Сетевые коммутаторы работают на уровне 2 (канал передачи данных) модели OSI, а сетевые маршрутизаторы работают на уровне 3 (сеть). Это различие приводит к путанице в определении и назначении коммутатора уровня 3, также называемого многоуровневым коммутатором.
Что такое коммутатор уровня 3?
Коммутатор уровня 3 - это специализированное аппаратное устройство, используемое для сетевой маршрутизации. Коммутаторы уровня 3 технически имеют много общего с типичными маршрутизаторами, и не только по внешнему виду. Оба могут поддерживать одни и те же протоколы маршрутизации, проверять входящие пакеты и принимать решения о динамической маршрутизации на основе внутренних адресов источника и назначения.
Одно из основных преимуществ коммутатора уровня 3 по сравнению с маршрутизатором заключается в том, как выполняются решения о маршрутизации. Коммутаторы уровня 3 с меньшей вероятностью будут испытывать задержку в сети, поскольку пакеты не должны выполнять дополнительные шаги через маршрутизатор.
Назначение коммутаторов уровня 3
Коммутаторы уровня 3 были задуманы как способ улучшить производительность сетевой маршрутизации в крупных локальных сетях, таких как корпоративные интрасети.
Основное различие между коммутаторами 3-го уровня и маршрутизаторами заключается во внутреннем аппаратном обеспечении. Аппаратное обеспечение внутри коммутатора уровня 3 сочетает в себе аппаратное обеспечение типичных коммутаторов и маршрутизаторов, заменяя часть программной логики маршрутизатора аппаратными средствами на основе интегральных схем, чтобы обеспечить лучшую производительность для локальных сетей.
Кроме того, будучи разработанным для использования во внутренних сетях, коммутатор уровня 3 обычно не имеет портов WAN и функций глобальной сети, которые предлагает стандартный маршрутизатор.
Эти коммутаторы чаще всего используются для поддержки маршрутизации между виртуальными локальными сетями. Преимущества коммутаторов уровня 3 для сетей VLAN включают:
- Уменьшает объем широковещательного трафика.
- Упрощенное управление безопасностью.
- Улучшенная изоляция неисправностей.
Как работают коммутаторы уровня 3
Типичный коммутатор динамически маршрутизирует трафик между отдельными физическими портами в соответствии с физическими адресами (MAC-адресами) подключенных устройств. Коммутаторы уровня 3 используют эту возможность при управлении трафиком в локальной сети.
Они также расширяют этот процесс обработки трафика, используя информацию об IP-адресах для принятия решений о маршрутизации при управлении трафиком между локальными сетями. Напротив, коммутаторы уровня 4 также учитывают номера портов TCP или UDP.
Использование коммутатора уровня 3 с VLAN
Каждая виртуальная локальная сеть должна быть введена и сопоставлена с портами на коммутаторе. Также необходимо указать параметры маршрутизации для каждого интерфейса VLAN.
Некоторые коммутаторы уровня 3 реализуют поддержку DHCP, которую можно использовать для автоматического назначения IP-адресов устройствам в VLAN. В качестве альтернативы можно использовать внешний DHCP-сервер или статические IP-адреса, настроенные отдельно.
Большинство домашних сетей не используют виртуальные локальные сети.
Проблемы с коммутаторами уровня 3
Коммутаторы уровня 3 стоят больше, чем обычные коммутаторы, но меньше, чем маршрутизаторы. Настройка и администрирование этих коммутаторов и сетей VLAN также требует дополнительных усилий.
Применения коммутаторов уровня 3 ограничены средами интрасети с достаточно большим количеством подсетей устройств и трафиком. Домашние сети обычно бесполезны для этих устройств. Не имея функциональности WAN, коммутаторы уровня 3 не могут заменить маршрутизаторы.
Именование этих коммутаторов происходит от концепций модели OSI, где уровень 3 известен как сетевой уровень. Однако эта теоретическая модель плохо различает практические различия между отраслевыми продуктами. Название вызвало много путаницы на рынке.
