Suis Layer 2 vs Layer 3, Apakah Perbezaannya?

Suis Layer 2 digunakan secara meluas untuk menyambungkan peranti rangkaian dan klien. Walau bagaimanapun, kemajuan aplikasi rangkaian moden dan pelaksanaan rangkaian terkonvergen telah membawa kepada penggunaan suis Layer 3 yang meluas dalam rangkaian perusahaan kompleks, pusat data dan aplikasi perniagaan. Artikel ini bertujuan memperkenalkan perbezaan antara suis Layer 2 dan Layer 3 serta memberikan pandangan tentang pemilihan suis rangkaian yang optimum.

Apakah Model OSI?

Model Open Systems Interconnect (OSI) berfungsi sebagai model rujukan yang digunakan untuk mentakrifkan dan menerangkan komunikasi rangkaian. Ia terdiri daripada tujuh lapisan berbeza, termasuk lapisan aplikasi, lapisan pembentangan, lapisan sesi, lapisan pengangkutan, lapisan rangkaian, lapisan pautan data dan lapisan fizikal. Model OSI Lapisan 2 dan Lapisan 3 masing-masing merujuk kepada lapisan pautan data dan rangkaian. Selaras dengan garis panduan Model OSI, suis yang beroperasi pada lapisan masing-masing ini dikenal pasti sebagai suis Lapisan 2 dan suis Lapisan 3.

Apakah Suis Lapisan 2?

Suis Lapisan 2 beroperasi pada lapisan pautan data model OSI dan menggunakan peranti rangkaian untuk menentukan destinasi bingkai melalui alamat Media Access Control (MAC). Fungsi utama suis dan jambatan adalah untuk memudahkan pensuisan Lapisan 2, yang melibatkan pembahagian domain perlanggaran yang besar kepada beberapa domain konflik yang lebih kecil.

Domain perlanggaran merujuk kepada segmen khusus rangkaian yang boleh berlaku perlanggaran paket data. Perlanggaran sedemikian berlaku apabila dua atau lebih peranti rangkaian dalam segmen rangkaian yang sama cuba menghantar paket data secara serentak. Akibat perlanggaran tersebut, peranti yang terjejas perlu menghantar semula paketnya, menyebabkan kecekapan penghantaran rangkaian menurun.

Dalam Rangkaian Kawasan Setempat (LAN), peranti saling berhubung melalui peranti pusat yang biasanya dikenali sebagai hab. Walau bagaimanapun, hab mempunyai kelemahan yang ketara, seperti ketidakupayaannya untuk mengurus aliran trafik, dan akan mewujudkan domain perlanggaran yang besar. Untuk mengatasi isu ini, jambatan diperkenalkan, yang berkesan memecahkan domain perlanggaran. Namun begitu, jambatan mempunyai had dari segi bilangan port, menyebabkan ia tidak berkesan untuk rangkaian yang lebih besar. Sebaliknya, suis digunakan secara meluas kerana keupayaannya untuk memeriksa trafik masuk dan menentukan laluan penghantaran yang optimum. Selain itu, suis menyediakan berbilang domain perlanggaran bebas melalui portnya, sekali gus menghapuskan kemungkinan perlanggaran.

Fungsi Suis Lapisan 2

Suis Layer 2 melaksanakan fungsi berikut:

Pembelajaran alamat MAC: Suis mempelajari alamat MAC peranti yang disambungkan kepada setiap port dengan menganalisis alamat sumber bingkai yang diterima pada port tersebut.

Pemajuan mesej: Suis memajukan bingkai dalam dua mod: Unicast (diarahkan kepada destinasi tertentu) dan Unknown Unicast (dibanjirkan ke semua port kecuali sumber). Proses ini dilakukan menggunakan Litar Bersepadu Khusus Aplikasi (ASIC) khusus.

Penapisan: Suis menapis bingkai dan memajukannya hanya ke port suis tempat alamat MAC tersebut telah dipelajari sebelum ini, sekali gus mengurangkan kesesakan rangkaian.

Protokol Spanning Tree (STP): Suis menggunakan STP untuk mencegah gelung rangkaian dengan mengenal pasti dan melumpuhkan pautan berlebihan.

Jambatan telus: Suis bertindak sebagai jambatan telus, memajukan bingkai antara segmen LAN yang bersambung.

VLAN: Suis tersebut boleh mencipta domain siaran yang lebih kecil dan bebas dari segi logik yang dikenali sebagai Rangkaian Kawasan Setempat Maya (VLAN), yang dapat meningkatkan keselamatan dan prestasi rangkaian dengan membahagikan rangkaian kepada domain siaran yang lebih kecil.

Faedah Suis Lapisan 2

Terdapat beberapa sebab kukuh untuk menggunakan suis Lapisan 2 dalam Rangkaian Kawasan Setempat (LAN). Faedah utama suis Lapisan 2 termasuk:

1. Lebih pantas daripada penghala

2. Hardware-based bridging

3. Kos rendah

4. Kependaman rendah

5. Kelajuan wayar

Apakah Pensuisan Lapisan 3?

Perbezaan utama antara suis Lapisan 2 dan Lapisan 3 ialah fungsi penghalaannya. Walaupun suis Lapisan 3 merangkumi semua fungsi suis Lapisan 2, ia juga mempunyai keupayaan penghalaan statik dan dinamik. Suis Lapisan 3 dilengkapi untuk menilai paket masuk dan membuat keputusan penghalaan berdasarkan alamat sumber dan destinasi paket tersebut, dengan menggabungkan fungsi suis dan penghala.

Fungsi Suis Lapisan 3

Suis Lapisan 3 digunakan dalam lapisan pautan data dan rangkaian OSI, dan selain fungsi suis Lapisan 2 yang dinyatakan di atas, fungsi penghalaan juga boleh dilaksanakan dalam salah satu daripada dua bentuk:

Suis cut-through menggunakan teknik pensuisan yang hanya mempertimbangkan ringkasan paket pertama untuk menentukan alamat IP. Selepas itu, paket yang selebihnya diarahkan ke alamat MAC, sekali gus menghasilkan daya pemprosesan data yang lebih tinggi. 

Suis Lapisan 3 Paket demi Paket (PPL3) meneliti setiap paket dalam satu jujukan untuk menentukan alamat IP. Suis PPL3 mempunyai fungsi penghalaan perkakasan terbina dalam, yang membolehkannya digunakan sebagai penghala berkelajuan tinggi. Selain itu, suis PPL3 boleh melaksanakan fungsi penghala standard lain seperti:

1. Mengesahkan integriti paket menggunakan jumlah semak

2. Mengemas kini masa hayat (TTL) paket selepas setiap lompatan

3. Mengurus semua maklumat pilihan dalam pengepala paket.

Kelebihan Suis Lapisan 3

Manfaat utama suis Lapisan 3 termasuk:

1. Mendayakan penghalaan VLAN

2. Meningkatkan pengasingan kerosakan

3. Memudahkan pengurusan keselamatan

4. Mengurangkan trafik siaran

5. Memudahkan konfigurasi dengan menghapuskan keperluan untuk penghala berasingan antara VLAN

6. Meningkatkan pengasingan trafik melalui jadual penghalaan

7. Memudahkan penyelesaian masalah

8. Mengurangkan kependaman rangkaian

Perbezaan Antara Suis Layer 2 dan Layer 3

Perbezaan asas antara suis Lapisan 2 dan Lapisan 3 ialah perbezaan dalam fungsi penghalaan. Suis Lapisan 2 menggunakan alamat MAC dan tidak mengambil kira alamat IP atau elemen peringkat lebih tinggi yang lain. Sebaliknya, suis Lapisan 3 dilengkapi dengan keupayaan penghalaan statik dan dinamik tambahan, selain semua ciri suis Lapisan 2. Suis Lapisan 3 mempunyai kedua-dua jadual penghalaan alamat MAC dan IP, yang memudahkan komunikasi dalam VLAN serta penghalaan paket antara VLAN yang berbeza. Selain itu, suis Lapisan 2+ (Lapisan 3 Lite) turut tersedia, yang hanya menambah penghalaan statik berbanding suis Lapisan 2. Selain penghalaan paket, suis Lapisan 3 juga menawarkan fungsi lanjutan yang memerlukan maklumat tentang alamat IP data yang memasuki suis, seperti penandaan trafik VLAN berdasarkan alamat IP, bukannya konfigurasi port secara manual. Suis Lapisan 3 juga memberikan kuasa dan keselamatan yang lebih baik berbanding suis Lapisan 2.

Menentukan suis yang sesuai untuk perniagaan anda memerlukan penilaian menyeluruh terhadap persekitaran rangkaian tempat suis tersebut akan digunakan. Sekiranya suis akan digunakan dalam domain rangkaian Lapisan 2, memilih suis Lapisan 2 adalah memadai. Suis Lapisan 2 tulen digunakan pada lapisan akses topologi rangkaian, tempat ia menyambungkan hos. Sebaliknya, jika objektifnya adalah untuk menyatukan akses dan mengkonfigurasi laluan antara VLAN melalui penyepaduan berbilang suis, suis Lapisan 3 mesti dipilih. Rangkaian Lapisan 3 terletak pada lapisan pengedaran topologi rangkaian.

Apakah yang Perlu Dipertimbangkan Semasa Memilih Suis L2 atau L3?

Apabila anda memilih untuk memesan suis L2 atau L3, anda harus mempertimbangkan parameter utama ini untuk menentukan yang lebih sesuai untuk persekitaran rangkaian anda: kadar pemajuan, lebar jalur satah belakang, bilangan VLAN, memori alamat MAC, kependaman dan sebagainya.

Kadar pemajuan ialah kapasiti pemajuan satah belakang. Apabila kapasiti pemajuan lebih besar daripada jumlah kelajuan semua port, kami memanggil satah belakang itu tidak menyekat, dan unit kadar pemajuan ialah paket sesaat (pps). Berikut ialah formula untuk mengira kadar pemajuan sesuatu suis.

Kadar Pemajuan (pps) = bilangan port 10Gbit/s * 14,880,950 pps + bilangan port 1 Gbit/s * 1,488,095 pps + bilangan port 100Mbit/s * 148,809 pps

Satu lagi parameter yang lebih penting ialah lebar jalur satah belakang, iaitu jumlah kelajuan semua port pada suis. Perhatikan bahawa jumlah tersebut adalah dua kali ganda kelajuan semua port kerana ia perlu merangkumi arah Tx dan arah Rx. Unit lebar jalur satah belakang ialah bit sesaat (bps atau bit/s).

Lebar Jalur Backplane (bps) = nombor port * kadar data port * 2

Tiga parameter penting yang lain ialah bilangan VLAN yang boleh dikonfigurasikan. Secara amnya, 1K=1024 VLAN adalah mencukupi untuk suis Lapisan 2. Bilangan VLAN biasa untuk suis Lapisan 3 ialah 4k=4096. Memori jadual alamat MAC merujuk kepada bilangan alamat MAC yang boleh disimpan oleh suis, biasanya 8k atau 128k. Kelewatan merujuk kepada masa kelewatan yang dialami oleh suis untuk menghantar data. Semakin singkat masa kelewatan bagi pengguna, semakin baik, jadi unit kelewatan biasanya nan saat (ns).

Kesimpulan

Artikel ini memperkenalkan perbezaan utama antara suis Lapisan 2 dan suis Lapisan 3. Artikel ini juga memperkenalkan fungsi dan manfaat suis Lapisan 2 dan Lapisan 3. Apabila anda perlu memesan suis, suis yang lebih mahal tidak semestinya lebih sesuai untuk anda. Anda perlu mempertimbangkan parameter utama suis Lapisan 2 atau Lapisan 3 yang diperkenalkan sebelum ini; perkara yang lebih penting ialah memilih suis yang sesuai untuk aplikasi khusus anda.