Layer 2 Switch vs. Layer 3 Switch: Was ist der Unterschied?

Wenn Sie alle Netzwerkgeräte und Clientgeräte in einem Netzwerk verbinden möchten, ist ein Layer 2-Switch im Allgemeinen eines der grundlegenden Geräte, die Sie benötigen. Mit der zunehmenden Vielfalt von Netzwerkanwendungen und der zunehmenden Verbreitung konvergenter Netzwerke florieren neue Netzwerk-Switches wie Layer-3-Switches sowohl in Rechenzentren als auch in komplexen Unternehmensnetzwerken, kommerziellen Anwendungen und sogar bei fortgeschrittenen Kundenprojekten.

Was ist Layer 2 Switch?

Die Begriffe Layer 2 und Layer 3 werden vom Open System Interconnect (OSI) -Modell übernommen, das ein Referenzmodell zur Beschreibung und Erläuterung der Netzwerkkommunikation darstellt. Das OSI-Modell hat sieben Schichten: Anwendungsschicht, Darstellungsschicht, Sitzungsschicht, Transportschicht, Netzwerkschicht, Datenverbindungsschicht und physikalische Schicht, wobei die Netzwerkschicht die Schicht 3 und die Datenverbindungsschicht die Schicht 2 ist.

Abbildung 1: Layer 2 und Layer 3 im OSI-Modell.

Die Schicht 2 ermöglicht den direkten Datentransfer zwischen zwei Geräten innerhalb eines LANs. Ein Layer-2-Switch funktioniert, indem er eine Tabelle mit MAC-Adressen (Media Access Control) verwaltet. Die Switch-MAC-Adresstabelle zeichnet die MAC-Adressen der Hardware auf, die sie gelernt hat, und den zugehörigen physischen Port, den sie zuletzt gesehen haben. Die Datenrahmen werden nur innerhalb des LANs durch MAC-Adressen vermittelt und sind außerhalb davon nicht bekannt. Ein Layer-2-Switch kann bestimmten Switch-Ports VLANs zuweisen, die sich wiederum in verschiedenen Layer-3-Subnetzen befinden.

Was ist Layer 3 Switch?

Layer 3 übernimmt das Routing von Paketen durch logische Adressierung und Subnetzkontrolle. Ein Router ist das am häufigsten verwendete Netzwerkgerät, das zu Layer 3 gehört. Ein Router dient zum Weiterleiten von Paketen an die Ziel-IP-Adresse (Internet Protocol). In Layer 3 überprüft es die Quell- und Ziel-IP-Adressen jedes Pakets in seiner IP-Routingtabelle und bestimmt den besten nächsten Hop für das Paket (zu einem Router oder zu einem Switch). Wenn in der Tabelle keine Ziel-IP gefunden wird, wird das Paket gelöscht, sofern es keinen Standard-Router hat. Daher verursacht der Routing-Prozess oft eine gewisse Latenz.

Die Funktionen eines Layer-3-Switches (oder Multilayer-Switches) kombinieren einige von einem Layer-2-Switch mit einigen von einem Router. Im Wesentlichen sind es drei verschiedene Geräte, die für unterschiedliche Anwendungen ausgelegt sind, die wesentlich von den Funktionen abhängig sind, die sie bereitstellen können. Aber sie haben auch einige Ähnlichkeiten in ihren Funktionen.

Layer 2 Switch vs Layer 3 Switch: Was ist der Unterschied?

Der Hauptunterschied zwischen Layer 2 und Layer 3 ist die Routing-Funktion. Ein Layer 2-Switch funktioniert nur mit MAC-Adressen und kümmert sich nicht um die IP-Adresse oder irgendwelche Elemente höherer Layer. Ein Layer-3-Switch kann alle Aufgaben eines Layer-2-Switch übernehmen. Darüber hinaus kann es statisches Routing und dynamisches Routing durchführen. Das bedeutet, dass ein Layer-3-Switch sowohl eine MAC-Adresstabelle als auch eine IP-Routing-Tabelle besitzt und die Intra-VLAN-Kommunikation sowie das Routing von Paketen zwischen verschiedenen VLANs abwickelt. Ein Switch, der nur statisches Routing hinzufügt, wird als Layer 2+ oder Layer 3 Lite bezeichnet. Abgesehen von Routing-Paketen enthalten Layer-3-Switches auch einige Funktionen, die die IP-Adressinformationen von Daten, die in den Switch gelangen, verstehen müssen, z. B. das Kennzeichnen von VLAN-Datenverkehr basierend auf der IP-Adresse anstelle des manuellen Konfigurierens eines Ports. Layer 3-Switches haben eine erhöhte Leistung und Sicherheit, wie gefordert.

Layer 2 Switch vs. Layer 3 Switch: Wie wählt man?

Wenn Sie zwischen Layer 2- und Layer 3-Switches verweilen, sollten Sie überlegen, wo es verwendet wird. Wenn Sie eine reine Layer-2-Domäne haben, können Sie einfach Layer-2-Switch verwenden. Wenn Sie Inter-VLAN-Routing durchführen müssen, benötigen Sie einen Layer 3-Switch. Eine reine Layer-2-Domäne ist der Ort, an dem die Hosts verbunden sind, so dass ein Layer-2-Switch dort gut funktioniert. Dies wird normalerweise in einer Netzwerktopologie als Zugriffsschicht bezeichnet. Wenn der Switch mehrere Zugriffsschalter aggregieren und Inter-VLAN-Routing durchführen muss, wird ein Layer-3-Switch benötigt. Dies wird in der Netzwerktopologie als Verteilungsschicht bezeichnet.

Abbildung 2: Wann sollten Layer 2 Switch, Layer 3 Switch und Router verwendet werden?

Da sowohl der Layer-3-Switch als auch der Router eine Routing-Funktion haben, welche ist besser? Eigentlich ist es weniger eine Frage, welche für das Routing besser ist, da beide in bestimmten Anwendungen nützlich sind. Wenn Sie viele Switching- und Inter-VLAN-Routings durchführen möchten und kein weiteres Routing zum Internet Service Provider (ISP)/WAN benötigen, können Sie mit einem Layer 3-Switch gut zurechtkommen. Andernfalls sollten Sie einen Router mit mehr Layer-3-Funktionen verwenden.

Layer 2 Switch vs Layer 3 Switch: Wie sollte man kaufen?

Wenn Sie einen Layer 2- oder Layer 3-Switch für Ihre Verwendung kaufen, sollten Sie einige wichtige Parameter überprüfen, einschließlich der Weiterleitungsrate, der Backplane-Bandbreite, der Anzahl der VLANs, des Speichers der MAC-Adresse, der Latenz usw.

Die Weiterleitungsrate (oder Durchsatzrate) ist die Weiterleitungsfähigkeit einer Rückwandplatine (oder Switch Fabric). Wenn die Weiterleitungsfunktionen größer als die Summe der Geschwindigkeiten aller Ports sind, nennen wir die Backplane nicht blockierend. Die Weiterleitungsrate wird in Paketen pro Sekunde (pps) ausgedrückt. Die folgende Formel zeigt, wie die Weiterleitungsrate eines Switches berechnet wird:

Weiterleitungsrate (pps) = Anzahl der 10Gbit/s-Ports * 14.880.950 pps + Anzahl der 1 Gbit/s-Ports * 1.488.095 pps + Anzahl der 100Mbit/s-Ports * 148.809 pps

Der nächste Parameter ist die Backplane-Bandbreite oder Switch-Fabric-Kapazität, die die Summe der Geschwindigkeiten aller Ports darstellt. Die Geschwindigkeiten aller Ports werden zweimal gezählt, ein für die Tx-Richtung und ein für die Rx-Richtung. Die Backplane-Bandbreite wird in Bits pro Sekunde (bps oder bit/s) ausgedrückt. Backplane Bandwidth (bps) = Portnummer * Portdatenrate * 2

Weitere wichtige Parameter sind die Anzahl der VLANs, die konfiguriert werden können. Im Allgemeinen ist 1K = 1024 VLANs ausreichend für einen Layer 2-Switch und die typische Anzahl von VLANs für Layer 3-Switch ist 4k = 4096. Der Speicher der MAC-Adresstabelle ist die Anzahl der MAC-Adressen, die ein Switch halten kann, normalerweise 8k oder 128k. Latenz ist die Verzögerungszeit, die eine Datenübertragung erleidet. Es muss so kurz wie möglich sein, daher wird die Latenz normalerweise in Nanosekunden (ns) ausgedrückt.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wurden die Layer 2- und Layer 3-Diagramme sowie häufig verwendete Geräte in diesen Layern erläutert, einschließlich Layer 2-Switch, Layer 3-Switch und Router. Es ist nicht immer der Fall, dass ein fortschrittlicheres Gerät besser ist, aber es ist richtig, das für Ihre spezifische Anwendung am besten geeignete zu wählen.

Quelle: Layer 2 Layer 3 Switch Unterschied