Уровни управляемых коммутаторов

Управляемые коммутаторы классифицируются на несколько уровней в соответствии с моделью OSI, предоставляя различные функциональные возможности в зависимости от уровня. Основные устройства — это коммутаторы первого (L1), второго (L2), третьего (L3) уровней, а также улучшенные коммутаторы L2+.

Два ключевых мифа об этом оборудовании

Есть два мифа, которые связаны с этим оборудованием. Нужно их развеять.

Пропускная способность L3 превосходит показатели L2

Этот миф не имеет под собой основания. Указанный выше параметр зависит не от уровня, основное здесь — используемое аппаратное и программное обеспечение. Устройства L2 и L3 часто обладают схожей пропускной способностью, определяемой исключительно их техническими характеристиками.

Коммутаторами L2 уже никто не пользуется, потому что все выбирают L3

Это утверждение неверно. Выбор между моделями L2 и L3 зависит от специфических требований сети, а также конкретных сложных задач, которые должно оборудование выполнять. L2 коммутаторы до сих пор широко используются во многих сетевых инфраструктурах за их эффективность и простоту в управлении трафиком.

Почему устройства называются L2, L3?

Наименования устройства в качестве L2, L3 происходят от OSI, где L2 соответствует канальному уровню, отвечающему за передачу данных в сегменте сети, применяя MAC-адреса. При этом L3 соответствует сетевому уровню, в котором устройства способны к маршрутизации, применяя IP-адреса, чтобы передавать данные от одного сегмента сети всем остальным.

В чем отличие L2 и L2+?

Основное различие между L2 и L2+ состоит в функциональных возможностях, доступных в L2+. К примеру, в последних часто предлагаются некоторые возможности маршрутизации или улучшенные функции безопасности, которые недоступны в стандартных L2. Этот вспомогательный функционал делает L2+ более гибкими и подходящими для определенных сценариев использования, где требуется более продвинутое управление трафиком.

Отличия коммутаторов 2 и 3 уровня

Подобные коммутаторы отличаются по функциональности и применению в сетях:

• Первые функционируют на канальном уровне OSI, пользуясь MAC-адресами, чтобы передавать данные, не выходя за рамки одного сегмента. Они обеспечивают эффективное управление отправкой и получением данных, фильтруют веб-трафик по MAC-адресам. Основной задачей L2 коммутаторов является увеличение доступной пропускной способности путем сегментирования сети на коллизионные домены.
• Работа вторых происходит на сетевом уровне, они маршрутизируют трафик от одного до другого IP-сегмента. Они применяют IP-адреса, чтобы определить место назначения данных и способны строить маршруты, оптимизируя поток данных в многосегментной сети. L3 коммутаторы имеют более сложный функционал, к примеру, та же динамическая маршрутизация или поддержка протоколов маршрутизации (например, OSPF, RIP), VLAN-маршрутизация.

Разница между L2 и L2+

L2+ являются улучшенной версией обычных L2-моделей, имеют ряд вспомогательного функционала, который традиционно ассоциируется с L3-моделями, но без полного набора опций по маршрутизации. Основное отличие L2+ от стандартных L2 заключается в поддержке некоторого функционала маршрутизации, управления трафиком. Здесь подразумевается статическая маршрутизация, поддержка многоадресной рассылки (Multicast), Voice VLAN и вспомогательные опции защиты, например, ARP и защита от IP-спуфинга.

L2+ являются неплохим выбором для сетей, где требуется управлять трафиком по IP, но не нужна полные функциональные возможности в сфере маршрутизации, предоставляемые L3.

Коммутаторы L1

Сетевое оборудование первого уровня (L1) относится к физическому уровню модели OSI. Это самый базовый уровень, включающий в себя все виды физических средств передачи данных:

• кабели (коаксиальные, витая пара, оптоволокно);
• повторители;
• хабы и иные устройства, которые применяются для передачи электро- и оптических сигналов без какой-либо обработки информации.

Коммутаторы L2

Устройства функционируют на канальном уровне OSI. Их задача — пересылка данных между устройствами в одном сегменте сети (или VLAN) на базе MAC-адресов. Они могут также поддерживать формирование VLAN (виртуальных локальных сетей) для сегментации сети. L2 не поддерживают маршрутизацию на базе IP-адресов, поскольку они не функционируют на сетевом уровне OSI.

Коммутаторы L3

Устройства работают с IP-адресами, предоставляя пользователю возможности как коммутатора, так и маршрутизатора. Кроме исполнения всего набора функций коммутатора L2, модели L3 могут маршрутизировать трафик между разными сегментами сети или VLAN, используя IP-адреса. Они поддерживают различные протоколы маршрутизации, к примеру, OSPF, EIGRP и др. Благодаря способности работать с IP-адресами, коммутаторы L3 могут эффективно управлять трафиком внутри сети, обеспечивая более эффективную и интеллектуальную маршрутизацию по сравнению с коммутаторами L2.

Коммутаторы L4

Коммутаторы L4 выходят за рамки традиционных уровней OSI, функционируя на транспортном уровне. Они способны идентифицировать, коммутировать и маршрутизировать веб-трафик на основе информации о портах TCP/UDP, что позволяет тоньше управлять трафиком, например, распределять нагрузку между серверами или делать приоритетней трафик некоторых приложений. Такое оборудование часто используется в сетях ЦОДов и высокопроизводительных вычислительных средах.

Особенности L1

Эти устройства функционируют на физическом уровне OSI. Они применяются, что передавать электрические сигналы или информацию без какой-либо обработки или фильтрации информации. Основные особенности оборудования:

• Простота и низкая стоимость. Они относительно дешевы и легки в эксплуатации, потому что не требуют сложной настройки.
• Отсутствие интеллектуальной функциональности. Хабы не анализируют или не занимаются обработкой данных, передаваемых через них, что может привести к коллизиям в сети при повышенной загруженности.
• Ограниченная производительность. Подключенные к L1 устройства делят общую пропускную способность, поэтому снижается качество сигнала в сети при увеличении числа подключений.

Особенности L2

L2 имеют следующие особенности:

• Устройства фильтруют и направляют трафик на базе MAC-адресов, уменьшая количество ненужного трафика. Такой подход позволяет разделять трафик на логически изолированные сегменты без необходимости разделять сеть физически.
• Высокая производительность. Если сравнивать с L1, L2 уменьшают коллизии и увеличивают пропускную способность, обеспечивая каждому подключению отдельную полосу пропускания.

Особенности L3

Эти коммутаторы объединяют функционал L2 с возможностями маршрутизации. Их особенности:

• Маршрутизация. L3 коммутаторы способны к маршрутизации трафика между разными IP-сегментами, оптимизируя общую производительность сети.
• Поддержка протоколов. Устройства применяют статическую и динамическую маршрутизацию с применением соответствующих протоколов, среди которых можно выделить: RIP, OSPF и BGP;
• Гибкость и масштабируемость. L3 становится отличным решением для серьёзных масштабных инфраструктур с повышенными требованиями взаимодействию с сетевым трафиком

Отличие L1, L2, L3

Отличие этих устройств состоит в сложности и функциональности, которую L1, L2, L3 предоставляют в ИТ-инфраструктуре:

• L1 предоставляют базовый функционал передачи данных, не занимаясь обработкой или анализом трафика.
• L2 коммутаторы добавляют возможности интеллектуальной коммутации на основе MAC-адресов, благодаря чему есть возможности по управлению трафиком в локальной сети. Они имеют и поддержку VLAN.
• L3 коммутаторы расширяют возможности L2 коммутаторов, добавляя функции маршрутизации для управления трафиком между разными сегментами на базе IP-адресов, благодаря чему есть возможность строить более сложные и масштабируемые структуры.

Особенности функционирования устройств

Функционирование коммутаторов разных уровней основывается на принципах модели OSI, которая описывает функционирование сетевых протоколов в семи уровнях. В контексте коммутаторов:

• L1 функционируют на физическом уровне, отправляя биты данных через сетевые кабели и всевозможные устройства без изменения или интерпретации этих данных. Их задача — обеспечить физическое соединение между устройствами.
• L2 функционируют на канальном уровне, применяя MAC-адреса для связи и фильтрации веб-трафика в пределах одного сегмента сети/VLAN. Они анализируют пришедшие кадры и решают, куда их переслать дальше, оптимизируя сетевое взаимодействие.
• L3 функционируют на сетевом уровне, способны к маршрутизации пакетов данных между разными сегментами на базе IP-адресов. За счёт этого они могут соединять различные подсети, гарантируя отправку данных между отдельным оборудованием, находящемся в различных частях сети.
• L4, хотя и не являются частью традиционной классификации по модели OSI, обеспечивают дополнительную функциональность, связанную с транспортным уровнем, включая управление сеансами, контроль за передачей данных, и распределение нагрузки на базе портов и сессий.

Каждый уровень добавляет новый слой интеллектуальной обработки и управления сетевым трафиком, благодаря чему операторы имеют возможности в сфере создания сложных структур.

Тестирования

Тестирование коммутаторов является критически важным процессом для обеспечения их производительности в конкретной ИТ-инфраструктуре. Процесс тестирования может включать:

• Функциональное тестирование. Проверка ключевого функционала устройства, например, способности правильно фильтровать и перенаправлять трафик.
• Тестирование производительности. Оценка возможностей устройства по обработке трафика на максимальной скорости с минимальными задержками и без потерь пакетов.
• Тестирование надежности. Имитация разных сетевых условий и сценариев использования для проверки стабильности и отказоустойчивости устройства.
• Безопасность. Проверка существующих функций безопасности, например, фильтрация, защита от атак и поддержка безопасных протоколов управления.
• Совместимость. Проверка того, работает ли устройство корректно в существующей ИТ-инфраструктуре и с иными сетевыми устройствами, не вызывает конфликтов или проблем с производительностью.

Специалисты ittelo.ru отлично знакомы со всеми особенностями современных коммутаторов различного типа, поэтому без труда смогут подобрать для вас оптимальный вариант, учитывая все требования и бюджет.