Interruptor L2
Los conmutadores L2 son conmutadores de Capa 2; los enrutadores L3 son enrutadores de Capa 3; L significa Capa
La tecnología de conmutación de Capa 2 es relativamente madura y los conmutadores de Capa 2 son enlaces de datos. El dispositivo de capa puede identificar la información de la dirección MAC en el paquete de datos, reenviarla en función de la dirección MAC y registrar estas direcciones MAC y los puertos correspondientes en una tabla de direcciones interna. El flujo de trabajo específico es el siguiente:
(1) Cuando el conmutador recibe un paquete de datos de un determinado puerto, primero lee la dirección MAC de origen en el encabezado del paquete, para saber que la máquina con el La dirección MAC de origen está conectada.
(2) Luego lea la dirección MAC de destino en el encabezado del paquete y busque el puerto correspondiente en la tabla de direcciones;
(3). Como en la tabla Si hay un puerto correspondiente a la dirección MAC de destino, copie el paquete de datos directamente a este puerto;
(4) Si el puerto correspondiente no se puede encontrar en la tabla, el paquete de datos se transmitirá a todos los puertos Cuando la máquina de destino responde a la máquina de origen, el conmutador puede saber a qué puerto corresponde la dirección MAC de destino y no es necesario transmitir a todos los puertos la próxima vez que transmita datos.
Al realizar un ciclo continuo de este proceso, se puede conocer la información de la dirección MAC de toda la red. Así es como el conmutador de Capa 2 establece y mantiene su propia tabla de direcciones.
Se pueden inferir los siguientes tres puntos del principio de funcionamiento de los conmutadores de capa 2:
(1) Dado que el conmutador conmuta datos en la mayoría de los puertos al mismo tiempo, esto requiere una Ancho de banda de conmutación amplio, si el conmutador de capa 2 tiene N puertos, el ancho de banda de cada puerto es M y el ancho de banda del bus del conmutador excede N × M, entonces el conmutador puede lograr una conmutación de velocidad de línea;
(2) Conozca las conexiones del puerto. La dirección MAC de la máquina se escribe en la tabla de direcciones. El tamaño de la tabla de direcciones (generalmente expresado de dos maneras: una es BEFFER RAM y la otra es el valor de entrada de la tabla MAC). la tabla de direcciones afecta la capacidad de acceso del conmutador;
(3) Otra cosa es que los conmutadores de Capa 2 generalmente contienen chips ASIC (circuito integrado de aplicación específica) especialmente utilizados para procesar el reenvío de paquetes de datos, por lo que la velocidad de reenvío puede ser muy rápido. Dado que cada fabricante utiliza diferentes ASIC, esto afecta directamente el rendimiento del producto.
Los tres puntos anteriores son también los principales parámetros técnicos para juzgar el rendimiento de los conmutadores de Capa 2 y Capa 3. Preste atención a este punto al considerar la selección del equipo.
Tecnología de enrutamiento
Los enrutadores funcionan en la tercera capa del modelo OSI --- operación de capa de red Su modo de trabajo es similar a la conmutación de capa 2, pero el enrutador funciona en la tercera. capa Esta diferencia determina que el enrutamiento y la conmutación utilizan diferente información de control al transmitir paquetes e implementan funciones de diferentes maneras. El principio de funcionamiento es que hay una tabla dentro del enrutador. Lo que esta tabla indica es si desea ir a un lugar determinado, adónde debe ir a continuación. Si puede encontrar el paquete de datos en la tabla de enrutamiento, adónde debe ir. ¿Siguiente? La información se agrega y se reenvía; si no se sabe adónde ir a continuación, el paquete se descarta y se devuelve un mensaje a la dirección de origen.
La tecnología de enrutamiento básicamente tiene solo dos funciones: determinar la ruta óptima y reenviar paquetes de datos. Se escribe diversa información en la tabla de enrutamiento, el algoritmo de enrutamiento calcula la mejor ruta a la dirección de destino y luego el paquete de datos se envía mediante un mecanismo de reenvío relativamente simple y directo. El siguiente enrutador que recibe los datos continúa reenviando de la misma manera, y así sucesivamente, hasta que el paquete de datos llega al enrutador de destino.
Hay dos formas diferentes de mantener las tablas de enrutamiento. Uno es actualizar la información de enrutamiento y publicar parte o toda la información de enrutamiento. Los enrutadores aprenden la información de enrutamiento entre sí para dominar la topología de toda la red. Este tipo de protocolo de enrutamiento se denomina protocolo de enrutamiento por vector de distancia. transmitir su propia información de estado de enlace, aprender la información de enrutamiento de toda la red a través del aprendizaje mutuo y luego calcular la mejor ruta de reenvío. Este tipo de protocolo de enrutamiento se denomina protocolo de enrutamiento de estado de enlace.
Dado que el enrutador necesita realizar una gran cantidad de trabajo de cálculo de ruta, la capacidad de funcionamiento del procesador general determina directamente su rendimiento. Por supuesto, este juicio todavía se aplica a los enrutadores de gama media a baja, porque los enrutadores de gama alta a menudo adoptan diseños de arquitectura de sistema de procesamiento distribuido.
(3) Tecnología de conmutación de tres capas
La publicidad de la tecnología de tres capas en los últimos años ha hecho que le hormigueen los oídos y la gente grita sobre la tecnología de tres capas en todas partes. La gente dice que esto es muy En cuanto a las nuevas tecnologías, algunas personas dicen que la conmutación de Capa 3 es solo una pila de enrutadores y conmutadores de Capa 2, y no hay nada nuevo en ello. ¿Es este realmente el caso? Primero veamos el proceso de trabajo de un conmutador de capa 3 a través de una red simple.
La conexión en red es relativamente sencilla
Equipo que utiliza IP A---------------------Switch de capa 3 --- ---------------------Dispositivo B usando IP
Por ejemplo, si A quiere enviar datos a B y se conoce la IP de destino, luego A usa la máscara de subred para obtener la dirección de red y determina si la IP de destino está en el mismo segmento de red que él.
Si están en el mismo segmento de red pero no conocen la dirección MAC requerida para reenviar los datos, A envía una solicitud ARP y B devuelve su dirección MAC. A usa esta MAC para encapsular el paquete de datos y. lo envía al conmutador Habilite el módulo de conmutación de capa 2, busque en la tabla de direcciones MAC y reenvíe el paquete de datos al puerto correspondiente.
Si la dirección IP de destino no está en el mismo segmento de red, entonces A quiere comunicarse con B. Si no hay una entrada de dirección MAC correspondiente en la entrada de caché de flujo, se enviará el primer paquete de datos normal. a una dirección faltante. Puerta de enlace provincial. Esta puerta de enlace predeterminada generalmente se configura en el sistema operativo y corresponde al módulo de enrutamiento de tercera capa. Por lo tanto, se puede ver que para datos que no son la misma subred, la dirección MAC de la puerta de enlace predeterminada. primero se coloca en la tabla MAC; luego, cuando el módulo de capa 3 recibe este paquete de datos, consulta la tabla de enrutamiento para determinar la ruta a B y construye un nuevo encabezado de trama con la dirección MAC de la puerta de enlace predeterminada como la dirección MAC de origen; y la dirección MAC del host B como dirección MAC de destino. A través de un determinado mecanismo de activación de identificación, se establece la relación correspondiente entre las direcciones MAC y los puertos de reenvío de los hosts A y B y se registra la tabla de entrada de caché entrante. En el futuro, se registran los datos de A a B. se entregará directamente a Se completa el módulo de conmutación de capa 2. Esto se conoce comúnmente como enrutamiento una vez y reenvío múltiples veces.
Lo anterior es un resumen simple del proceso de trabajo del conmutador de tres capas. Podemos ver las características de la conmutación de tres capas:
El reenvío de datos de alta velocidad es. logrado combinando hardware.
Esta no es una simple superposición de conmutadores y enrutadores de capa 2. El módulo de enrutamiento de capa 3 se superpone directamente al bus de plano posterior de alta velocidad de la conmutación de capa 2, rompiendo el límite de velocidad de interfaz de los enrutadores tradicionales. y la velocidad puede alcanzar varios diez Gbit/s. Contando el ancho de banda del backplane, estos son dos parámetros importantes para el rendimiento del switch de Capa 3.
El software de enrutamiento simple simplifica el proceso de enrutamiento.
La mayor parte del reenvío de datos, excepto la selección de ruta necesaria, que es manejada por el software de enrutamiento, se reenvía a alta velocidad mediante el módulo de segunda capa. La mayor parte del software de enrutamiento se procesa y se optimiza de manera eficiente. software, y no es una simple copia del software del enrutador.
Conclusión
Los conmutadores de capa 2 se utilizan en redes de área local pequeñas. No hace falta decir que en las LAN pequeñas, los paquetes de difusión tienen poco impacto. La función de conmutación rápida, los múltiples puertos de acceso y el bajo precio de los conmutadores de capa 2 proporcionan una solución completa para los usuarios de redes pequeñas.
La ventaja del enrutador es que tiene tipos de interfaz ricos, admite potentes funciones de tres capas y tiene potentes capacidades de enrutamiento. Es adecuado para enrutar entre redes grandes. Su ventaja radica en seleccionar la mejor ruta. , compartir carga y seleccionar enlaces. La copia de seguridad y el intercambio de información de enrutamiento con otras redes son funciones de un enrutador.
La función más importante de un conmutador de Capa 3 es acelerar el reenvío rápido de datos dentro de una gran red de área local. La adición de la función de enrutamiento también sirve para este propósito. Si una red grande se divide en LAN pequeñas según departamentos, regiones, etc., esto generará una gran cantidad de visitas a Internet. El simple uso de un conmutador de Capa 2 no puede lograr visitas a Internet si simplemente usa un enrutador; número limitado de interfaces y La lenta velocidad de reenvío del enrutamiento limitará la velocidad y la escala de la red, por lo que el uso de conmutadores de Capa 3 de reenvío rápido con funciones de enrutamiento se convierte en la primera opción.
En términos generales, en una red con un gran tráfico de datos de intranet y requisitos de reenvío y respuesta rápidos, si se utilizan todos los conmutadores de Capa 3 para realizar este trabajo, los conmutadores de Capa 3 se sobrecargarán y la velocidad de respuesta será Es una buena estrategia de red dejar el enrutamiento entre redes al enrutador y aprovechar al máximo las ventajas de los diferentes dispositivos. Por supuesto, la premisa es que los bolsillos del cliente son profundos, de lo contrario deberían conformarse con el segundo mejor. Deje que el interruptor de tres capas también sirva como interconexión a Internet.