Que sont les commutateurs Ethernet de couche 1, 2 et 3?

La technologie de commutation de la couche 2 est relativement mature. Les commutateurs de couche 2 sont des périphériques de couche de liaison de données qui peuvent reconnaître les informations d'adresse MAC dans les paquets de données, les paquets transférés en fonction des adresses MAC et enregistrer ces adresses MAC et leurs ports correspondants dans une table interne. Le processus de travail spécifique est le suivant:

A. Quand uncommutateur EthernetReçoit un paquet de données à partir d'un certain port, il lit d'abord l'adresse MAC source de l'en-tête de paquet, sachant ainsi à quel port la machine avec l'adresse MAC source est connectée.

B. Il lit ensuite l'adresse MAC de destination à partir de l'en-tête de paquet et recherche le port correspondant dans la table d'adresse.

C. Si le tableau contient un port correspondant à l'adresse MAC de destination, le paquet de données est directement copié sur ce port.

D. Si le tableau ne trouve pas de port correspondant, le paquet de données est diffusé à tous les ports. Lorsque la machine de destination répond à la machine source, le commutateur peut apprendre quel port correspond à l'adresse MAC de destination, de sorte que la prochaine fois que les données sont transmises, il n'a plus besoin de diffuser à tous les ports.

 

Ce processus continue de répéter, aidant le changement à apprendre toutes les adresses MAC dans le réseau et à maintenir sa propre table d'adresse.

A. Étant donné que le commutateur échange simultanément des données sur la plupart des ports, il nécessite une large bande passante pour le bus de commutation. Si unInterrupteur L2A des ports n, chacun avec une bande passante de M, il peut atteindre une commutation à vitesse de ligne si la bande passante totale de bus dépasse n fois M.

B. Apprendre les adresses MAC des machines connectées aux ports, les écrire dans le tableau d'adresse, la taille de la table d'adresse (généralement représentée de deux manières: RAM tampon ou le nombre d'entrées MAC), et la taille du tableau d'adresse affecte la capacité d'accès du commutateur.

C. La plupart des commutateurs de couche 2 contiennent également des puces ASIC (circuits intégrés spécifiques à l'application) spécialement conçus pour le transfert de paquets de données, permettant des vitesses de transfert très rapide. Les performances des produits sont directement affectées par les ASIC utilisées par différents fabricants.

Ces trois points sont également les principaux paramètres techniques pour évaluer les performances deCommutateurs de couche 2etCommutateurs de couche 3.Veuillez y prêter attention lorsque vous envisagez la sélection des appareils.

Les routeurs fonctionnent à la troisième couche du modèle OSI-la couche réseau. Leur mode de travail est similaire à celui des commutateurs de la couche Le principe de travail est que le routeur dispose également d'une table interne qui indique où aller ensuite pour atteindre une certaine destination. Si le routeur peut trouver l'étape suivante de la table de routage, il ajoute les informations de la couche de liaison et transmet le paquet; S'il ne peut pas déterminer l'étape suivante, il rejette le paquet et renvoie une information à l'adresse source.

La technologie de routage a essentiellement deux fonctions: trouver le meilleur itinéraire et transmettre des paquets de données. La table de routage contient diverses informations et l'algorithme de routage calcule le meilleur chemin d'accès à l'adresse de destination. Ensuite, un mécanisme de transfert relativement simple et direct envoie le paquet de données. Le routeur suivant continue de transmettre les données de la même manière, etc., jusqu'à ce que le paquet atteigne le routeur de destination.

Il existe deux façons différentes de maintenir la table de routage. L'une est la mise à jour des informations de routage, où une partie ou la totalité des informations de routage est publiée. Les routeurs apprennent les informations de routage les uns des autres, maîtrisant ainsi la topologie de l'ensemble du réseau. Ce type de protocole de routage est appelé protocole de routage de vecteur de distance. L'autre est que les routeurs diffusent leurs informations sur l'état de lien, l'apprentissage les uns des autres pour maîtriser l'ensemble des informations de routage du réseau, puis calculer le meilleur chemin de transfert. Ce type de protocole de routage est appelé protocole de routage d'état de liaison.

Étant donné que les routeurs doivent effectuer une grande quantité de travail de calcul de chemin, la capacité de traitement du processeur à usage général détermine directement ses performances.

Bien sûr, cela s'applique aux routeurs moyens à la fin, car les routeurs haut de gamme utilisent souvent une architecture de système de traitement distribué.

 

Les dernières années ont vu beaucoup de battage médiatique sur la technologie de la troisième couche, tout le monde en parlait. Certains disent que c'est une toute nouvelle technologie, tandis que d'autres disent que la commutation de couche 3 n'est qu'une pile de routeurs et de commutateurs de couche 2, rien de nouveau. Est-ce vraiment le cas?

Configuration du réseau simple

Appareil A (Utilisation d'IP) ----------- Switch Layer 3 Switch -------- Device B (Utilisation d'IP)

Par exemple, si A souhaite envoyer des données à B et connaît l'IP de destination, A utilise le masque de sous-réseau pour obtenir l'adresse réseau et détermine si la destination IP est dans le même segment réseau.

S'ils sont dans le même segment mais que A ne connaît pas l'adresse MAC nécessaire pour transférer les données, A envoie une demande ARP et B répond avec son adresse MAC. A résume ensuite le paquet de données avec cette adresse MAC et l'envoie au commutateur. Le commutateur active le module de commutation de couche 2, recherche la table d'adresse MAC et transmet le paquet de données au port correspondant.

Si l'adresse IP de destination montre qu'il n'est pas dans le même segment, A doit communiquer avec B. S'il n'y a pas de saisie d'adresse MAC correspondante dans le cache de flux, le premier paquet de données normal est envoyé à une passerelle par défaut. Cette passerelle par défaut est généralement définie dans le système d'exploitation et correspond au module de routage de la couche 3. Par conséquent, pour les données qui ne sont pas dans le même sous-réseau, la première entrée d'adresse MAC dans le tableau est généralement l'adresse MAC de la passerelle par défaut.

Ensuite, le module Layer 3 reçoit ce paquet de données, interroge la table de routage pour déterminer l'itinéraire vers B, construit un nouvel en-tête de trame avec l'adresse MAC de la passerelle par défaut en tant qu'adresse MAC source et l'adresse MAC de B comme adresse MAC de destination. Grâce à un certain mécanisme de déclenchement de reconnaissance, la correspondance entre les adresses MAC de A et B et le port de transfert est établie et enregistrée dans le tableau de cache de flux. Les données ultérieures de A à B sont directement gérées par le module de commutation de la couche 2. Ceci est communément appelé «routage unique, transfert multiple».

A. Le transfert de données à grande vitesse est réalisé grâce à l'intégration matérielle.

B. Ce n'est pas une simple pile de commutateurs et de routeurs de couche 2. Le module de routage de la couche 3 est directement empilé sur le bus de panier à grande vitesse de la commutation de couche 2, franchissant les limites de taux d'interface des routeurs traditionnels, avec des taux atteignant des dizaines de GBit / s. Comprenant la bande passante du plan arrière, ce sont deux paramètres importants pour les performances des commutateurs de couche 3.

C. Le logiciel de routage simplifié rend le processus de routage plus simple.

D. La majeure partie du transfert de données, à l'exception de la sélection de routage nécessaire gérée par le logiciel de routage, est gérée par le module de couche 2 à grande vitesse. Le logiciel de routage est principalement très efficace et optimisé, et non une copie simple du logiciel dans les routeurs.

 

Les commutateurs de couche 2 sont utilisés dans les petits réseaux locaux. C'est évident. Dans les petits LAN, les paquets de diffusion ont peu d'impact, et la fonction de commutation rapide, les ports d'accès multiples et le bas prix des commutateurs de couche 2 fournissent une solution très complète pour les petits utilisateurs du réseau.

 

Les routeurs sont parfaits pour les grands réseaux car ils ont de nombreux types d'interface, de fortes fonctions de couche 3 et de puissantes capacités de routage. Leurs forces incluent la sélection des meilleurs itinéraires, la distribution de chargement, la sauvegarde des liens et l'échange d'informations de routage avec d'autres réseaux.

 

Le travail principal des commutateurs de couche 3 consiste à accélérer le transfert de données dans de grands LAN, et l'ajout de fonctions de routage aide à cela. Si un grand réseau est divisé en petites LAN en fonction de facteurs tels que les départements et les régions, cela conduira à une grande quantité d'accès inter-réingestions. L'utilisation de seuls commutateurs de couche 2 ne peut pas obtenir un accès inter-réingestions.

 

Si seuls les routeurs sont utilisés, le nombre limité d'interfaces et la vitesse de transfert de routage lente restreindra la vitesse et l'échelle du réseau. L'utilisation de commutateurs de couche 3 avec des fonctions de transfert et de routage rapides devient le choix préféré.

 

D'une manière générale, dans les réseaux avec un trafic de données interne important et des exigences élevées pour la réponse à transmission rapide, si tout le travail est effectué par les commutateurs de couche 3, cela entraînera leur surcharge et affectera la vitesse de réponse. Il est préférable de permettre aux routeurs de gérer le routage entre les réseaux, en tirant le meilleur parti des forces de chaque appareil. Bien sûr, cela nécessite un client bien financé. Sinon, les commutateurs L3 peuvent également gérer la connectivité inter-réseaux.