تفاوت سوئیچ های لایه 2 و 3

سوئیچ شبکه چیست:

شبکه‌های رایانه‌ای از جمله مهمترین شبکه‌هایی هستند که در اثر همگرایی فن آوری رایانه و ارتباطات ایجاد می شوند. این شبکه باعث ایجاد کردن یک سیستم یکپارچه می شود که زمینه را برای انتقال داده و اطلاعات با سرعت بیشتری فراهم می کند.

در این عملکرد برای اتصال چند دستگاه و ایجاد کردن یک شبکه، به یک سوئیچ نیاز داریم. در واقع سوئیچ‌ها نقش یک پل ارتباطی قوی را به عهده دارند که می توانند چند دستگاه را به صورت بی‌نقص به یکدیگر متصل کنند.

سوئیچ‌ها برای آنکه دستگاه‌ها بتوانند در یک شبکه رایانه‌ای با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، به یکی از پرکاربردترین تجهیزات تبدیل شده‌اند. از جمله انواع این سوئیچ‌ها میتوان به سوئیچ لایه ۲ و ۳ اشاره کرد که شاید تصور کنید این دو شبیه به یکدیگر هستند، ولی اینطور نیست. بهتر است با هر یک از آن‌ها به صورت جداگانه آشنا شویم.

انواع لایه سوئیچ شبکه :

سوئیچ لایه 2

همانطور که راجع به وظیفه مهم سوئیچ‌ها برای متصل کردن دستگاه‌ها به یکدیگر صحبت شد، سوئیچ 2 لایه تنها برای همین امر یا به اصطلاح سوئیچینگ به کار برده می شود. وظیفه مهمی که سوئیچ 2 لایه به عهده دارد، این است که این سوئیچ با استفاده از آدرس مک دستگاه‌ها، باعث هدایت کردن بسته‌های داده از پورت مبدا به پورت مقصد می شود.

این سوئیچ این وظیفه مهم را به وسیله حفظ آدرس مک انجام می دهد تا بداند کدام پورت دارای آدرس مک می‌باشد. به این ترتیب آدرس‌های مک در این لایه به صورت OSL عمل می کنند و هر دستگاه دارای یک مک آدرس مخصوص به خود می‌باشد.

بنابراین سوئیچ لایه 2 می تواند با توجه به مک آدرس هر دستگاه، به راحتی آن‌ها را از یکدیگر متمایز کند. این دستگاه از تکنیک‌های سوئیچینگ سخت‌افزارها برای مدیریت کردن ترافیک در یک شبکه محلی به نام VLAN  استفاده می کند.

به طور کلی می توان گفت که یک سوئیچ 2 لایه به عنوان یک پلی در بین چند دستگاه وظیفه خود را انجام می دهد و به کار برده می شود. این سوئیچ به مدل‌های مختلفی تقسیم‌بندی شده است که هر یک از آن‌ها دارای ویژگی و مشخصات مربوط به خود می‌باشند.

سوئیچ‌های لایه 2، دستگاه‌های شبکه هستند که در لایه دوم مدل OSI (مدل مرجع ارتباطات سازمانی) عمل می‌کنند. این سوئیچ‌ها برای ارسال و دریافت بسته‌های داده در شبکه‌های محلی (LAN) استفاده می‌شوند. عملکرد اصلی سوئیچ‌های لایه 2، ایجاد و مدیریت جدول‌های آدرس مک (MAC) برای ارسال بسته‌ها درون شبکه است.

سوئیچ‌های لایه 2 عملکرد مسیریابی (Routing) را ندارند و فقط بر اساس آدرس MAC بسته‌ها را ارسال می‌کنند. آن‌ها بسته‌های داده را دریافت کرده و بر اساس آدرس MAC مقصد، آن‌ها را به پورت مربوطه برای تحویل به دستگاه مقصد هدایت می‌کنند. این عملکرد به عنوان سوئیچینگ (Switching) شناخته می‌شود و به وسیله‌ی جدول آدرس MAC انجام می‌شود.

سوئیچ‌های لایه 2 معمولاً شامل چندین پورت شبکه هستند که به دستگاه‌های مختلف متصل می‌شوند. آن‌ها بسته‌های داده را دریافت کرده و با بررسی آدرس MAC مقصد، بسته را به پورت مربوطه ارسال می‌کنند. برخی از سوئیچ‌های لایه 2 قابلیت‌های اضافی مانند VLAN (شبکه محلی مجازی) و تکرار (Spanning Tree) را نیز پشتیبانی می‌کنند.

سوئیچ‌های لایه 2 مهمترین عناصر در زیرساخت شبکه‌های محلی هستند و در بسیاری از محیط‌های شبکه استفاده می‌شوند. آن‌ها امکاناتی مانند افزونگی، پهنای باند بالا و قابلیت مدیریت مرکزی را ارائه می‌دهند و به شبکه‌ها کمک می‌کنند تا بسته‌های داده را به صورت کارآمد و امن منتقل کنند.

سوئیچ لایه 3

با توجه به آنچه درباره سوئیچ لایه 2 آموختید، باید اضافه کنم که سوئیچ لایه 3 دقیقاً عملکردی برعکس سوئیچ لایه 2 دارد. سوئیچ لایه 2 همانطور که ذکر شد، به هیچ عنوان قادر به مسیریابی کردن بسته‌های داده در لایه 3 نمی‌باشد.

بر خلاف آن، سوئیچ لایه 3 به کمک آدرس‌های IP می تواند مسیریابی را انجام دهد. آن‌ها به صورت یک دستگاه سخت‌افزاری طراحی شده‌اند که برای مسیریابی بسته‌های داده به کار برده می شوند. این سوئیچ در طراحی خود از چگالی پورت بالاتری برخوردار می‌باشد و در قابلیت تعویض سریع نیز تولید گردیده‌اند.

در واقع این سوئیچ‌ها دارای عملکرد و کارایی بیشتر و بهتری نسبت به سایر روترهای سنتی هستند و به صورتی ساخته شده‌اند که می توانند بسته‌های داده را بدون ایجاد کردن هوپ‌های اضافی در شبکه مورد مسیریابی قرار دهند.

بنابراین این کار در آن‌ها خیلی سریع‌تر از روترها صورت می گیرد و همانطور که ذکر شد، قابلیت‌های اضافی یک روتر در آن‌ها وجود ندارد. سوئیچ لایه 3 به دلیل ویژگی و مزایای ایده‌آل و قابلیت‌های بالایی که دارد، برای شرکت‌های بزرگ به کار برده می شود.

سوئیچ لایه 3 یا سوئیچ مسیریابی (Layer 3 Switch) یک دستگاه شبکه است که عملکردی همزمان از سوئیچ‌ها لایه 2 و مسیریاب‌ها لایه 3 را ارائه می‌دهد. سوئیچ لایه 3 قابلیت‌های مسیریابی و سوئیچینگ را در یک دستگاه ترکیب می‌کند.

علاوه بر عملکرد سوئیچ‌های لایه 2 که بر اساس آدرس MAC بسته‌ها را هدایت می‌کنند، سوئیچ لایه 3 قابلیت مسیریابی بر اساس آدرس IP را نیز داراست. این به معنای این است که سوئیچ لایه 3 می‌تواند بسته‌ها را بر اساس آدرس مقصد IP درون شبکه‌های بزرگتر (مانند شبکه‌های وسیع‌المدل) مسیریابی کند.

با توجه به اینکه سوئیچ لایه 3 قابلیت مسیریابی را دارد، می‌تواند در شبکه‌های بزرگتر و پیچیده‌تری که نیاز به تقسیم شبکه (Subnetting) و توزیع بار (Load Balancing) دارند، استفاده شود. همچنین، سوئیچ لایه 3 قابلیت‌هایی مانند پشتیبانی از پروتکل‌های مسیریابی مانند: ( OSPF یا EIGRP) و مدیریت لایه 3 (مانند تنظیمات VLAN و ACL) را نیز داراست.

سوئیچ لایه 3 می‌تواند در شبکه‌های کامپیوتری بزرگتر، شبکه‌های ابری (Cloud)، مراکز داده (Data Centers) و شبکه‌های سازمانی استفاده شود. با ترکیب عملکرد سوئیچینگ و مسیریابی، سوئیچ لایه 3 به شبکه‌ها کمک می‌کند تا بسته‌های داده را به صورت کارآمد، امن و با عملکرد بهینه منتقل کنند. بهتر است که در ادامه با تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ آشنا شوید.

تفاوت سوئیچ های لایه 2 و 3:

تفاوت اصلی بین سوئیچ‌های لایه 2 و 3 در عملکرد و قابلیت‌های آن‌ها است. در ادامه، تفاوت‌های اصلی را بررسی می‌کنیم:

عملکرد: سوئیچ‌های لایه 2 فقط بر اساس آدرس MAC بسته‌ها را هدایت می‌کنند، در حالی که سوئیچ‌های لایه 3 بر اساس آدرس IP بسته‌ها را مسیریابی می‌کنند. به عبارت دیگر، سوئیچ‌های لایه 2 فقط در دامنه شبکه محلی (LAN) عمل می‌کنند، در حالی که سوئیچ‌های لایه 3 قادر به مسیریابی بین شبکه‌های مختلف (WAN) هستند.

• مسیریابی لایه 2 و 3 در سوئیچینگ

سوئیچ لایه 3 به صورت یک سخت‌افزار تخصصی طراحی شده که برای مسیریابی داده از آدرس IP استفاده می کند. بر خلاف آن سوئیچ لایه 2 در مدل OSL طراحی شده که در مکانی که بسته‌های داده طبق آدرس‌های مک به درگاه مقصد هدایت می شوند، عمل می کند. بنابراین این سوئیچ یک لایه ساده در مسیریابی می‌باشد.

سوئیچینگ در لایه 2 همانند مدل مرجع OSI عمل می کند، جایی که بسته های داده بر اساس آدرس های MAC به درگاه مقصد هدایت می شوند. بنابراین می توان گفت سوئیچ لایه 2 ساده است. از طرف دیگر سوئیچ لایه 3، یک دستگاه سخت افزاری تخصصی است که برای مسیریابی بسته های داده با استفاده از آدرس های IP استفاده می شود. بنابراین مسیریابی را انجام می دهد.

• عملکرد سوئیچ‌های لایه 2 و 3

عملکرد این سوئیچ‌ها از جمله مهمترین آیتم‌ها در تفاوت سوئیچ‌های لایه 2 و 3 می‌باشند. سوئیچ لایه 2 به صورتی طراحی شده که می تواند بسته را از یک درگاه به درگاه دیگر انتقال دهد. این در حالی که سوئیچ لایه 3 می تواند براساس تعویض کردن و همچنین مسیریابی عمل کند.

پس همانطور که ذکر شد، سوئیچ‌های لایه 2 قادر به مسیریابی نیستند و به صورتی طراحی شده‌اند که تنها می توانند در همان شبکه ارتباطات لازم را ایجاد کنند. بر خلاف آن، سوئیچ لایه 3 می تواند با خارج و داخل شبکه به راحتی ارتباط برقرار کند.

• آدرس مک در برابر آدرس IP در سوئیچ‌های لایه 2 و 3

سوئیچ لایه 2 همانطور که آموختید، از آدرس مک پیروی کرده و برای ارسال بسته‌های داده از پورت منبع به مقصد از آن استفاده می کند. ولی سوئیچ لایه 3 از آدرس‌های IP برای پیوند دادن شبکه‌های مختلف با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی کمک می گیرد.

• برنامه‌های سوئیچ لایه 2 و 3

سوئیچ‌های لایه 2 براساس یک سخت‌افزار طراحی و ساخته‌اند و از ASIC که از دسته مدارهای مجتمع ویژه برنامه می‌باشد برای حفظ کردن آدرس مک بهره می برد. آن‌ها به صورت یک LAN معمولی عملکرد خود را انجام می دهند و باعث تبدیل دامنه بزرگتر به کوچکتر می شوند.

در واقع از فرآیندی به نام پروتکل حل آدرس ARP برای تعیین کردن آدرس‌های مک استفاده می کنند. به این ترتیب سوئیچ لایه 3 ترکیبی از سوئیچ و روترهای مدرنی می‌باشد که برای مسیریابی در شبکه‌های مجازی VLAN به کار برده می شود.

• سرعت سوییچینگ لایه 2 و لایه 3

به طور معمول سرعت انتقال اطلاعات در سوئیچ های لایه 3 کم تر از سوئیچ های لایه 2 می باشد که دلیل آن پردازش انجام شده بر روی بسته ها می باشد. در عوض، سوئیچ های لایه 2 وقت کمی جهت یافتن بهترین مسیر ممکن برای ارسال بسته ها به درگاه مقصد می گذارند و زمان کمی را جهت بررسی آن می گذارند.