تفاوت سوئیچ های لایه 2 و 3 شبکه

در مفاهیم شبکه‌های کامپیوتری، سوئیچ شبکه (Switch) یکی از اجزای اصلی شبکه است که برای ارسال و دریافت داده‌ها بین دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله به تفاوت سوئیچ‌های لایه دو و سه شبکه اشاره خواهیم کرد، اما در ابتدا باید شما را با مدل OSI شبکه آشنا کنیم.

مدل OSI چیست:

مدل OSI (Open Systems Interconnection) یک مدل مرجع برای طراحی شبکه‌های کامپیوتری است که توسط سازمان بین‌المللی استانداردها (ISO) تعریف شده است. این مدل، به عنوان یک مدل لایه‌ای، هفت لایه مستقل از هم را در ارتباط با یکدیگر در طراحی شبکه‌های کامپیوتری تشریح می‌کند.
در مدل OSI، هر لایه مسئولیت‌های خاصی در ارتباط با ارسال و دریافت داده‌ها دارد و هر لایه با لایه بعدی یا قبلی، از طریق رابط‌های مشخصی که به عنوان مرز (Interface) شناخته می‌شوند، ارتباط برقرار می‌کند. لایه‌های مختلف مدل OSI شامل:

۱. لایه فیزیکی (Physical Layer)
۲. لایه پیوند داده (Data Link Layer)
۳. لایه شبکه (Network Layer)
۴. لایه حمل و نقل (Transport Layer)
۵. لایه جلسه (Session Layer)
۶. لایه ارتباطات (Presentation Layer)
۷. لایه کاربردی (Application Layer)

هر لایه در این مدل، وظایف خاصی را بر عهده دارد و با استفاده از رابط‌های مشخص، ارتباط با لایه بعدی یا قبلی را برقرار می‌کند. به طور کلی، مدل OSI به مهندسان شبکه امکان می‌دهد تا به صورت سازمان‌یافته و مرحله به مرحله، شبکه‌های خود را طراحی و پیاده‌سازی کنند.

همچنین، با استفاده از این مدل، می‌توان نحوه عملکرد و ارتباط بین اجزای شبکه را به صورت دقیق و مرتب، تشریح کرد و مشکلات را به راحتی شناسایی و رفع کرد.سوئیچ لایه 2 (Layer 2 Switch) یکی از اجزای اصلی شبکه‌های کامپیوتری است که برای ارسال و دریافت داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف در یک شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع لایه های سوئیچ شبکه:

در تجهیزات شبکه، سوئیچ نقطه‌ای است که بستر ارتباطی بین دستگاه‌های شبکه را فراهم می‌کند. سوئیچ‌ها به صورت سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری پیاده‌سازی می‌شوند و می‌توانند شامل انواع مختلفی از لایه‌ها باشند. در زیر، به برخی از انواع لایه سوئیچ‌های شبکه اشاره می‌کنیم:

1. لایه 2: سوئیچ‌های لایه دو، اطلاعات را بر اساس آدرس فیزیکی (MAC) دستگاه‌ها مسیریابی می‌کنند. این لایه در شبکه‌های LAN و اینترنت ازتوپولوژی‌های مختلفی مانند شبکه‌های ستاره‌ای استفاده می‌شود.
2. لایه 3: سوئیچ‌های لایه سه، اطلاعات را بر اساس آدرس IP دستگاه‌ها مسیریابی می‌کنند. این لایه در شبکه‌های WAN و اینترنت از توپولوژی‌های مختلفی مانند شبکه‌های درختی استفاده می‌شود.
3. لایه 4: سوئیچ‌های لایه چهار، اطلاعات را بر اساس پورت و پروتکل مسیریابی می‌کنند. این لایه در شبکه‌های بزرگ و پیچیده ازتوپولوژی‌های مختلفی مانند شبکه‌های پویا استفاده می‌شود.
4. لایه7: سوئیچ‌های لایه هفت، اطلاعات را بر اساس برنامه و خدماتی که درخواست می‌شوند، مسیریابی می‌کنند. این لایه در شبکه‌هایی که نیاز به پردازش و ارسال داده‌های برنامه‌ای دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. حال در مقاله نحوه تبدیل سوئیچ لایه 2 به 3 ما قصد داریم به توضیحاتی در رابطه با تبدیل سوئیچ شبکه لایه 2 به 3 خواهیم پرداخت.

سوئیچ لایه 2 شبکه (Layer 2 Switch):

سوئیچ لایه 2، اطلاعات را با استفاده از آدرس فیزیکی دستگاه‌ها (MAC Address) مدیریت می‌کند. هنگامی که یک داده به سوئیچ لایه 2 می‌رسد، سوئیچ با بررسی آدرس فیزیکی مقصد، داده را به دستگاه مورد نظر ارسال می‌کند. این عملیات به صورت سریع و بدون نیاز به توجه انسانی انجام می‌شود و به علت سرعت بالای انجام، سوئیچ لایه 2 برای شبکه‌های کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سوئیچ لایه 2، به صورت پویا و خودکار، به دنبال دستگاه‌هایی است که به آن متصل شده‌اند و آدرس فیزیکی آن‌ها را در یک جدول مشخص می‌کند. این جدول به عنوان جدول MAC Address هم شناخته می‌شود و با استفاده از آن، سوئیچ می‌تواند به طور دقیق داده‌ها را به دستگاه‌های مورد نظر ارسال کند.
بعضی از قابلیت‌های سوئیچ لایه 2 شاملVLAN (Virtual Local Area Network)، Spanning Tree Protocol (STP) و Link Aggregation Control Protocol (LACP) است. به طور کلی، سوئیچ لایه 2 برای شبکه‌های کوچک و متوسط مناسب است و به علت سرعت بالای عملکرد، برای شبکه‌هایی با ترافیک بالا و نیاز به ارسال داده‌های بدون اختلال، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سوئیچ لایه 3 شبکه (Layer 3 Switch):

سوئیچ لایه 3 (Layer 3 Switch) نوعی سوئیچ است که به علاوه قابلیت‌های سوئیچ لایه 2، دارای قابلیت‌های توزیع ترافیک و مسیریابی نیز است. سوئیچ لایه 3 مانند سوئیچ لایه 2، برای ارتباط و ارسال داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف در یک شبکه استفاده می‌شود، اما دارای قابلیت‌های بیشتری است.
سوئیچ لایه 3 به علاوه قابلیت‌های مسیریابی، دارای قابلیت VLAN (Virtual Local Area Network) نیز می‌باشد. این قابلیت به شبکه‌ها امکان می‌دهد تا به صورت منطقی و مستقل از فیزیکی، تقسیم شوند و بین دستگاه‌های مختلف در شبکه، ارتباطات مستقل را تأمین کنند.
سوئیچ لایه 3 می‌تواند به عنوان یک مسیریاب در شبکه عمل کند و با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی مانند: RIP (Routing Information Protocol) ،OSPF (Open Shortest Path First) و BGP (Border Gateway Protocol)، ترافیک شبکه را توزیع کند. این قابلیت به شبکه‌ها امکان می‌دهد تا به صورت اتوماتیک، بهترین مسیر را برای انتقال داده‌ها انتخاب کنند و در نتیجه، بهبود عملکرد شبکه و کاهش ترافیک و اختلالات آن را فراهم کنند.
سوئیچ لایه 3 برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده که نیاز به مسیریابی و توزیع ترافیک دارند، مناسب است. از دیگر قابلیت‌های سوئیچ لایه 3 می‌توان به قابلیت‌های امنیتی مانند: Access Control List (ACL) و Quality of Service (QoS) اشاره کرد که به شبکه‌ها امکان می‌دهند تا به صورت امن‌تر و با کیفیت‌تر، داده‌های خود را منتقل کنند.

این نوع سوئیچ، به علاوه قابلیت‌های سوئیچ دو لایه، دارای قابلیت‌های توزیع ترافیک و مسیریابی نیز است. سوئیچ سه لایه از پروتکل‌های مسیریابی مانند: RIP (Routing Information Protocol)، OSPF  (Open Shortest Path First) و BGP (Border Gateway Protocol) پشتیبانی می‌کند و قابلیت VLAN را دارد. سوئیچ سه لایه برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده که نیاز به مسیریابی و توزیع ترافیک دارند، مناسب است.

تفاوت میان سوئیچ های لایه 2 و 3:

• سوئیچینگ در مقابل مسیریابی در لایه 2 و 3:

سوئیچینگ در لایه 2 مدل مرجع OSI عمل می کند، جایی که بسته های داده بر اساس آدرس های MAC به درگاه مقصد هدایت می شوند. بنابراین می توان گفت سوئیچ لایه 2 ساده است. از طرف دیگر سوئیچ لایه 3 ، یک دستگاه سخت افزاری تخصصی است که برای مسیریابی بسته های داده با استفاده از آدرس های IP استفاده می شود. بنابراین مسیریابی را انجام می دهد.

• عملکرد سوئیچ لایه 2 و 3:

سوئیچ لایه 2 فقط می تواند بسته ها را از یک درگاه به درگاه دیگر منتقل کند، در حالی که سوئیچ لایه 3 قادر به تعویض و همچنین مسیریابی می باشد. پس در واقع سوئیچ های لایه 2 قادر به مسیریابی نمی باشند و تنها می توانند در همان شبکه ارتباط ایجاد نمایند. در حالی که در لایه 3 دستگاه ها می توانند با خارج و یا داخل شبکه ارتباط برقرار نمایند.

•  آدرس MAC در مقابل آدرسIP در سوئیچ لایه 2 و 3:

سوئیچ های لایه 2 از آدرس MAC دستگاه ها برای هدایت بسته های داده از پورت منبع به پورت مقصد استفاده می کنند. آنها بسته ها را با حفظ جدول آدرس MAC هدایت می کنند. در عوض ، سوئیچ های لایه 3 از آدرس های IP برای پیوند شبکه های مختلف با استفاده از پروتکل های مسیریابی ویژه استفاده می کنند.

•  برنامه های سوئیچ های لایه 2 و 3:

سوئیچینگ لایه 2 مبتنی بر سخت افزار است و سوئیچ ها از ASIC (مدارهای مجتمع ویژه برنامه) برای حفظ جدول آدرس MAC استفاده می کنند. آنها مانند یک LAN معمولی عمل کرده و دامنه های بزرگتر را به دامنه های کوچکتر تبدیل می نمایند و از فرآیندی به نام پروتکل حل آدرس (ARP) برای تعیین آدرس های MAC سایر دستگاه ها استفاده می کنند. در حالی که سوئیچ های لایه 3 ترکیبی از سوئیچ ها و روترهای مدرن هستند که معمولاً برای مسیریابی در شبکه های مجازی (VLAN) استفاده می شود.

• سرعت سوئیچ های لایه 2 و 3:

به طور معمول سرعت انتقال اطلاعات در سوئیچ های لایه 3 کم تر از سوئیچ های لایه 2 می باشد که دلیل آن پردازش انجام شده بر روی بسته ها می باشد. در عوض ، سوئیچ های لایه 2 وقت کمی جهت یافتن بهترین مسیر ممکن برای ارسال بسته ها به درگاه مقصد می گذارند و زمان کمی را جهت بررسی آن می گذارند.
در کل، تفاوت اصلی بین سوئیچ دو و سه لایه در دسترسی به لایه‌های مختلف شبکه و قابلیت‌های اضافی مانند VLAN و مسیریابی است. سوئیچ دو لایه برای شبکه‌های کوچک و متوسط و سوئیچ سه لایه برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده مناسب است.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید سوئیچ سیسکو