Menü

Alles über Layer 2- und Layer 3-Switches im Netzwerksystem

  • Haupt
  • Andere
  • Alles über Layer 2- und Layer 3-Switches im Netzwerksystem

all about layer 2 layer 3 switches networking system

Versuchen Sie Unser Instrument, Um Probleme Zu Beseitigen

Unterschied zwischen Layer 2- und Layer 3-Switches im Computernetzwerksystem:

In diesem Networking-Schulungsreihe für Anfänger In unserem vorherigen Tutorial wurden wir darüber informiert Subnetz- und Netzwerkklassen im Detail.

beste Arbeitszeittabellen-App für mehrere Mitarbeiter

Wir werden die verschiedenen Funktionen und Anwendungen von Switches auf Schicht 2 und Schicht 3 des OSI-Referenzmodells kennenlernen.

Wir werden hier die grundlegenden Unterschiede zwischen der Arbeitsweise von Layer-2- und Layer-3-Schaltern untersuchen.

Das Grundkonzept, das die Arbeitsweise zwischen beiden Switch-Typen verzweigt, besteht darin, dass die Layer-2-Switches das Datenpaket an einen vordefinierten Switch-Port senden, der auf der MAC-Adresse des Zielhosts basiert.

Schicht 2 und Schicht 3 Schalter (2)

Es gibt keinen Routing-Algorithmus, dem diese Switch-Typen folgen. Während die Layer-3-Switches dem Routing-Algorithmus folgen und die Datenpakete für den nächsten definierten Hop bestimmt sind und der Zielhost auf der definierten IP-Adresse am Ende des Empfängers verwurzelt ist.

Wir werden auch untersuchen, wie diese Schalter den meilenweit voneinander entfernten Softwaretestern beim Senden und Empfangen eines Softwaretools helfen.

Was du lernen wirst:

Layer-2-Schalter

Aus der obigen Einführung zu beiden Schichtschaltern ergibt sich für uns eine interessante Frage. Wenn die Switches auf Schicht 2 keiner Routing-Tabelle folgen, erfahren sie, wie sie die MAC-Adresse (eindeutige Adresse eines Computers wie) erfahren 3C-95-09-9C-21-G2 ) des nächsten Hopfens?

Die Antwort ist, dass es dies tun wird, indem es dem als ARP bekannten Adressauflösungsprotokoll folgt.

Dieses Protokoll funktioniert wie folgt:

Wir haben das Beispiel eines Netzwerks genommen, in dem ein Switch mit vier Hostgeräten verbunden ist, die als PC1, PC2, PC3 und PC4 bekannt sind. Jetzt möchte PC1 zum ersten Mal ein Datenpaket an PC2 senden.

Obwohl PC1 die IP-Adresse von PC2 kennt, während diese zum ersten Mal kommunizieren, kennt sie die MAC-Adresse (Hardware) des Empfangshosts nicht. Somit verwendet PC1 einen ARP, um die MAC-Adresse von PC2 zu ermitteln.

Der Switch sendet die ARP-Anforderung an alle Ports mit Ausnahme des Ports, an den PC1 angeschlossen ist. Wenn PC2 die ARP-Anfrage empfängt, antwortet er mit einer ARP-Antwortnachricht mit seiner MAC-Adresse. PC2 sammelt auch die MAC-Adresse von PC1.

Daher lernt der Switch durch den obigen Hin- und Her-Nachrichtenfluss, welche MAC-Adressen welchen Ports zugewiesen sind. Wenn PC2 seine MAC-Adresse in der ARP-Antwortnachricht sendet, sammelt der Switch nun die MAC-Adresse von PC2 und legt sie in seiner MAC-Adresstabelle ab.

Es speichert auch die MAC-Adresse von PC1 in der Adresstabelle, wie sie von PC1 gesendet wurde, um mit der ARP-Anforderungsnachricht zu wechseln. Von nun an sucht der Switch immer dann, wenn PC1 Daten an PC2 senden möchte, einfach in seiner Tabelle nach und leitet sie an den Zielport von PC2 weiter.

Auf diese Weise behält der Switch weiterhin die Hardwareadresse jedes Verbindungshosts bei.

Layer-2-Switches, die den Host verbinden

Kollisions- und Broadcast-Domäne

Eine Kollision kann beim Layer-2-Switching auftreten, bei dem zwei oder mehr Hosts versuchen, im gleichen Zeitintervall auf derselben Netzwerkverbindung zu kommunizieren.

Die Netzwerkeffizienz wird hier abnehmen, da der Datenrahmen kollidiert und wir sie erneut senden müssen. Jeder Port in einem Switch liegt jedoch im Allgemeinen in einer unterschiedlichen Kollisionsdomäne. Die Domäne, die zum Weiterleiten aller Arten von Broadcast-Nachrichten verwendet wird, wird als Broadcast-Domäne bezeichnet.

Alle Layer-2-Geräte einschließlich Switches werden in der identischen Broadcast-Domäne angezeigt.

VLAN

Um das Problem der Kollisions- und Broadcast-Domäne zu lösen, wird die VLAN-Technik in das Computernetzwerksystem eingeführt.

Virtual Local Area Network, allgemein als VLAN bekannt, ist ein logischer Satz von Endgeräten, die in der identischen Gruppe der Broadcast-Domäne liegen. Die VLAN-Konfiguration erfolgt auf Switch-Ebene über verschiedene Schnittstellen. Verschiedene Switches können unterschiedliche oder dieselbe VLAN-Konfiguration haben und je nach Bedarf eines Netzwerks eingerichtet werden.

Die Hosts, die mit zwei oder mehr verschiedenen Switches verbunden sind, können innerhalb desselben VLANs verbunden werden, auch wenn sie nicht physisch verbunden sind, da sich das VLAN als virtuelles LAN-Netzwerk verhält. Daher können Hosts, die mit verschiedenen Switches verbunden sind, dieselbe Broadcast-Domäne gemeinsam nutzen.

Nehmen wir zum besseren Verständnis der Verwendung von VLAN das Beispiel eines Beispielnetzwerks, in dem eines VLAN verwendet und das andere kein VLAN verwendet.

Die folgende Netzwerktopologie verwendet keine VLAN-Technik:

Netzwerktopologie ohne VLAN-Technik.

Ohne VLAN erreicht die von Host 1 gesendete Broadcast-Nachricht alle Netzwerkkomponenten des Netzwerks.

Durch die Verwendung von VLAN und die Konfiguration von VLAN in beiden Switches des Netzwerks durch Hinzufügen einer Schnittstellenkarte mit den Namen Fast Ethernet 0 und Fast Ethernet 1, im Allgemeinen als Fa0 / 0 bezeichnet, in zwei verschiedenen VLAN-Netzwerken wird eine Broadcast-Nachricht von Host 1 nur an gesendet Host 2.

Dies geschieht während der Konfiguration, und nur Host 1 und Host 2 werden unter demselben VLAN-Satz definiert, während die anderen Komponenten Mitglied eines anderen VLAN-Netzwerks sind.

Hierbei ist zu beachten, dass mit Layer-2-Switches Host-Geräten nur den Host desselben VLANs erreichen können. Um das Host-Gerät eines anderen Netzwerks zu erreichen, ist der Layer-3-Switch oder -Router erforderlich.

Unit Test gegen Integrationstest gegen Funktionstest

VLAN-Netzwerke sind hochsichere Netzwerke, da aufgrund ihrer Art der Konfiguration vertrauliche Dokumente oder Dateien über zwei vordefinierte Hosts desselben VLANs gesendet werden können, die nicht physisch verbunden sind.

Der Broadcast-Verkehr wird auch dadurch verwaltet, da die Nachricht nur an den Satz definierter VLANs und nicht an alle im Netzwerk gesendet und empfangen wird.

Das Diagramm eines Netzwerks mit VLAN ist unten dargestellt:

Netzwerk mit VLAN-Technik

Zugangs- und Amtsleitungsports

An den Switch-Ports werden verschiedene Arten von Konfigurationen vorgenommen. Um auf ein einzelnes VLAN-Netzwerk zugreifen zu können, weisen wir diesem VLAN einen Zugriffsport zu.

Zugriffsports werden verwendet, wenn nur Host-Endgeräte für ein bestimmtes VLAN-Netzwerk konfiguriert werden müssen.

Für den Zugriff auf mehr als einen Switch und verschiedene VLANs wurde die Schnittstelle dem Trunk-Port des Switch zugewiesen. Der LKW-Hafen ist intelligent genug, um den Verkehr mehrerer VLANs zu tragen.

VLAN konfigurieren

  • Um das VLAN auf dem Switch zu konfigurieren, aktivieren Sie zunächst den IOS-Modus im Switch.
  • Der Befehl zum Erstellen eines VLAN befindet sich im Konfigurationsmodus VLAN NUMBER, d. H. Switch (config) # VLAN 10.
  • Mit einem Schnittstellenbefehl können wir den Fast-Ethernet-Port unter VLAN zuordnen.
  • Mithilfe der Befehlszeile für den Switchport-Zugriff können wir jetzt festlegen, dass die Schnittstelle ein Zugriffsmodus ist.
  • Der nächste Befehl weist dem Switch-Port-Zugriffsmodus die VLAN-NUMMER zu.

Das Beispiel einer Befehlsreihe lautet wie folgt:

Switch(config) #vlan 10 Switch(config-vlan) #exit Switch(config) #int fa0/1 Switch(config-if) #switchport mode access Switch(config-if) #switchport access vlan 10

Aus der obigen Reihe von Befehlen geht hervor, dass VLAN 10 erstellt und der fa0 / 1-Port des Switches in VLAN 10 verschoben wird.

  • Der Befehl switchport access mode kann nur einem einzelnen VLAN zugewiesen werden. Zum Konfigurieren mehrerer VLANs wird der Befehl switchport trunk mode interface verwendet, da er den Datenverkehr mehrerer VLANs übertragen kann.

Merkmale von Layer-2-Switches

Nachfolgend sind die verschiedenen Funktionen von Layer-2-Switches aufgeführt.

Welches der folgenden Programme bietet ein Remote-Programm, das wie eine lokale Anwendung aussieht und sich anfühlt?
  • Der Layer-2-Switch fungiert als Netzwerkbrücke, die verschiedene Endgeräte eines Computernetzwerksystems auf einer einzigen Plattform verbindet. Sie können Daten in LAN-Netzwerken sehr schnell und kompetent von der Quelle zum Zielende transportieren.
  • Layer-2-Switches führen die Switching-Funktion aus, um die Datenrahmen von der Quelle zu einem Zielende neu anzuordnen, indem sie die MAC-Adresse des Zielknotens aus der Adresstabelle des Switch lernen.
  • Die MAC-Adresstabelle liefert die eindeutige Adresse jedes Geräts der Schicht 2, auf deren Grundlage sie die Endgeräte und den Knoten identifizieren kann, auf dem die Daten geliefert werden sollen.
  • Der Layer-2-Switch teilt ein umfangreiches, kompliziertes LAN-Netzwerk in kleine VLAN-Netzwerke auf.
  • Durch die Konfiguration mehrerer VLANs in einem riesigen LAN-Netzwerk wird die Umschaltung schneller, da keine physische Verbindung besteht.

Anwendungen von Layer-2-Switches

Im Folgenden sind die verschiedenen Anwendungen von Layer-2-Switches aufgeführt.

  • Über Layer-2-Switches können wir Datenrahmen problemlos von der Quelle an das Ziel senden, das sich im selben VLAN befindet, ohne physisch verbunden zu sein oder sich am selben Standort zu befinden.
  • Auf diese Weise können die Server eines Softwareunternehmens zentral an einem Standort platziert werden, und die an den anderen Standorten verteilten Clients können problemlos und ohne Latenz auf die Daten zugreifen und so Serverkosten und -zeit sparen.
  • Unternehmen können interne Kommunikation herstellen, indem sie die Hosts im selben VLAN mithilfe dieser Switch-Typen konfigurieren, ohne dass eine Internetverbindung erforderlich ist.
  • Softwaretester verwenden diese Switches auch zum Freigeben ihres Tools, indem sie es zentral an einem Serverstandort aufbewahren. Der andere Server kann auf sie zugreifen, indem er weit voneinander entfernt und nicht physisch verbunden ist, indem alle im selben VLAN des Netzwerksystems konfiguriert werden.

Layer-3-Schalter

Der Layer-2-Switch schlägt fehl, wenn die Daten zwischen verschiedenen LANs oder VLANs übertragen werden müssen.

Hier kommen die Layer-3-Switches ins Spiel, da die Technik, mit der die Datenpakete zum Ziel geleitet werden, IP-Adressen und Subnetze verwendet.

Die Layer-3-Switches arbeiten auf der 3. Schicht des OSI-Referenzmodells und führen das Routing von Datenpaketen mithilfe von IP-Adressen durch. Sie haben eine schnellere Schaltgeschwindigkeit als die Layer-2-Schalter.

Sie sind sogar schneller als die herkömmlichen Router, da sie das Routing von Datenpaketen ohne zusätzliche Hops durchführen, was zu einer besseren Leistung führt. Aufgrund der Funktionalität dieser Routing-Technik in den Layer-3-Switches werden sie für den Netzwerkaufbau von Inter- und Intra-Netzwerken implementiert.

Um die Funktionen von Layer-3-Switches zu verstehen, müssen wir zuerst das Konzept des Routings verstehen.

Das Layer-3-Gerät am Quellende betrachtet zunächst seine Routing-Tabelle, die alle Informationen zu den Quell- und Ziel-IP-Adressen und der Subnetzmaske enthält.

Basierend auf den Informationen, die es aus der Routing-Tabelle sammelt, liefert es später das Datenpaket an das Ziel und kann die Daten weiter zwischen verschiedenen LAN-, MAN- und WAN-Netzwerken weiterleiten. Es folgt dem kürzesten und sichersten Weg, um Daten zwischen den Endgeräten zu liefern. Dies ist das Gesamtkonzept des Routings.

Verschiedene Netzwerke können durch STM-Verbindungen mit sehr hohen Bandbreiten und DS3-Verbindungen miteinander verbunden werden. Die Art der Konnektivität hängt von den verschiedenen Parametern des Netzwerks ab.

Merkmale von Layer-3-Switches

Die verschiedenen Funktionen von Layer-3-Switches sind nachstehend aufgeführt:

  • Es führt das statische Routing durch, um Daten zwischen verschiedenen VLANs zu übertragen. Während das Layer-2-Gerät nur Daten zwischen den Netzwerken desselben VLANs übertragen kann.
  • Es führt auch dynamisches Routing auf die gleiche Weise durch, wie es ein Router ausführt. Diese dynamische Routing-Technik ermöglicht es dem Switch, ein optimales Paket-Routing auszuführen.
  • Es bietet eine Reihe von mehreren Pfaden gemäß dem Echtzeitszenario des Netzwerks, um die Datenpakete zu liefern. Hier kann der Switch den am besten geeigneten Pfad zum Weiterleiten des Datenpakets auswählen. Die beliebtesten Routing-Techniken umfassen RIP und OSPF.
  • Die Switches können die IP-Adressinformationen erkennen, die in Richtung des Switches über den Datenverkehr geleitet werden.
  • Switches können QoS-Klassifizierungen abhängig von Subnetzen oder VLAN-Traffic-Tagging bereitstellen, anstatt den Switch-Port manuell zu konfigurieren, wie im Fall von Layer-2-Switches.
  • Sie benötigen mehr Leistung für den Betrieb und bieten Verbindungen mit höheren Bandbreiten zwischen den Switches, die fast mehr als 10 Gbit betragen.
  • Sie bieten hochsichere Pfade für den Datenaustausch. Dabei werden sie in solchen Fällen implementiert, in denen die Datensicherheit ein Hauptanliegen ist.
  • Die Funktionen, die mit Switches wie der 802.1x-Authentifizierung, der Loopback-Erkennung und der ARP-Überprüfung verbunden sind, machen die Verwendung in Fällen effizient, in denen eine sichere Datenübertragung unerlässlich ist.

Anwendungen von Layer-3-Switches

Nachfolgend sind die Anwendungen von Layer-3-Switches aufgeführt:

  • Es ist weit verbreitet in Rechenzentren und auf riesigen Campus wie Universitäten, wo es eine sehr große Anzahl von Computernetzwerken gibt. Aufgrund seiner Funktionen wie statisches und dynamisches Routing und seiner schnellen Schaltgeschwindigkeit als ein Router wird es in der LAN-Konnektivität für die Verbindung mehrerer VLAN- und LAN-Netzwerke verwendet.
  • Der Layer-3-Switch in Kombination mit einer Reihe von Layer-2-Switches unterstützt mehr Benutzer bei der Verbindung im Netzwerk, ohne dass ein zusätzlicher Layer-3-Switch und mehr Bandbreite implementiert werden müssen. Daher ist es in Universitäten und Kleinindustrien weit verbreitet. Wenn die Anzahl der Endbenutzer auf einer Netzwerkplattform zunimmt, kann das Netzwerk ohne Erweiterung des Netzwerks problemlos im selben laufenden Szenario untergebracht werden.
  • Somit kann der Layer-3-Switch problemlos mit Ressourcen mit hoher Bandbreite und Endbenutzeranwendungen umgehen, da er eine Bandbreite von 10 Gbit bietet.
  • Sie haben die Fähigkeiten, die überlasteten Router zu entlasten. Dies kann durch Konfigurieren eines Layer-3-Switches mit jeweils einem Hauptrouter in einem Weitverkehrsnetzwerkszenario erfolgen, sodass der Switch das gesamte VLAN-Routing auf lokaler Ebene verwalten kann.
  • Wenn Sie dem oben beschriebenen Szenario folgen, verbessert sich die Arbeitseffizienz des Routers und er kann speziell für WAN-Konnektivität (Long Distance) und Datenübertragung verwendet werden.
  • Ein Layer-3-Switch ist intelligent genug, um das Routing und die Verkehrssteuerung lokal verbundener Server und Endgeräte unter Verwendung seiner hohen Bandbreite zu verwalten. Daher verwenden die Unternehmen im Allgemeinen einen L-3-Switch, um ihre Überwachungsserver und Hostknoten in beliebigen NOC-Zentren eines Subsystems zu verbinden, die Teil eines großen Computernetzwerksystems sind.

Inter-VLAN-Routing am L-3-Switch

Das folgende Diagramm zeigt den Betrieb des Inter-VLAN-Routings mit dem Layer-3-Switch in Kombination mit dem L-2-Switch.

Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels durchgehen:

An einer Universität sind die PCs von Fakultäten, Mitarbeitern und Studenten über L-2- und L-3-Schalter in einem anderen Satz von VLANs verbunden.

Inter-VLAN-Routing am L-3-Switch

PC 1 eines Fakultäts-VLAN einer Universität möchte mit dem PC 2 eines anderen VLAN eines Mitarbeiters kommunizieren. Da beide Endgeräte über ein unterschiedliches VLAN verfügen, benötigen wir einen L-3-Switch, um die Daten von Host 1 zu Host 2 zu leiten.

Zunächst findet der L-2-Switch mithilfe des Hardwareteils der MAC-Adresstabelle den Zielhost. Anschließend wird die Zieladresse des Empfangshosts aus der MAC-Tabelle ermittelt. Danach führt der Layer-3-Switch den Switching- und Routing-Teil auf der Basis der IP-Adresse und der Subnetzmaske durch.

Es wird herausgefunden, dass PC1 mit dem Ziel-PC kommunizieren möchte, von welchem ​​der dort vorhandenen VLAN-Netzwerke. Sobald alle erforderlichen Informationen erfasst sind, wird die Verbindung zwischen ihnen hergestellt und die Daten vom Ende des Absenders an den Empfänger weitergeleitet.

Fazit

In diesem Tutorial haben wir die grundlegenden Funktionen und Anwendungen von Layer-2- und Layer-3-Switches anhand von Live-Beispielen und bildlicher Darstellung untersucht.

Wir haben gelernt, dass beide Switch-Typen sowohl einige Vor- als auch Nachteile haben, und je nach Art der Netzwerktopologien setzen wir den Switch-Typ im Netzwerk ein.

PREV Tutorial | NÄCHSTES Tutorial

Literatur-Empfehlungen

^