Что такое уровень коммутатора
Сетевой коммутатор – электронный прибор, предназначенный для объединения нескольких компьютеров, цифровых устройств в единую локальную сеть. Именно с его помощью обеспечивается возможность обмена информацией. В зависимости от протоколов взаимодействия открытых сетей Международного комитета по стандартизации OSI/ISO выделяют несколько уровней коммутаторов. Они классифицируются по принципу обработки входящих данных. Чем сложнее устройство, чем больше у него интеллектуальной составляющей, тем более высокой будет его ступень. Но как это все проявляется на практике? Как понять, на каком уровне работает коммутатор, какой вариант будет оптимальным для определенных условий эксплуатации?
Как взаимодействуют системы по сетевой модели OSI: основные разновидности
Прежде, чем переходить к рассмотрению ступеней коммутаторов, определим, откуда пошло само понятие уровня сетевого устройства. Так, система OSI предполагает семь градаций в процессе обработки данных:
- Физическая. Речь идет о передаче «нулей», «единиц», тока, света, радиоволн между двумя точками – источником и получателем. Здесь не предусмотрена ни фильтрация данных, ни ее защита от стороннего доступа.
- Канальная. В этом случае передается не полный блок информации, а фрагментами. Используются 48-битные идентификаторы передачи МАС-адресов.
- Сетевая. К предыдущему функционалу добавляется маршрутизация. Здесь уже указывается и источник, и получатель IP-адресов. Дополнительно используется протокол ARP, который помогает перекодировать МАС в IP и наоборот.
- Транспортная. Применяются протоколы TCP или UDP. Они обеспечивают передачу данных по сети в зависимости от требований конечного получателя.
- Сеансовая. Основа – осуществлять создание и разрыв сессий. Актуально для приложений, самостоятельно выходящих из учетной записи в случае, если пользователь некоторое непродолжительное время не будет активным. Как пример – банковские приложения. Также в обязанности сеансовой ступени входит обеспечение обмена информацией в режиме реального времени, синхронизация. Как пример – видеоконференции. Здесь каждый из участников должен получать одну и ту же звуковую и видеодорожку одновременно.
- Представление. Предполагает преобразование форматов, сжатие, кодирование текстовых, графических и других видов данных. Обеспечивают возможность и удобство чтения информации, которая передается между пользователями. Благодаря представлению можно будет прочитать текст, отправленный с применением кодировки ASCII в UTF-8 (как пример). В этот пакет также входит архивирование данных и их последующая распаковка, шифрование и дешифрование.
- Приложение. Сюда относятся все службы и сервисы, которые обеспечивают быстроту и удобство пользования интернетом конечному пользователю. То есть все то, что отвечает за взаимодействие человека и аппаратных устройств при помощи инструментов управления.
На основании всех этих моделей базируется функционал коммутационных устройств.
Что такое уровни коммутатора
На основании способов взаимодействия системы по сетевой модели OSI, еще выделяют и уровни коммутаторов. На сегодня их четыре:
- Сетевой коммутатор 1 уровня – L1 (Layer 1). Представляет собой устройство, работающее на самом простом, физическом уровне. Оно совершенно не «вникает» в суть сигналов, не разбираются в данных. Просто выполняют их пересылку, работая по принципу электрических сигналов. Получили – передали дальше. На таких коммутаторах работают «хабы», рипитеры, повторители. Называют их еще концентраторами.
- Сетевой коммутатор второго уровня – L2 (Layer 2). Работают на канальной системе, предназначаются для физической адресации. Передача данных идет фрагментами (фреймами). Здесь нет IP-адресов устройств. Связанные пользователи идентифицируются по MAC-адресу. Между ними и выполняется передача фреймов. Это уже полноценный коммутатор, хоть и минимального уровня.
- Сетевой коммутатор третьего уровня – L3 (Layer 3). Основан на сетевой системе, предназначенной для определения пути передачи информации. Они уже идентифицируют IP-адреса, могут подбирать оптимальные маршруты, минимизирующие время отправки данных. То есть здесь уже присутствует минимальная интеллектуальная составляющая. Также в их обязанности входят установка разных типов соединений, в том числе PPPoE и пр. Такое оборудование называют коммутаторами уровня L3 или маршрутизатор.
- Сетевой коммутатор 4 уровня – L4 (Layer 4). В обязанности таких устройств входит обеспечение стабильности и безопасности передачи информации. Это логическое оборудование. Оно уже по заголовкам пакетов может идентифицировать и обрабатывать трафик, определить, каким приложениям они принадлежат и самостоятельно принимать решение о пересылке данных в нужное русло. Эти интеллектуальные устройства называют коммутаторами уровня L4.
Чтобы правильно подобрать подходящее устройство, необходимо понимать, с какими задачами он будет сталкиваться в рабочем процессе. Нет смысла переплачивать за лишний функционал, который не будет использоваться.
Отличия уровней: анализ сравнения
Чтобы правильно подобрать коммутатор, необходимо обратить внимание не только на его функциональные возможности, но и на характеристики сети, ее параметры. Именно по уровням и осуществляется выбор, ведь именно они описывают возможности всей группы в целом. Так, если требуется только передача трафика, то обратить внимание стоит на коммутаторы уровня L2 и L3. Устройства L1 – это уже устаревший вариант на сегодня и его смело можно выбрасывать из рассмотрения. На L4 передача данных не выполняется, то есть остается L2 и L3. Именно между ними и надо выбирать. Рассмотрим более подробно, в чем же разница между ними.
Разница между коммутаторами L2 и L3
Первое, на что стоит обратить внимание, так это на способ отправки данных. Коммутатор 2 уровня использует исключительно MAC-адрес порта получателя. Все остальные данные он не замечает. Он не рассчитывает путь, по которому будет передаваться информация, что может повлечь за собой повышение нагрузки на определенные участки сети, ее скачки.
В коммутаторах третьего уровня уже предусмотрена как статическая, так и динамическая маршрутизация передачи данных. Они используют как MAC, так и IP-адреса. Также они способны объединять несколько отдельных устройств внутри одной VLAN-сети или даже нескольких.
То есть основное отличие коммутаторов уровней L2 и L3 состоит в наличии маршрутизации у последних. Именно с ее помощью будет выполняться взаимодействие внутри виртуальной локальной вычислительной сети и направление данных по нужному адресу. Вне зависимости от того, какая нагрузка идет на сеть, передача данных будет выполняться без задержек и потерь.
Больший функционал и удобство в работе отразились на цене коммутатора 3 уровня – она ощутимо выше, чем у устройств 2 уровня. Присутствуют и дополнительные функции:
- высокий уровень безопасности передачи информации;
- возможность коммутации двух и более управляемых устройств в один крупный стек с целью увеличения количества портов, через которые можно будет подключить больше оборудования;
- использование автоматической маркировки трафика исходя из конкретного IP-адреса.
Маршрутизаторы (коммутаторы уровня L3) отличаются более высокими пропускными способностями, имеют большую мощность. Улучшенные характеристики позволяют применять их еще и в качестве коммутаторов ядра и агрегации.
L2 и L2+: чем отличаются
Далеко не всем пользователям будет достаточно функционала, который предоставляют устройства L2. А вот возможностей, которые готов предложить коммутатор третьего уровня будет много и платить за них немалые деньги не очень хочется. Для таких пользователей рынок предлагает компромисс – оборудование L2+ или как его еще называют Layer 3 Lite. То есть это коммутаторы второго уровня с более широким функционалом, в котором присутствует ряд возможностей L3:
- имеют динамическую настройку узла, обеспечивающую защиту от хакерских атак, могут отслеживать DHCP – протокол;
- обеспечивают маршрутизацию между VLAN-сетями на основании статических маршрутов;
- могут объединять несколько коммутаторов в одну сеть (стекирование) и пр.
То есть, к категории L2+ относят коммутаторы, которые поддерживают только статическую маршрутизацию. Их уровня безопасности, надежности и эффективности работы будет достаточно для решения повседневных задач большей части пользователей. Для многих такой вариант будет оптимальным и по функционалу, и доступным по стоимости.
Дополнительные уровни
Помимо описанных уровней модели OSI существуют еще и такие понятия, как:
- Уровень доступа. Имеется ввиду группа коммутаторов, обеспечивающих подключение пользователей к сети.
- Уровень агрегации (распределения). Сюда входят коммутаторы из уровня доступа, позволяющие настраивать маршрутизацию и управление. Перенаправляют Uplink на следующий уровень.
- Уровень ядра. Основной узел, объединяющий в единую сеть все коммутаторы уровня агрегации. Такие коммутаторы имеют более высокую мощность, что позволяет им мгновенно перенаправлять трафик.
Функциональные возможности уровня доступа вполне смогут обеспечить коммутаторы уровня L2. Но если предстоит работа на уровне агрегации, то здесь уже нужны устройства Layer 3.
То есть, все уровни коммутаторов имеют свое особое назначение, которое и определяет область их применения. Главная задача пользователя – сориентироваться в низ и подобрать подходящий вариант по функциональности, стоимости, безопасности и надежности работы. Если вы не уверены, что сможете самостоятельно справиться с этой задачей, обратитесь за консультациями и профессиональной помощью к специалистам компании «Xelent».
