten, die nicht im selben Subnetz sind, der erste MAC -Adresseintrag in der Tabelle in der Regel die MAC -Adresse des Standard -Gateways.

Anschließend empfängt das Layer 3 -Modul dieses Datenpaket und stellt die Routing -Tabelle ab, um die Route nach B zu bestimmen, und erstellt einen neuen Frame -Header mit der MAC -Adresse des Standard -Gateways als Quell -MAC -Adresse und B -MAC -Adresse als Ziel -MAC -Adresse. Durch einen bestimmten Erkennungsauslösermechanismus wird die Korrespondenz zwischen A- und B -MAC -Adressen und dem Weiterleitungsanschluss in der Flow -Cache -Tabelle festgelegt und aufgezeichnet. Nachfolgende Daten von A nach B werden direkt vom Schaltmodul der Schicht 2 behandelt. Dies wird allgemein als "einmalige Routing, multiple Weiterleitung" bezeichnet.

A. Hochgeschwindigkeitsdatenweiterung wird durch Hardware-Integration erreicht.

B. Dies ist kein einfacher Stapel von Schaltschalter und Routern. Das Layer-3-Routing-Modul ist direkt auf dem Hochgeschwindigkeits-Backplane-Bus des Schichtschaltausschalts gestapelt und durchläuft die Grenzflächengrenzen herkömmlicher Router, wobei die Raten zehn Gbit/s erreichen. Inklusive Backplane -Bandbreite sind dies zwei wichtige Parameter für die Leistung von Schicht 3.

C. Die vereinfachte Routing -Software macht den Routing -Prozess einfacher.

D. Die meisten Datenweiterungen mit Ausnahme der erforderlichen Routing -Auswahl, die von der Routing -Software behandelt wird, wird vom Layer -2 -Modul mit hoher Geschwindigkeit behandelt. Die Routing -Software ist meist hocheffizient und optimiert und keine einfache Kopie der Software in Routern.

 

Schicht 2 Schalter werden in kleinen örtlichen Netzwerken verwendet. Das ist selbstverständlich. In kleinen LANs haben Broadcast -Pakete nur geringe Auswirkungen, und die schnelle Switching -Funktion, mehrere Zugriffsanschlüsse und der niedrige Preis für Schalter 2 bieten eine sehr vollständige Lösung für kleine Netzwerkbenutzer.

 

Router eignen sich hervorragend für große Netzwerke, da sie viele Schnittstellentypen, starke Layer -3 -Funktionen und leistungsstarke Routing -Funktionen haben. Zu ihren Stärken gehören die Auswahl der besten Routen, die Lastverteilung, die Linksicherung und das Austausch von Routing -Informationen mit anderen Netzwerken.

 

Die Hauptaufgabe von Layer 3 -Switches besteht darin, die Datenweiterleitung in großen LANs zu beschleunigen und Routing -Funktionen hinzuzufügen. Wenn ein großes Netzwerk entsprechend Faktoren wie Abteilungen und Regionen in kleine LANs unterteilt ist, führt dies zu einer großen Menge an Zugang zu Zwischenwerk. Wenn Sie nur Layer-2-Schalter verwenden, kann der Zugriff zwischen Netzwerk nicht mehr erreicht werden.

 

Wenn nur Router verwendet werden, wird die begrenzte Anzahl von Schnittstellen und die langsame Routing -Weiterleitungsgeschwindigkeit die Netzwerkgeschwindigkeit und Skalierung einschränken. Die Verwendung von Schaltschalter mit schnellen Weiterleitung und Routing -Funktionen wird zur bevorzugten Wahl.

 

Im Allgemeinen in Netzwerken mit großen internen Datenverkehr und hohen Anforderungen für die schnelle Weiterleitungsreaktion werden sie, wenn alle Arbeiten durch Schalter 3 geleistet werden, überlastet und beeinflussen die Reaktionsgeschwindigkeit. Es ist besser, Router mit Inter-Network-Routing umgehen zu lassen und die Stärken jedes Geräts optimal zu nutzen. Dies erfordert natürlich einen gut finanzierten Kunden. Andernfalls können L3-Switches auch Inter-Network-Konnektivität verarbeiten.