Wir wissen, dass sowohl der Layer-3-Switch als auch der Router Routing-Funktionen bieten. Können wir also einen Layer-3-Switch verwenden, um den Router zu ersetzen? Lass uns diskutieren.
- Funktionsprinzip von Switch
Wenn der Switch Daten empfängt, überprüft er seine Ziel-MAC-Adresse und leitet dann die Daten von der Schnittstelle weiter, an der sich der Zielhost befindet. Der Switch kann diese Funktion realisieren, da es innerhalb des Switches eine MAC-Adresstabelle gibt. Die MAC-Adresstabelle zeichnet die entsprechenden Informationen aller MAC-Adressen im Netzwerk und jedem Port des Switches auf. Wenn ein bestimmter Datenrahmen weitergeleitet werden muss, durchsucht der Switch die MAC-Adresstabelle gemäß der Ziel-MAC-Adresse des Datenrahmens, um den Port zu erhalten, der der Adresse entspricht, d. h. um zu wissen, mit welchem Port des Switch das Gerät verbunden ist MAC-Adresse verbunden ist, und dann leitet der Switch den Datenrahmen von diesem Port weiter.
(1) Der Switch erstellt die Zuordnung zwischen der Adresse und dem Switch-Port gemäß der Quell-MAC-Adresse im empfangenen Datenrahmen und schreibt sie in die MAC-Adresstabelle.
(2) Der Switch vergleicht die Ziel-MAC-Adresse im Datenrahmen mit der eingerichteten MAC-Adresstabelle, um zu bestimmen, welcher Port weiterzuleiten ist.
(3) Wenn die Ziel-MAC-Adresse im Datenrahmen nicht in der MAC-Adresstabelle enthalten ist, wird sie an alle Ports weitergeleitet. Dieser Vorgang wird Fluten genannt.
(4) Broadcast-Frames und Multicast-Frames werden an alle Ports weitergeleitet.
- Layer-3-Switch vs. Layer-2-Switch
Die dritte Vermittlungsschicht arbeitet in der dritten Schicht des siebenschichtigen OSI-Netzwerkmodells, der Vermittlungsschicht, die die Header-Informationen des IP-Pakets im Protokoll der dritten Schicht verwendet, um nachfolgende Datendienstflüsse zu markieren, und die nachfolgenden Dienstflüsse mit die gleiche Markierung Die Nachricht wird an die zweite Sicherungsschicht ausgetauscht, wodurch ein Pfad zwischen der Quell-IP-Adresse und der Ziel-IP-Adresse geöffnet wird.
Dieser Pfad verläuft durch die zweite Verbindungsschicht. Bei diesem Weg muss der Dreischicht-Switch das empfangene Datenpaket nicht jedes Mal entpacken, um die Route zu bestimmen, sondern das Datenpaket direkt weiterleiten und den Datenfluss austauschen.
Es ist ersichtlich, dass die Eigenschaften des dreischichtigen Austauschs:
(1) Hochgeschwindigkeitsdatenweiterleitung wird durch die Kombination von Hardware realisiert.
(2) Dies ist keine einfache Überlagerung von Layer-2-Switches und -Routern. Layer-3-Routing-Module werden direkt dem Hochgeschwindigkeits-Backplane-Bus des Layer-2-Switchings überlagert, wodurch die Schnittstellenratenbegrenzung herkömmlicher Router durchbrochen wird, und die Rate kann Dutzende von Gbit/s erreichen. Zusammen mit der Backplane-Bandbreite sind dies zwei wichtige Parameter für die Leistung des Layer-3-Switches.
(3) Die übersichtliche Routing-Software vereinfacht den Routing-Prozess.
(4) Der größte Teil der Datenweiterleitung, mit Ausnahme der notwendigen Routing-Auswahl, wird von der Routing-Software gehandhabt und von dem Modul der zweiten Schicht mit hoher Geschwindigkeit weitergeleitet. Der größte Teil der Routing-Software ist verarbeitete und optimierte Software, nicht einfach das Kopieren der Software in den Router.
Das können wir zusammenfassen:
Layer-2-Switch: basierend auf der MAC-Adresse
Layer-3-Switch: mit VLAN-Funktion, Switching und Routing, basierend auf IP.
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Layer-2-Switches: Cisco Switch Catalyst 2960, Cisco Switch Catalyst 1000, Switches der Huawei S1700-Serie
Layer-3-Switches: Cisco Switch Catalyst 9200, Cisco Switch Catalyst 9300, Switches der Aruba-Serie 3810, Switches der Huawei-Serie S5700, Ethernet-Switches der Serie Juniper EX4300
- Layer-3-Switch vs. Router
Der Router ist ein dreischichtiges Gerät, aber der dreischichtige Switch kann gleichzeitig auf der dritten und zweiten Schicht arbeiten.
Tatsächlich gibt es immer noch große Unterschiede zwischen Layer-3-Switches und Routern:
(1) Die Hauptfunktionen sind unterschiedlich.
Obwohl sowohl Layer-3-Switches als auch Router Routing-Funktionen haben, sind sie nicht gleichzusetzen. Der Router verfügt nicht nur über Routing-Funktionen, sondern stellt auch zusätzliche Funktionen von Switch-Ports und Hardware-Firewalls zur Verfügung. Der Zweck des Routers besteht darin, das Gerät anwendbarer und praktischer zu machen.
Dasselbe gilt für Layer-3-Switches. Die Hauptfunktion ist immer noch der Datenaustausch, aber es ist ein Switch mit einigen grundlegenden Routing-Funktionen. Der dreischichtige Switch hat sowohl Datenaustausch- als auch Routing- und Weiterleitungsfunktionen, aber seine Hauptfunktion ist immer noch der Datenaustausch; und der Router hat nur die Hauptfunktion des Routings und Weiterleitens.
(2) Die hauptsächlich anwendbare Umgebung ist anders.
Die Routing-Funktion des Dreischicht-Switches ist in der Regel relativ einfach, da ihm hauptsächlich eine einfache LAN-Verbindung gegenübersteht. Funktionen sind weitaus weniger komplex als Router. Sein Hauptzweck im lokalen Netzwerk besteht darin, eine schnelle Datenaustauschfunktion bereitzustellen, um die Anwendungsmerkmale des häufigen Datenaustauschs im lokalen Netzwerk zu erfüllen.
Der Router ist anders. Obwohl es auch für die Verbindung zwischen LANs geeignet ist, spiegelt sich seine Routing-Funktion eher in der Verbindung zwischen verschiedenen Arten von Netzwerken wider, wie z. B. der Verbindung zwischen dem LAN und dem Weitverkehrsnetz und der Verbindung zwischen den Netzwerken unterschiedlicher Protokolle. Die Vorteile der Anbindung etc. liegen in der Auswahl der besten Route, Load-Sharing, Link-Backup und Austausch von Routing-Informationen mit anderen Netzen. Darüber hinaus verfügen Router für die Verbindung mit verschiedenen Arten von Netzwerken über sehr reichhaltige Schnittstellentypen, während Layer-3-Switches im Allgemeinen nur die gleiche Art von LAN-Schnittstelle haben, was sehr einfach ist.
(3) Die technische Umsetzung ist unterschiedlich.
Es gibt offensichtliche Unterschiede in den Vermittlungsoperationen von Datenpaketen zwischen Routern und Layer-3-Switches.
Router basieren im Allgemeinen auf Netzwerkprozessoren oder Mehrkern-Routing-Engines, um die Datenpaketvermittlung durchzuführen.
Und der dreischichtige Switch führt die Datenpaketvermittlung durch Hardware durch. Nachdem der Layer-3-Switch eine Routing-Suche für das erste an die Steuerungsebene gesendete Datenpaket durchgeführt hat, generiert er eine Zuordnungstabelle für MAC-Adressen und IP-Adressen, die die Datenebene nachschlagen kann. Wenn derselbe Datenfluss erneut durchläuft, verwendet er diese Tabelle. Überprüfen Sie die Tabelle, anstatt das Kontrollflugzeug erneut zu schicken, um die Route zu überprüfen (dh „eine Route, mehrere Austausche“).
(4) Der dreischichtige Switch verbessert die Effizienz der Datenpaketweiterleitung.
Die Routing-Suche des dreischichtigen Switches dient dem Datenfluss. Es verwendet Cache-Technologie und ist mit ASIC-Technologie einfach zu implementieren. Daher können Kosten erheblich gespart und eine schnelle Weiterleitung erreicht werden.
Die Weiterleitung des Routers verwendet die längste Übereinstimmungsmethode, die kompliziert zu implementieren ist und im Allgemeinen durch teure Netzwerkprozessoren oder Mehrkernprozessoren implementiert wird, und die Anzahl der Routing-Tabellen ist riesig und die Kosten sind ziemlich hoch.
Zusammenfassung
Layer-2-Switches werden in kleinen lokalen Netzwerken verwendet. In einem kleinen lokalen Netzwerk hat das Broadcast-Paket wenig Wirkung. Die schnelle Switching-Funktion, mehrere Zugriffsports und die niedrigen Kosten des Second-Tier-Switches bieten eine sehr umfassende Lösung für kleine Netzwerkbenutzer.
Die wichtigste Funktion des Dreischicht-Switches besteht darin, die schnelle Weiterleitung von Daten innerhalb eines großen lokalen Netzwerks zu beschleunigen. Diesem Zweck dient auch die Erweiterung um die Routing-Funktion. Wenn das große Netzwerk nach Faktoren wie Abteilung, Region usw. in kleine LANs unterteilt wird, führt dies zu einer großen Anzahl von Besuchen zwischen Netzwerken, die nicht durch einfache Verwendung eines zweischichtigen Switches realisiert werden können;
Beispielsweise begrenzt die einfache Verwendung eines Routers aufgrund der begrenzten Anzahl von Schnittstellen und der langsamen Routing- und Weiterleitungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit und den Netzwerkumfang des Netzwerks, und die Verwendung eines schnell weiterleitenden dreischichtigen Switches mit Routing-Funktion wird der erste sein Auswahl.
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