Сетевые коммутаторы работают на уровне 2 (канал передачи данных) модели OSI, в то время как сетевые маршрутизаторы работают на уровне 3 (сеть). Это различие приводит к путанице в отношении определения и назначения коммутатора уровня 3, также называемого многоуровневым коммутатором.
Коммутатор уровня 3 — это специализированное аппаратное устройство, используемое при сетевой маршрутизации. С технической точки зрения коммутаторы уровня 3 имеют много общего с обычными маршрутизаторами, а не только внешне. Оба могут поддерживать одни и те же протоколы маршрутизации , проверять входящие пакеты и принимать динамические решения о маршрутизации на основе адресов источника и назначения внутри.
Одним из основных преимуществ коммутатора уровня 3 перед маршрутизатором является то, как выполняются решения о маршрутизации. Коммутаторы уровня 3 менее подвержены задержкам в сети, поскольку пакетам не нужно выполнять дополнительные действия через маршрутизатор.
Назначение коммутаторов уровня 3
Коммутаторы уровня 3 были задуманы как технология для повышения производительности сетевой маршрутизации в крупных локальных сетях, таких как корпоративные интрасети .
Основное различие между коммутаторами и маршрутизаторами уровня 3 заключается во внутренних аппаратных средствах. Аппаратное обеспечение внутри коммутатора уровня 3 сочетает в себе аппаратное обеспечение типичных коммутаторов и маршрутизаторов, заменяя некоторые программные логики маршрутизатора аппаратным обеспечением на интегральных схемах, чтобы обеспечить более высокую производительность для локальных сетей.
Кроме того, коммутатор уровня 3, предназначенный для использования в интрасетях, обычно не имеет портов WAN и функций глобальной сети, которые всегда предлагает стандартный маршрутизатор.
Эти коммутаторы чаще всего используются для поддержки маршрутизации между виртуальными локальными сетями. Преимущества коммутаторов уровня 3 для VLAN включают в себя:
- Сокращение объема вещательного 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. В отличие от этого, коммутаторы уровня 4 также учитывают номера портов TCP или UDP .
Использование коммутатора уровня 3 с VLAN
Каждая виртуальная локальная сеть должна быть введена и отображена на коммутаторе. Параметры маршрутизации для каждого интерфейса VLAN также должны быть указаны.
Большинство домашних сетей не используют виртуальные локальные сети.
Некоторые коммутаторы уровня 3 поддерживают DHCP, который можно использовать для автоматического назначения IP-адресов устройствам в VLAN . В качестве альтернативы можно использовать внешний сервер DHCP или настроить статические IP-адреса отдельно.
Проблемы с коммутаторами уровня 3
Коммутаторы уровня 3 стоят дороже, чем обычные коммутаторы, но дешевле, чем маршрутизаторы. Настройка и администрирование этих коммутаторов и VLAN также требуют дополнительных усилий.
Приложения коммутаторов уровня 3 ограничены средами интрасети с достаточно большим масштабом подсетей устройств и трафика. Домашние сети обычно не используются для этих устройств. Из-за отсутствия функций WAN коммутаторы уровня 3 не являются заменой маршрутизаторов.
Наименование этих коммутаторов происходит из концепций модели OSI, где уровень 3 известен как сетевой уровень. К сожалению, эта теоретическая модель не очень хорошо различает практические различия между промышленными продуктами. Наименование вызвало много путаницы на рынке.