تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ در چیست؟

آشنایی با تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳
از جمله مهمترین قطعاتی که در شبکه به کار برده می شوند، می توان به سوئیچ‌ها اشاره کرد که از ویژگی‌های مهمی برخوردار هستند.

آنچه در این مقاله می خوانید:

آشنایی با تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳سوئیچ شبکه چیست؟سوئیچ لایه ۲ سوئیچ لایه ۳ تفاوت‌های میان سوئیچ لایه ۲ و ۳کلام آخر

سوئیچ‌ها در انواع مختلفی طراحی و ساخته شده‌اند که یکی از انواع سوئیچ‌ها می توان به سوئیچ لایه ۲ و ۳ اشاره کرد که از ویژگی‌های مهمی برخوردار هستند. در این بخش میخواهیم با تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ آشنا شویم.
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.

سوئیچ لایه ۲
همانطور که راجع به وظیفه مهم سوئیچ‌ها برای متصل کردن دستگاه‌ها به یکدیگر صحبت شد، سوئیچ ۲ لایه تنها برای همین امر یا به اصطلاح سوئیچینگ به کار برده می شود. وظیفه مهمی که سوئیچ ۲ 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 ۲ 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 ۲ 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.

سوئیچ لایه ۳
با توجه به آنچه درباره سوئیچ لایه ۲ آموختید، باید اضافه کنم که سوئیچ لایه ۳ دقیقاً عملکردی برعکس سوئیچ لایه ۲ دارد. سوئیچ لایه ۲ همانطور که ذکر شد، به هیچ عنوان قادر به مسیریابی کردن بسته‌های داده در لایه ۳ نمی‌باشد.
بر خلاف آن، سوئیچ لایه ۳ 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 ۳ به دلیل ویژگی و مزایای ایده‌آل و قابلیت‌های بالایی که دارد، برای شرکت‌های بزرگ به کار برده می شود. بهتر است که در ادامه با تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ آشنا شوید.

تفاوت‌های میان سوئیچ لایه ۲ و ۳
از جمله مهمترین تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ که آن‌ها را از یکدیگر متمایز کرده‌اند، می توان به موارد ذکر شده در زیر اشاره کرد:

مسیریابی لایه ۲ و ۳ در سوئیچینگ

سوئیچ لایه ۳ به صورت یک سخت‌افزار تخصصی طراحی شده که برای مسیریابی داده از آدرس IP استفاده می کند. بر خلاف آن سوئیچ لایه ۲ 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.

عملکرد سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳

عملکرد این سوئیچ‌ها از جمله مهمترین آیتم‌ها در تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ می‌باشند. سوئیچ لایه ۲ به صورتی طراحی شده که می تواند بسته را از یک درگاه به درگاه دیگر انتقال دهد. این در حالی که سوئیچ لایه ۳ می تواند براساس تعویض کردن و همچنین مسیریابی عمل کند.
پس همانطور که ذکر شد، سوئیچ‌های لایه ۲ 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 ۳ می تواند با خارج و داخل شبکه به راحتی ارتباط برقرار کند.

آدرس مک در برابر آدرس IP در سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳

سوئیچ لایه ۲ 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 ۳ از آدرس‌های IP برای پیوند دادن شبکه‌های مختلف با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی کمک می گیرد.

برنامه‌های سوئیچ لایه ۲و ۳

سوئیچ‌های لایه ۲ 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 ۳ ترکیبی از سوئیچ و روترهای مدرنی می‌باشد که برای مسیریابی در شبکه‌های مجازی VLAN به کار برده می شود.
کلام آخر
تفاوت سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ از جمله مهمترین مواردی است که باید راجع به این سوئیچ‌های پرکاربرد در شبکه بدانیم. به این صورت می توانیم یک عملکرد عالی از آن‌ها در شبکه‌های خود و برای انتقال داده و اطلاعات داشته باشیم.
با پیشرفت شبکه رایانه‌ای سوئیچ‌ها به یکی از مهمترین کارکردهای رده بالا تبدیل شدند که نقش مهمی را بازی می کنند.برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه سانترال ، ویپ و شبکه با ما همراه باشید…

ttttttttttttttttttttttt
تفاوت سوییچ های لایه 3 و 2
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
سوییچینگ لایه ۳ (L3 Switching) و مسیریابی (Routing) هر دو به یک مضمون اشاره دارند : هدایت هوشمند بسته ها بر روی خروجی مناسب براساس آدرسهای جهانی و سرآیندی که در لایه ۳ به داده ها اضافه شده است. منظور از هدایت هوشمند نیز آن است که الگوریتمی بکار گرفته می شود تا کوتاهترین و بهینه ترین مسیرها محاسبه شده و براساس آن مسیر خروج بسته ها انتخاب گردد.

اگر چه مضمون این دو عبارت یکی است ولی هرگز در کلام یک متخصص شبکه سوییچ لایه ۳ و مسیریاب Router یکسان تلقی نمی شود و با هم فرق اساسی دارند. مسیریاب چیز دیگری است و سوییچ لایه ۳ چیزی دیگر, هرچند هر دو یک کار مشابه انجام می دهند.!! حال به تفاوتها می پردازیم…

مسیریاب بر خلاف سوییچ لایه ۳ تعداد کانال ورودی/خروجی محدودی دارد ولی در عوض قادر است از انواع و اقسام پروتوکلهای مسیریابی ساده و پیچیده حمایت کرده و خود را با انواع متنوع خطوط WAN مثل ISDN , Frame Relay,ATM, SONET, یا X.25 تطبیق داده و از پروتوکلهای متعدد نقطه به نقطه پشتیبانی کند. لذا مسیریاب یک ابزار کاملا پیچیده و در عین حال بسیار منعطف و قابل پیکربندی در شرایط مختلف است. در ضمن یک مسیریاب میتواند با پروتوکلعای مختلف لایه ۳ مثل IP,IPX و یا نظایر آن کارکند.
سوییچ لایه ۳ عموما یک سوییچ با تعداد زیادی پورت همنوع (عموما پورت اترنت) است که ضمن آنکه می تواند داده ها را در لایه ۲ و بر اساس آدرس MAC بین پورتها هدایت کند می تواند همین کار را نیز براساس آدرس های جهانی درج شده در سرآیند بسته ها در لایه ۳ انجام بدهد. ولی در عوض از خطوط متنوع WAN حمایت چندانی نمی کنند و انعطاف زیادی در پیکربندی آن در محیطهای مختلف با توپولوژی پیچیده و پروتوکلهای قدرتمند ندارد.

سوییچ لایه ۳ عموما فقط یک سوییچ اترنت است که از فرآیند مسیریابی برای ایجاد ارتباط بین VLANها و تفکیک حوزه پخش فراگیر (Broadcast Domain) و افزایش سطح کنترل و نظارت بر دسترسی و فیلترینگ بسته , استفاده می کند و فضا و توپولوژی شبکه ای که در آن مسیریابی صورت می گیرد چندان گسترده و غیرهمگن نیست.

یک سوییچ لایه ۳ در مقایسه با تعداد پورت و سرعتی که دارد بسیار ارزانتر از یک مسیریاب تمام می شود. به عنوان مثال یک سوییچ catalyst 3550-24 دارای ۲۴ پورت اترنت ۱۰۰ Mbps است و می تواند در هر ثانیه ۶.۶ میلیون بسته را بین پورتها هدایت نماید و ضمن حمایت از VLAN , بین آن ها مسیریابی انجام دهد. چنین سوییچی را امروزه میتوان با قیمتی حدود دو میلیون تومان خرید (قیمت جهت مقایسه است و مربوط به تاریخ خاصی نمی باشد) درحالیکه یک مسیریاب نمونه مثل cisco 7300 با ظرفیت هدایت ۳.۵ میلیون بسته در ثانیه که تنها دو پورت اترنت گیگابیت دارد به قیمتی حدود ۱۰ میلیون تمام می شود. یعنی با ظرفیتی حدود نصف ظرفیت هدایت یک سوییچ ۳۵۵۰ قیمتی حدود پنج برابر آن دارد ولی درعوض می تواند از خطوط WAN و پروتوکلهای بسیار متنوع و پیچیده حمایت کند.نظر به آنکه عملیات مسیریابی در یک سوییچ در سطح بسیار ساده و عموما برای مسیریابی بین VLAN ها انجام میگیرد لذا می توان در یک سوییچ لایه ۳ با استفاده از مدارات مجتمع (ASIC (Application Specific Integrated Circuits که صرفا برای عمل مسیریابی در سطح سخت افزار طراحی و ساخته می شود سرعت هدایت بسته ها را تا حد بسیار بالایی افزایش داد. در حالی که در یک مسیریاب با پروتوکلهای پیشرفته و بسیار وسیعی که پشتیبانی میکند نمی توان به سادگی و با طراحی مدارات مجتمع ساده و ارزان به یک سوییچ لایه ۳ با سرعت هدایت بالا دست یافت. سطح عملیات قابل انجام توسط یک مسیریاب و انواع واسطهای شبکه درآن به قدری وسیعند که یک سخت افزار واحد ASIC و پیش برنامه ریزی شده(Preprogrammed) نمی تواند این عملیات را به تنهایی انجام بدهد. لاجرم یک مسیریاب باید بخش بزرگی از عملیات سطح نرم افزار و به کمک پردازنده های همه منظوره انجام گیرد که سرعت کمتری نسبت به پردازنده های خاص منظوره ASIC دارند. برای بالا بردن سرعت هدایت یک مسیریاب باید از پردازش موازی در محیطی چند پردازنده بهره گرفته شود که همین موضوع قیمت مسیریاب را بشدت افزایش خواهد داد.
یک مسیریاب را می توان در طراحی ستون فقرات شبکه های WAN بکارگرفت ولی سوییچ لایه ۳ عموما زیرساخت شبکه های محلی پردیس (Campus LAN )به کار می آید.
به دلیل تنوع و تفرق زیاد در خطوط ارتباطی یک مسیریاب , عموما نمی توان یک مسیریاب را برای سوییچینگ لایه ۲ پیکربندی کرد.

به عنوان جمع بندی باید اشاره کنم که سوییچ لایه ۳ سوییچی است که میتواند در یک محیط همگن مثل اترنت, باسرعتی نزدیک به سوییچینگ لایه ۲ , بسته ها را بین پورتها هدایت کند و نظر به سرراست بود محیطی که در آن فرآیند فرآیند سوییچینگ انجام میگیرد می توان این کاررا سطح سخت افزار و با پردازنده های خاص منظوره ASIC انجام داد.
ttttttttttttttttttttttt
سوئیچ لایه 2
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
سوئیچ پل سوئیچ لایه 2 چیست؟ سوئیچ پل به سوئیچ 2 لایه ای گفته می شود که آن را بر اساس خاصی پیاده سازی می کنند. این اساس شامل مک آدرس و دیتا لینک ها می شود. در لایه دوم معمولا از مدل OSI استفاده می شود و در آن از روش Forwarding به کار برده و سپس layer-switch-2 تمامی شبکه های محلی را پیاده سازی می کند. مدل سوئیچ های دولایه سخت افزاری است و در قالب ASIC عمل می کنند.سوئیچ های 2 لایه معمولا به صورت Store-and-Forward هستند و هدف شان جدا سازی حوزه های برخورد یا Collision Domain می باشد. با این کار هر سوئیچ قابلیت ارسال و دریافت بر روی پورت ها را دارد این عملکرد مخصوص مدهایی مانند مد  Full Duplex است و باعث می شود که تمامی زمینه های تصادم از همدیگر جدا شوند. در هاب ها تمامی پورهای مربوطه عملکردی شبیه به هالف داپلکس دارند و به همین خاطر قابلیت ارسال و دریافت آن هم به صورت همزمان در آن ها وجود ندارد. اگر هاب را با همان تعداد پورتی که دارد با سوئیچی به همان اندازه جایگزین نماییم، چون بر روی حالت Full Duplex قرار دارد، موجب افزایش گذردهی شبکه ها تا حدود 2 برابر می شود.