آیا سوئیچ لایه سه می‌تواند جایگزین روتر در شبکه باشد؟
عملکرد سوئیچ لایه ۳ و روتر به منظور مسیریابی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حساب به نظر شما آیا می‌توان سوئیچ لایه سه را جایگزین روتر در شبکه کرد؟ نگران نباشید، در ادامه این موضوع را بررسی می‌کنیم. با ما باشید.
بررسی عملکرد دقیق سوئیچ شبکه
زمانی که سوئیچ شبکه داده‌ها را دریافت می‌کند، در مرحله اول ابتدا آدرس مک مقصد را بررسی کرده و سپس این داده را از رابط به جایی که مقصد میزبان قرار گرفته ارسال می‌کند. خود سوئیچ می‌تواند به صورت خودکار این عملکرد را تشخیص دهد، چرا؟ به این خاطر که جدول مک آدرس درون سوئیچ قرار گرفته است.
از طرفی جدول مک آدرس تمامی اطلاعات مرتبط با مک آدرس‌های هر سوئیچ را در خودش ثبت می‌کند. در این فرآیند زمانی که باید یک فریم داده ارسال شود، ابتدا سوئیچ جدول مک آدرس را برای پیدا کردن مقصد مورد نظر جستجو می‌کند. این کار به دلیل شناسایی پورت سوئیچی است که آدرس مک جستجو شده به آن متصل شده است. در نهایت هم سوئیچ با استفاده از همین پورت داده‌ها را ارسال می‌کند.
- فراموش نکنید که خود سوئیچ با توجه به مک آدرس منبع، مسیریابی بین آدرس و پورت سوئیچ را برقرار می‌کند و در نهایت آن را درون جدول مک آدرس قرار می‌دهد.
- سوئیچ مک آدرس مقصد را با مک آدرس تعیین شده مقایسه می‌کند و در نهایت تشخیص می‌دهد که باید با استفاده از کدام پورت فریم‌های داده‌ای را ارسال کند.
- اگر که به هر دلیلی آدرس مک مقصد در جدول مک وجود نداشته باشد، سوئیچ بسته مورد نظر را به تمامی پورت‌ها ارسال می‌کند. این فرآیند با نام Flooding شناخته می‌شود.
- همچنین بد نیست بدانید که فریم‌های broadcast و multicast به تمامی پورت‌ها ارسال می‌شوند.
سوئیچ لایه سه در مقابل سوئیچ لایه دو
همان طور که ممکن است بدانید، لایه سوم سوئیچ در لایه سوم یک OSI هفت لایه‌ای شبکه قرار دارد، لایه شبکه با استفاده از اطلاعات سربرگ بسته‌های IP در پروتکل لایه سه، علامت‌گذاری داده‌های جریان سرویس را انجام می‌دهد. همچنین جریان سرویس‌هایی که علامت یکسانی دارند به لایه دوم دیتا لینک منتقل می‌شوند. در نهایت این فرآیند باعث می‌شود که مسیری بین آدرس IP منبع و آدرس IP مقصد شکل بگیرد.
این مسیر از لایه دوم یعنی لایه لینک عبور می‌کند. با استفاده از این مسیر دیگر نیازی نیست که لایه سوم سوئیچ بسته‌های داده‌های دریافت شده را هر بار برای تعریف مسیر بازگشایی کند. در عوض باید به صورت مستقیم داده‌ها را ارسال کند و در نتیجه آن جریان داده‌ای را مبادله کند.
از ویژگی‌های مبادله‌ای لایه سه می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- فرآیند ارسال با سرعت داده‌ها توسط مجموعه‌ای از سخت‌افزارها شناسایی می‌شوند.
- اینجا خبری از یک ترکیب ساده سوئیچ‌های لایه دو و روترها نیست. ماژول‌های مسیریابی لایه سه به صورت کاملا مستقیم بر روی گذرگاه سرعت بالای لایه دو سوئیچ قرار می‌گیرند. این کار باعث می‌شود که محدودیت نرخ رابط‌های سنتی از بین برود و در نتیجه سرعت آن حتی به ده‌ها گیگابایت بر ثانیه هم برسد. با شمارش پهنای باند گذرگاه می‌توانیم به این دو پارامتر حیاتی برای عملکرد سوئیچ لایه سه برسیم.
- نرم‌افزار فشرده مسیریابی به منظور ساده کردن فرآیند مسیریابی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- علاوه بر این‌ها، بیشتر فرآیند ارسال داده‌ها، به جز مسیرهای انتخابی ضروری، توسط نرم‌افزار مسیریابی مدیریت می‌شود. همچنین این داده‌ها توسط ماژول لایه دو و با سرعت بالا ارسال می‌شوند. از طرفی اغلب برنامه‌های مسیریابی نرم‌افزارهای پردازش و بهینه‌سازی هستند، نه اینکه تنها برای کپی برنامه در روتر استفاده شوند!
به طور خلاصه می‌توان اینطور گفت که:
سوئیچ لایه دو مبتنی بر مک آدرس‌هاست. در حالی که سوئیچ لایه سه، با عملکرد VLAN و سوئیچینگ و مسیریابی بر پایه IP میباشد.
سوئیچ لایه سه در مقایسه با روتر
با اینکه روتر یک دستگاه لایه سه است، اما با این حال سوئیچ می‌تواند در آن واحد هم در لایه سه و هم در لایه دو به صورت کاملا همزمان کار کند.
در واقع بهتر است بگوییم که هنوز هم تفاوت‌های چشمگیری بین سوئیچ لایه سه و روتر وجود دارد. در ادامه این تفاوت‌ها را بررسی می‌کنیم:
عملکردهای اساسی/اصلی کاملا متفاوت هستند
با اینکه هم سوئیچ لایه سه و هم روترها هر دو قابلیت مسیریابی دارند، اما این حال نمی‌توانید آن‌ها را برابر بدانید.
روترها علاوه بر اینکه قابلیت مسیریابی دارند، در کنارش قابلیت‌های اضافه‌تری برای پورت‌های سوئیچ و همچنین سخت‌افزارهای فایروال دارند. به طور کلی هدف روترها این است که دستگاه‌ها را کاربردی‌تر کنند و بتوانند عملکرد بهینه‌ای داشته باشند.
این موضوع در مورد سوئیچ لایه سه سیسکو هم صدق می‌کند. با اینکه عملکرد اصلی اینجا مبادله داده‌هاست، اما با این حال هنوز هم با یک سوئیچی که قابلیت‌های مسیریابی را در خود دارد سر و کار داریم.
سوئیچ لایه سه علاوه بر قابلیت مبادله داده، قابلیت مسیریابی و ارسال داده‌ها را هم دارد. اما باز هم مبادله داده‌ها به عنوان قابلیت اصلی آن شناخته می‌شود.
در حالی که سوئیچ تنها امکان مسیریابی و ارسال داده‌ها را در خود دارد – در واقع این دو عملکرد به عنوان قابلیت‌های اصلی یک روتر شناخته می‌شوند.
محیط اجرایی این دو ابزار کاملا متفاوت است
عملکرد مسیریابی سوئیچ لایه سه اساسا فرآیند ساده‌ای است. به این خاطر که اینجا تنها با یک اتصال LAN مواجه هستید.
ویژگی‌هایی که در سوئیچ می‌بینید پیچیدگی کمتری نسبت به روتر دارند. هدف اصلی سوئیچ این است که بتواند در فضای لوکال شبکه با سرعت بالا مبادله داده‌ها را انجام دهد. در نتیجه به دنبال این است تا بتواند ویژگی‌های کاربردی مبادله داده‌ها را در فضای لوکال شبکه فراهم کند.
قضیه برای روتر کمی متفاوت است. با اینکه روتر برای برقراری ارتباط بین LANها مناسب است، اما بیشتر اوقات برای ایجاد اتصال بین انواع مختلف شبکه استفاده می‌شود.
به عنوان مثال ارتباط بین یک LAN و ناحیه شبکه Wide، یا حتی ارتباط بین شبکه‌های پروتکل‌های مختلف. مزیت‌های این مدل ارتباط در انتخاب بهترین مسیر، اشتراک گذاری بار کاری، بک آپ لینک و مبادله اطلاعات مسیریابی خلاصه می‌شود.
علاوه بر این‌ها، برای اتصال به انواع مختلف شبکه، روترها رابط‌های غنی و مختلفی دارند. در حالی که در سوئیچ لایه سه تنها یک مدل یکسان رابط LAN دارید. مدلی که بسیار هم ساده است.
روتر و سوئیچ لایه سه، دارای اجرا و تحقق فنی متفاوتی میباشد
بین عملیات سوئیچینگ بسته‌ها در روتر و سوئیچ لایه سه تفاوت‌های فاحش و چشمگیری وجود دارد. فراموش نکنید که روترها عموما بر پایه پردازنده‌های شبکه یا موتورهای چند هسته‌ای مسیریابی، عملیات سوئیچینگ بسته‌ها را انجام می‌دهند.
این در حالی است که سوئیچ لایه سه این کار را با استفاده از سخت‌افزار انجام می‌دهد. بعد از اینکه سوئیچ لایه سه یک بسته را از طریق مسیر مشخص شده به صفحه کنترل ارسال کرد، یک آدرس مک و IP در جدول مشخص می‌کند.
این آدرس‌ها برای شناسایی مسیر در سری‌های بعدی است. در نتیجه زمانی که داده‌های یکسانی ارسال شوند، از این جدول استفاده می‌شود. در واقع به جای اینکه مجدد صفحه کنترل را بررسی کنید می‌توانید به راحتی با جستجوی جدول به آدرس مورد نظرتان برسید.
سوئیچ لایه سه فرآیند ارسال داده‌ها را توسعه داده است
همان طور که می‌دانید جستجوی مسیریابی سوئیچ لایه سه به منظور برقراری یک جریان داده است. اینجا از تکنولوژی کش استفاده می‌شود و از همه مهم‌تر پیاده‌سازی آن با استفاده از فناوری ASIC بسیار ساده است.
بنابراین با استفاده از آن می‌توانید به راحتی در هزینه‌ها صرفه‌جویی کنید و از همه مهم‌تر به سرعت بالایی در ارسال داده‌ها برسید.
ارسالی که توسط روترها انجام می‌شود طولانی‌ترین متد موجود است و از طرفی پیاده‌سازی آن هم کمی پیچیده و دشوار است.
همچنین عموما به وسیله تجهیزات و پردازنده‌های گران قیمت قابل پیاده‌سازی است. علاوه بر این‌ها تعداد جدول‌ها هم بسیار زیاد است – در نتیجه هزینه آن هم نسبت به متد دیگر بیشتر خواهد بود.
نتیجه‌گیری
سوئیچ‌های لایه دو در فضای لوکال شبکه‌های کوچک استفاده می‌شوند. در چنین فضایی بسته‌های برادکست کمترین تاثیر را دارند. از طرفی عملکرد سریع سوئیچینگ، پورت‌های دسترسی چندتایی و همچنین هزینه کمتر سوئیچ‌های لایه دو را به راه حلی ایده‌آل برای شبکه‌های لوکال کوچک تبدیل کرده‌اند.
مهم‌ترین ویژگی و عملکرد سوئیچ‌های لایه سه ارسال سریع داده‌ها در شبکه‌های بزرگ لوکال است. این نتیجه‌ای است که با قابلیت مسیریابی سوئیچ میسر می‌شود.
همچنین اگر که شبکه مورد نظر را به چندین بخش کوچک‌تر تقسیم کنید – ناحیه، منطقه، بخش و … – باعث می‌شود که بازدیدهای درون شبکه‌ای بیشتر شود. اینجا نمی‌توانید برای ایجاد تعادل تنها از یک سوئیچ لایه دو استفاده کنید. این همان اتفاقی است که در روتر هم می‌افتد.
روتر به دلیل محدودیتی که در تعداد رابط‌ها و همچنین سرعت پایین ارسال داده‌ها دارد، سرعت و مقیاس شبکه اصلی را نیز محدود می‌کند.
اینجا می‌توانید با استفاده از یک سوئیچ لایه سه به راحتی این محدودیت‌ها را از بین ببرید و به سرعت ایده‌آل ارسال داده‌ها دسترسی پیدا کنید. چیزی که در یک شبکه بزرگ به کارتان می‌آید. به همین دلیل است که می‌توانید در چنین شرایطی از یک سوئیچ لایه سه استفاده کنید.
