В чём разница между коммутаторами с управлением уровня L2 и коммутаторами с управлением уровня L3?

Коммутатор второго уровня: Коммутаторы второго уровня работают на втором уровне (канальном уровне) модели OSI, идентифицируя информацию о MAC-адресах в пакетах данных, пересылая их на основе MAC-адресов и записывая эти MAC-адреса и соответствующие порты во внутреннюю адресную таблицу. Поэтому коммутаторы второго уровня должны обладать мощными возможностями распознавания и пересылки данных.

Коммутатор второго уровня использует информацию канального уровня (например, MAC-адреса) для осуществления обмена данными между различными портами на скорости линии. Его основные функции включают физическую адресацию, проверку ошибок, упорядочивание кадров и управление потоком данных. Настольные коммутаторы, как правило, не обладают высокой сложностью работы и расположены в самом низу сети, поэтому им необходимо обеспечивать только самые базовые функции канального уровня. Кроме того, некоторые коммутаторы второго уровня корпоративного уровня могут реализовывать VLAN, DHCP-ретрансляцию, QoS и безопасность портов, зеркалирование портов и другие функции.

Когда коммутатор получает пакет с определенного порта, он сначала считывает MAC-адрес источника в заголовке пакета, чтобы определить, к какому порту подключено устройство с этим MAC-адресом; считывает MAC-адрес назначения из заголовка пакета и ищет соответствующий порт в адресной таблице; копирует пакет данных непосредственно на порт, соответствующий MAC-адресу назначения в таблице; если соответствующий порт не найден в таблице, пакет будет отправлен широковещательно на все порты. Когда устройство назначения отвечает устройству источника, коммутатор может определить, какому порту соответствует MAC-адрес назначения, и в следующий раз ему не потребуется отправлять широковещательные сообщения на все порты.

Коммутатор третьего уровня: Коммутатор третьего уровня — это, по сути, особый тип маршрутизатора, ориентированный на высокую производительность коммутации и отличающийся низкой стоимостью. Традиционная технология коммутации работает на втором уровне стандартной модели сети OSI — канальном уровне, в то время как коммутаторы третьего уровня предназначены для IP-протокола, имеют простые типы интерфейсов и мощные возможности обработки пакетов на втором уровне. Они могут работать на третьем уровне протокола, заменяя или частично дополняя функции традиционных маршрутизаторов, при этом обладая почти такой же скоростью, как и коммутаторы второго уровня, и относительно низкой ценой.

Принцип работы коммутатора второго уровня: Когда коммутатор получает пакет данных с определенного порта, он сначала считывает MAC-адрес источника в заголовке пакета, чтобы определить, к какому порту подключено устройство с этим MAC-адресом; считывает MAC-адрес назначения из заголовка пакета и ищет соответствующий порт в адресной таблице; копирует пакет данных непосредственно на порт, соответствующий MAC-адресу назначения в таблице; если соответствующий порт не найден в таблице, пакет будет отправлен широковещательно на все порты. Когда устройство назначения отвечает устройству источника, коммутатор может определить, какому порту соответствует MAC-адрес назначения, и в следующий раз ему не потребуется отправлять широковещательные сообщения на все порты.

Принцип работы коммутатора третьего уровня: В целом, крупные локальные сети делятся на более мелкие на основе функциональных или географических факторов. Обычно локальные сети соединяются через маршрутизаторы, что позволяет широко использовать технологию VLAN (виртуальные локальные сети). Однако возможности маршрутизации традиционных обычных маршрутизаторов слишком слабы. Простое использование маршрутизаторов для обеспечения доступа между сетями имеет ограниченное количество портов и низкую скорость маршрутизации, что ограничивает размер и скорость доступа к сети. Если для соединения различных подсетей или VLAN используются гигабитные или 100-мегабитные порты коммутатора уровня 3, это экономично решает проблему зависимости от маршрутизаторов для связи между подсетями после разделения подсетей, сохраняя при этом производительность.

Разница между коммутаторами 3-го и 2-го уровней заключается в том, что коммутаторы 3-го уровня работают на третьем уровне (сетевом уровне) модели OSI, а коммутаторы 2-го уровня — на втором уровне (канальном уровне) модели OSI.

Коммутаторы второго уровня способны распознавать информацию о MAC-адресах в пакетах данных, пересылать их на основе MAC-адреса и записывать эти MAC-адреса и соответствующие порты во внутреннюю адресную таблицу. Технология коммутации третьего уровня представляет собой добавление технологии пересылки третьего уровня к технологии коммутации второго уровня для достижения высокоскоростной пересылки пакетов и ускорения обмена данными в крупных локальных сетях.

А хочет отправить данные Б. Если известен IP-адрес назначения, А использует маску подсети для получения сетевого адреса и определяет, находится ли IP-адрес назначения в том же сетевом сегменте, что и он сам. Если они находятся в одном сетевом сегменте, но не знают MAC-адрес, необходимый для пересылки данных, А отправляет запрос, и Б возвращает свой MAC-адрес. А использует этот MAC-адрес для инкапсуляции пакета данных и отправляет его коммутатору. Коммутатор использует модуль коммутации уровня 2 для поиска в таблице MAC-адресов и пересылки пакета данных на соответствующий порт.

Если целевой IP-адрес находится не в том же сетевом сегменте и в кэше потока отсутствует соответствующая запись MAC-адреса, первый обычный пакет будет отправлен на шлюз по умолчанию, соответствующий модулю маршрутизации третьего уровня. Затем модуль трехуровневой маршрутизации получает этот пакет, запрашивает таблицу маршрутизации для определения маршрута к B, а коммутатор трехуровневой маршрутизации выполняет функции маршрутизации и пересылки. После установления соответствующей связи между MAC-адресами и портами пересылки хостов A и B, последующие данные от A к B напрямую передаются модулю коммутации второго уровня для завершения обработки. Это обычно называется множественной пересылкой на маршрут.