Ein Netzwerk-Switch ist ein wesentlicher Bestandteil eines jeden Netzwerks. Angesichts der Vielfalt von Netzwerkanwendungen und der wachsenden Vielfalt von konvergierten Netzwerkanwendungen gedeihen Layer-3-Switches in Rechenzentren, komplexen Unternehmensnetzwerken und kommerziellen Anwendungen. Layer-2- und Layer-3-Switch, welcher ist der bevorzugte Netzwerk-Switch?
Layer-2-Switches und Layer-3-Switches
Was sind Sie?
Das Open Systems Interconnection (OSI)-Modell verwendet Layer-2-Switches und Layer-3-Switches und ist ein Referenzmodell zur Beschreibung und Erläuterung der Netzwerkkommunikation. Das OSI-Modell hat sieben Schichten: die Anwendungsschicht, die Präsentationsschicht, die Sitzungsschicht, die Transportschicht, die Vermittlungsschicht, die Sicherungsschicht und die physikalische Schicht. Die Schichten 2 und 3 beziehen sich auf die Sicherungsschicht bzw. die Vermittlungsschicht. Diejenigen, die in diesen Schichten arbeiten, werden Layer-2-Switches und Layer-3-Switches genannt.
Layer-2-Switch
Layer-2-Switches schalten im Grunde nur um, d. h. sie leiten Pakete von einem Quellport an den Zielport unter Verwendung der MAC-Adresse des Geräts weiter. Es verfolgt, welche MAC-Adressen welchen Ports zugewiesen sind, indem es eine MAC-Adresstabelle verwaltet. MAC-Adressen arbeiten auf Schicht 2 des OSI-Referenzmodells. Eine MAC-Adresse unterscheidet einfach ein Gerät von einem anderen, und jedem Gerät wird eine eindeutige MAC-Adresse zugewiesen. Es verwendet hardwarebasierte Switching-Technologie, um den Datenverkehr im LAN (Local Area Network) zu verwalten. Da die Umschaltung auf Schicht 2 erfolgt, ist der Prozess ziemlich schnell, da er lediglich die MAC-Adressen auf der physikalischen Schicht anordnet. Einfach ausgedrückt fungiert der Layer-2-Switch als Brücke zwischen mehreren Geräten.
Layer-3-Switch
Ein Layer-3-Switch ist das Gegenteil eines Layer-2-Switches. Layer-2-Switches können keine Pakete auf Layer 3 weiterleiten. Layer 3 verwendet andere IP-Adressen für das Routing als Layer-2-Switches. Es ist ein spezielles Hardwaregerät, das zum Weiterleiten von Paketen verwendet wird. Layer-3-Switches haben schnelle Switching-Fähigkeiten und eine höhere Portdichte. Es ist ein wichtiges Upgrade gegenüber herkömmlichen Routern und bietet eine bessere Leistung. Der Hauptvorteil von Layer-3-Switches besteht darin, dass sie Pakete ohne zusätzliche Netzwerk-Hops weiterleiten können und daher schneller als Router sind. Allerdings fehlen ihnen einige zusätzliche Funktionen von Routern. Layer-3-Switches werden häufig in großen Organisationen eingesetzt. Kurz gesagt, ein Layer-3-Switch ist nichts anderes als ein Hochgeschwindigkeitsrouter, jedoch ohne WAN-Konnektivität.
Unterschied zwischen Layer-2- und Layer-3-Switch
Schalten und Routing
Switching funktioniert auf Schicht 2 des OSI-Referenzmodells, wo Pakete basierend auf MAC-Adressen an Zielports umgeleitet werden. Der Layer-2-Switch macht also nur den Switch. Schicht-3-Switches sind jedoch spezielle Hardwaregeräte, die zum Weiterleiten von Paketen mithilfe von IP-Adressen verwendet werden. Es wird also nur umgeleitet.
Spezifikationen
Ein Layer-2-Switch kann nur Pakete von einem Port zum anderen austauschen, während ein Layer-3-Switch sowohl schalten als auch weiterleiten kann. Routing ist im Layer-2-Switching nicht möglich, was bedeutet, dass Geräte innerhalb desselben Netzwerks kommunizieren können. Beim Layer-3-Switching können Geräte innerhalb und außerhalb des Netzwerks kommunizieren.
MAC- und IP-Adresse
Der Layer-2-Switch verwendet die MAC-Adresse des Geräts, um Pakete vom Quellport zum Zielport umzuleiten. Sie leiten Pakete um und bewahren die Tabelle der MAC-Adressen. Stattdessen verwenden Layer-3-Switches IP-Adressen, um einzelne Subnetze über ein spezielles Routing-Protokoll miteinander zu verbinden.
Anwendung
Layer-2-Switching ist hardwarebasiert, der Switch verwendet einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit), um die MAC-Adresstabelle zu verwalten. Switches und Bridges verwenden Layer-2-Switching wie ein typisches LAN, das einen großen Bereich in mehrere kleine Bereiche unterteilt. Switches verwenden einen Prozess namens Address Resolution Protocol (ARP), um die MAC-Adressen anderer Geräte zu ermitteln. Layer-3-Switches sind moderne Switch- und Router-Kombinationen, die typischerweise für das Routing innerhalb virtueller LANs (VLANs) verwendet werden.
Geschwindigkeit
Switches, die auf Layer 2 arbeiten, benötigen normalerweise weniger Zeit als Switches, die auf Layer 3 arbeiten. Sie weisen lediglich MAC-Adressen zu, um Pakete von Quellports zu Zielports im Layer-2-Switching umzuleiten. Umgekehrt braucht ein Layer-2-Switch einige Zeit, um das Paket zu untersuchen, bevor er den besten Weg findet, das Paket an den Zielport zu senden.
| Layer-2-Switch | Layer-3-Switch |
| Switching funktioniert auf Schicht 2 des OSI-Referenzmodells. | Layer-3-Switches übernehmen sowohl Switching als auch Routing. |
| Es verwendet MAC-Adressen, um die Kommunikation innerhalb von Geräten aus demselben Netzwerk zu erleichtern. | Es verwendet IP-Adressen, um verschiedene Subnetze mit dynamischen Routing-Protokollen zu verbinden. |
| Es ist eine einzige Broadcast-Domäne. | Es ist ein Multicast-Bereich. |
| Geräte können nur innerhalb desselben Netzwerks kommunizieren. | Geräte können innerhalb oder außerhalb von Netzwerken kommunizieren. |
| Die Migration auf Layer 2 ist ziemlich schnell, da der Layer 3-Teil der Datenpakete nicht berücksichtigt wird. | Es braucht Zeit, um Datenpakete zu untersuchen, bevor sie an ihr Ziel gesendet werden. |
Hwählen
Wenn Sie zwischen Layer-2- und Layer-3-Switches stecken, sollten Sie überlegen, wo Sie ihn verwenden. Wenn Sie eine reine Tier-2-Domain haben, können Sie nur einen Tier-2-Schlüssel auswählen. In einer reinen Layer-2-Domäne verbinden sich Hosts, sodass Layer-2-Switches dort ordnungsgemäß funktionieren können. Dies wird in der Netzwerktopologie oft als Zugriffsschicht bezeichnet. Layer-3-Switches sind erforderlich, wenn Sie Switches zum Bündeln mehrerer Access-Switches und zum Routing zwischen VLANs benötigen. Dies wird in der Netzwerktopologie als Verteilungsschicht bezeichnet.
Zusammenfassung
Die Geschwindigkeit und Effizienz eines Netzwerk-Switches hängt von seinem Prozessor, seiner Switching-Struktur und seinen Algorithmen ab. Seine Komplexität hängt von den Schichten ab, auf denen der Switch im OSI-Modell (Open Systems Interconnection) arbeitet. Im Allgemeinen wurden gewöhnliche Computernetzwerke immer von Layer-2-Switches dominiert. Mit zunehmender Komplexität erfordern Anwendungen jedoch robustere und zuverlässigere Netzwerkkonfigurationen. Hier kommen die Layer-3-Switches ins Spiel. Fortschrittlichere Ausrüstung ist nicht immer besser, aber es ist richtig, die am besten geeignete Ausrüstung für Ihre spezielle Anwendung auszuwählen.
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