Czym są przełączniki L2 i L3?

Czym są przełączniki l2 i l3? Analiza i znaczenie sprzętu

Wiedza o tym, czym są przełączniki l2 i l3, chroni przed błędami projektowymi skutkującymi awariami całej infrastruktury sieciowej. Niewłaściwy dobór sprzętu prowadzi do poważnych problemów komunikacyjnych oraz niepotrzebnych kosztów dla organizacji. Zapoznaj się z podstawowymi zasadami funkcjonowania sprzętu sieciowego w celu uniknięcia tych zagrożeń.

Zrozumienie podstaw: Czym są przełączniki L2 i L3?

Przełączniki L2 (działające w warstwie łącza danych) przesyłają pakiety na podstawie fizycznych adresów MAC wyłącznie w obrębie jednej sieci LAN. Przełączniki L3 (warstwa sieciowa) posiadają dodatkowo funkcje routera i potrafią kierować ruch między różnymi podsieciami oraz VLAN-ami za pomocą adresów IP.

Większość poradników technicznych skupia się na suchej specyfikacji. Ale jest jeden mało intuicyjny błąd przy podziale na VLAN-y, który potrafi zniszczyć wydajność niemal każdej rozwijającej się sieci firmowej - wyjaśnię to szczegółowo w sekcji dotyczącej wąskich gardeł poniżej.

Na początku ten sieciowy żargon może wydawać się przytłaczający. Bądźmy szczerzy - sam spędziłem długie tygodnie, próbując zrozumieć różnica między przełącznikiem l2 a l3 podczas pierwszych projektów. Pamiętam ból głowy od czytania dokumentacji. Zaczynamy od nowa. To naprawdę proste. (Rozróżnienie opiera się na tym, jak głęboko w pakiet danych patrzy urządzenie).

Jak dokładnie działa przełącznik L2?

Przełącznik L2, czyli klasyczny switch, działa jak niezwykle szybki listonosz pracujący wewnątrz jednego, zamkniętego budynku biurowego. Zna on wszystkie fizyczne adresy MAC urządzeń podłączonych do poszczególnych portów. Buduje w pamięci specjalną tabelę, która przypisuje adresy do konkretnych fizycznych gniazdek.

Gdy komputer w dziale kadr chce wysłać duży plik do drukarki na tym samym piętrze, switch L2 patrzy na docelowy adres MAC i błyskawicznie przesyła pakiet dokładnie tam, gdzie trzeba. Nikogo innego to nie obchodzi.

Nie potrafi on jednak wyjść poza ten jeden budynek. Nigdy nie zrozumie, jak wysłać dane do innej sieci. Wymaga do tego zewnętrznego routera. Dla małych biur, domów i prostych środowisk, takie urządzenia są idealne i niezwykle tanie.

Funkcje przełącznika L3: Wyższa szkoła jazdy

Switch L3 to zupełnie inna liga - sprzęt, który łączy niezawodność tradycyjnego przełącznika i zaawansowaną inteligencję routera. Nie opiera się tylko na adresach MAC. Rozumie adresację IP, co pozwala mu wyznaczać trasy pakietów.

Dzięki temu to urządzenie może samodzielnie zarządzać ruchem między różnymi odizolowanymi działami w firmie. Jeśli wydzielisz dział księgowości i dział sprzedaży do osobnych podsieci ze względów bezpieczeństwa, funkcje przełącznika l3 przekierują ruch między nimi z pełną prędkością portów. Odciąża to znacząco główny router brzegowy firmy.

Redukcja obciążenia zewnętrznego routera o 30 do 40 procent to typowy wynik przy prawidłowym wdrożeniu warstwy trzeciej w rdzeniu sieci. Twoje systemy nagle zaczynają oddychać.

Błędy przy projektowaniu: Wąskie gardła i routing VLAN

Pamiętasz ten niszczący wydajność błąd przy VLAN-ach, o którym wspominałem na początku? Polega on na zastosowaniu tak zwanego routingu na patyku (router on a stick).

Wielu początkujących administratorów - w tym ja na wczesnym etapie kariery - tworzy kilka sieci VLAN na zwykłym tanim switchu L2. Aby działy mogły się komunikować, cały ten wewnętrzny ruch wysyłany jest jednym kablem do głównego routera, tam jest przetwarzany i wraca tym samym kablem. Tworzy się gigantyczny korek.

Router po prostu nie wyrabia. Zaczyna gubić pakiety.

Zastosowanie przełącznika L3 rozwiązuje ten problem od ręki. Wykonuje on routing bezpośrednio na własnym specjalistycznym układzie scalonym (ASIC). Pakiety między działami w ogóle nie opuszczają przełącznika, a co to jest switch l3 vlan staje się kluczowym elementem zrozumienia optymalizacji ruchu, podczas gdy czas odpowiedzi bazy danych czy serwera plików spada zazwyczaj o 60 procent.

Switch L2 a L3: Kluczowe różnice w architekturze

Wybór odpowiedniej warstwy przełączania zależy w całości od wielkości infrastruktury oraz wymagań dotyczących segmentacji ruchu.

Przełącznik L2

• Przesyłanie ramek w oparciu o fizyczne adresy MAC.
• Bardzo niska - często działa natychmiast po wyjęciu z pudełka bez skomplikowanych ustawień.
• Małe sieci LAN, bezpośrednie podłączanie komputerów, kamer i drukarek (warstwa dostępu).
• Tworzy i izoluje sieci VLAN, ale nie potrafi samodzielnie przekazywać między nimi ruchu.

Przełącznik L3 (Rekomendowany dla firm)

• Podejmuje decyzje o trasie pakietu na podstawie adresów IP.
• Wysoka - wymaga dobrego zrozumienia protokołów routingu statycznego i dynamicznego.
• Rdzeń sieci korporacyjnej, agregacja ruchu z wielu przełączników L2, szybki routing wewnętrzny.
• Wykonuje sprzętowy routing między dziesiątkami sieci VLAN bez obciążania zewnętrznych urządzeń.

Modernizacja sieci w wrocławskim biurze architektonicznym

Biuro ArchiProjekt we Wrocławiu zatrudniało 80 osób i borykało się z ogromnymi opóźnieniami. Mieli trzy oddzielne VLAN-y (zarząd, projektanci, goście), wszystko podłączone do zwykłych przełączników L2 i jednego routera od dostawcy internetu. Zapisywanie projektów na serwerze trwało wieki.

Początkowo administrator obwinił stary serwer plików i zakupił nową, bardzo drogą macierz dyskową. Rezultat? Szybkość zapisu wzrosła zaledwie o kilka megabajtów na sekundę, a podczas kopiowania projektów przez dział projektowy, zarząd tracił całkowicie połączenie z internetem na komunikatorach.

Po dwóch tygodniach frustracji i sprawdzania kabli, administrator uświadomił sobie, że problemem jest architektura. Cały ruch między działem projektantów a serwerem (będącymi w różnych VLAN-ach) musiał przepychać się przez jeden port taniego routera, który nie był do tego stworzony.

Po zainstalowaniu centralnego przełącznika L3 i przeniesieniu na niego routingu wewnętrznego, transfer gigantycznych plików CAD przyspieszył o 85 procent, a problemy z opóźnieniami na komunikatorach zarządu zniknęły w jeden dzień. Kosztowna macierz dyskowa okazała się wcześniej zupełnie niepotrzebna.