Bộ chuyển mạch Layer 3 có thể thay thế bộ định tuyến không?

Chúng ta biết rằng cả bộ chuyển mạch và bộ định tuyến Layer3 đều cung cấp chức năng định tuyến. Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng chuyển mạch Layer 3 để thay thế bộ định tuyến?

1.Nguyên lý làm việc của Switch

Khi công tắc nhận được dữ liệu, nó sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích của nó, sau đó chuyển tiếp dữ liệu từ giao diện nơi đặt máy chủ đích. Bộ chuyển mạch có thể nhận ra chức năng này vì có một bảng địa chỉ MAC bên trong bộ chuyển mạch. Bảng địa chỉ MAC ghi lại thông tin tương ứng của tất cả các địa chỉ MAC trong mạng và từng cổng của switch. Khi một khung dữ liệu nhất định cần được chuyển tiếp, switch sẽ tìm kiếm bảng địa chỉ MAC theo địa chỉ MAC đích của khung dữ liệu để có được cổng tương ứng với địa chỉ, nghĩa là biết cổng nào của switch mà thiết bị có Địa chỉ MAC được kết nối với, và sau đó công tắc Chuyển tiếp khung dữ liệu từ cổng này.

(1) Bộ chuyển mạch thiết lập ánh xạ giữa địa chỉ và cổng chuyển mạch theo địa chỉ MAC nguồn trong khung dữ liệu nhận được và ghi nó vào bảng địa chỉ MAC.

(2) Bộ chuyển mạch so sánh địa chỉ MAC đích trong khung dữ liệu với bảng địa chỉ MAC đã thiết lập để xác định cổng nào sẽ chuyển tiếp.

(3) Nếu địa chỉ MAC đích trong khung dữ liệu không có trong bảng địa chỉ MAC, nó sẽ được chuyển tiếp đến tất cả các cổng. Quá trình này được gọi là lũ lụt.

(4) Khung quảng bá và khung phát đa hướng được chuyển tiếp đến tất cả các cổng.

2.Layer 3 Switch vs. Layer 2 Switch

Lớp thứ ba của chuyển mạch hoạt động trong lớp thứ ba của mô hình mạng bảy lớp OSI, lớp mạng, sử dụng thông tin tiêu đề của gói IP trong giao thức lớp thứ ba để đánh dấu các luồng dịch vụ dữ liệu tiếp theo và các luồng dịch vụ tiếp theo với cùng dấu Thông điệp được trao đổi tới lớp liên kết dữ liệu thứ hai, do đó mở ra một đường dẫn giữa địa chỉ IP nguồn và địa chỉ IP đích.

Đường dẫn này đi qua lớp liên kết thứ hai. Với đường dẫn này, bộ chuyển mạch ba lớp không cần phải giải nén gói dữ liệu nhận được để xác định đường đi mỗi lần mà chuyển tiếp trực tiếp gói dữ liệu và trao đổi luồng dữ liệu.

Có thể thấy rằng đặc điểm của trao đổi ba lớp:

(1) Chuyển tiếp dữ liệu tốc độ cao được thực hiện nhờ sự kết hợp của phần cứng.

(2) Đây không phải là sự chồng chất đơn giản của các thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến Lớp 2. Các mô-đun định tuyến lớp 3 được chồng trực tiếp lên bus bảng nối đa năng tốc độ cao của chuyển mạch lớp 2, vượt qua giới hạn tốc độ giao diện của các bộ định tuyến truyền thống và tốc độ có thể đạt hàng chục Gbit / s. Đếm băng thông bảng nối đa năng, đây là hai thông số quan trọng đối với hiệu suất của công tắc Lớp 3.

(3) Phần mềm định tuyến ngắn gọn đơn giản hóa quá trình định tuyến.

(4) Hầu hết chuyển tiếp dữ liệu, ngoại trừ lựa chọn định tuyến cần thiết, được xử lý bởi phần mềm định tuyến và nó được chuyển tiếp bởi mô-đun lớp thứ hai với tốc độ cao. Hầu hết các phần mềm định tuyến là phần mềm đã được xử lý và tối ưu hóa, không chỉ đơn giản là sao chép phần mềm trong bộ định tuyến.

Chúng tôi có thể tóm tắt rằng:

Công tắc lớp 2: dựa trên địa chỉ MAC

Chuyển mạch lớp 3: với chức năng VLAN, chuyển mạch và định tuyến, dựa trên IP.

3.Layer 3 Switch vs. Router

Bộ định tuyến là một thiết bị ba lớp, nhưng công tắc ba lớp có thể hoạt động ở lớp thứ ba và thứ hai cùng một lúc.

Trên thực tế, vẫn có sự khác biệt lớn giữa thiết bị chuyển mạch lớp 3 và bộ định tuyến:

(1) Các chức năng chính khác nhau.

Mặc dù cả thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến Lớp 3 đều có chức năng định tuyến, nhưng chúng không thể được đánh đồng. Bộ định tuyến không chỉ có chức năng định tuyến mà còn cung cấp thêm các chức năng của cổng chuyển mạch và tường lửa phần cứng. Mục đích của bộ định tuyến là làm cho thiết bị trở nên ứng dụng hơn và thiết thực hơn.

Điều này cũng đúng với các thiết bị chuyển mạch Lớp 3. Chức năng chính vẫn là trao đổi dữ liệu, nhưng nó là một switch với một số chức năng định tuyến cơ bản. Switch ba lớp vừa có chức năng trao đổi dữ liệu vừa có chức năng định tuyến và chuyển tiếp, nhưng chức năng chính của nó vẫn là trao đổi dữ liệu; và bộ định tuyến chỉ có chức năng chính là định tuyến và chuyển tiếp.

(2) Môi trường áp dụng chính là khác nhau.

Chức năng định tuyến của switch ba lớp thường tương đối đơn giản, vì nó chủ yếu đối mặt với một kết nối LAN đơn giản. Các tính năng ít phức tạp hơn nhiều so với bộ định tuyến. Mục đích chính của nó trong mạng cục bộ là cung cấp chức năng trao đổi dữ liệu nhanh chóng để đáp ứng các đặc điểm ứng dụng của việc trao đổi dữ liệu thường xuyên trong mạng cục bộ.

Bộ định tuyến thì khác. Mặc dù nó cũng thích hợp cho việc kết nối giữa các mạng LAN, chức năng định tuyến của nó được thể hiện nhiều hơn ở sự kết nối giữa các loại mạng khác nhau, chẳng hạn như kết nối giữa LAN và mạng diện rộng và kết nối giữa các mạng có giao thức khác nhau. Các lợi thế của kết nối, v.v. nằm ở việc lựa chọn tuyến đường tốt nhất, chia sẻ tải, sao lưu liên kết và trao đổi thông tin định tuyến với các mạng khác. Ngoài ra, để kết nối với nhiều loại mạng khác nhau, các bộ định tuyến có kiểu giao diện rất phong phú, trong khi thiết bị chuyển mạch lớp 3 nói chung chỉ có cùng một kiểu giao diện mạng LAN, rất đơn giản.

(3) Việc thực hiện kỹ thuật là khác nhau.

Có sự khác biệt rõ ràng trong hoạt động chuyển mạch gói dữ liệu giữa bộ định tuyến và bộ chuyển mạch lớp 3.

Các bộ định tuyến nói chung dựa trên bộ xử lý mạng hoặc bộ máy định tuyến đa lõi để thực hiện chuyển mạch gói dữ liệu.

Và bộ chuyển mạch ba lớp thực hiện chuyển mạch gói dữ liệu thông qua phần cứng. Sau khi công tắc Lớp 3 thực hiện tra cứu định tuyến trên gói dữ liệu đầu tiên được gửi đến mặt phẳng điều khiển, nó sẽ tạo ra một bảng ánh xạ địa chỉ MAC và địa chỉ IP cho mặt phẳng dữ liệu cần tra cứu. Khi cùng một luồng dữ liệu đi qua một lần nữa, nó sẽ sử dụng bảng này. Kiểm tra bảng thông qua thay vì gửi máy bay điều khiển một lần nữa để kiểm tra tuyến đường (nghĩa là “một tuyến, nhiều trao đổi”).

(4) Bộ chuyển mạch ba lớp cải thiện hiệu quả chuyển tiếp gói dữ liệu.

Việc tra cứu định tuyến của công tắc ba lớp dành cho luồng dữ liệu. Nó sử dụng công nghệ bộ đệm và dễ thực hiện với công nghệ ASIC. Do đó, nó có thể tiết kiệm đáng kể chi phí và đạt được chuyển tiếp nhanh chóng.

Việc chuyển tiếp của bộ định tuyến áp dụng phương pháp đối sánh dài nhất, phương pháp này phức tạp để triển khai và thường được thực hiện bởi các bộ xử lý mạng hoặc bộ xử lý đa lõi đắt tiền và số lượng bảng định tuyến là rất lớn và chi phí khá cao.

Kết Luận

Thiết bị chuyển mạch lớp 2 được sử dụng trong các mạng cục bộ nhỏ. Trong một mạng cục bộ nhỏ, gói quảng bá có rất ít tác dụng. Chức năng chuyển mạch nhanh, nhiều cổng truy cập và chi phí thấp của bộ chuyển mạch bậc hai cung cấp một giải pháp rất hoàn chỉnh cho người dùng mạng nhỏ.

Chức năng quan trọng nhất của bộ chuyển mạch ba lớp là tăng tốc độ chuyển tiếp dữ liệu nhanh chóng trong một mạng cục bộ lớn. Việc bổ sung chức năng định tuyến cũng phục vụ mục đích này. Nếu mạng quy mô lớn được chia thành các mạng LAN nhỏ theo các yếu tố như bộ phận, khu vực, v.v., điều này sẽ dẫn đến số lượng truy cập liên mạng lớn, không thể thực hiện được bằng cách sử dụng switch hai lớp;

Ví dụ, chỉ cần sử dụng bộ định tuyến, do số lượng giao diện hạn chế và tốc độ định tuyến và chuyển tiếp chậm, sẽ hạn chế tốc độ và quy mô mạng của mạng, và việc sử dụng bộ chuyển mạch ba lớp chuyển tiếp nhanh với chức năng định tuyến trở thành việc đầu tiên. sự lựa chọn.