لایه بندی سوئیچ و آموزش تبدیل سوئیچ لایه 2 به 3

همان طور که می دانید شبکه های رایانه ای در نتیجه همگرایی فن آوری رایانه و ارتباطات پدید آمده اند که این در نهایت باعث ایجاد سیستم یکپارچه ای شد که قادر به انتقال همه نوع داده و اطلاعات است. برای اتصال چند دستگاه و ایجاد یک شبکه، نیازبه یک پل ارتباطی می باشد و دقیقاً جایی است که سوئیچ های شبکه وارد می شوند. در واقع با خرید سوئیچ شبکه پل ارتباطی میان دستگاه های موجود در یک شبکه ایجاد شده و آنها را با هم متصل می نماید.

با پیشرفت سریع شبکه های رایانه ای در طی سالیان متمادی، سوئیچینگ رده بالا به یکی از مهمترین کارکردها تبدیل شده است تا دستگاه های مختلف در یک شبکه رایانه ای بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. آن ها قادر به انتقال سریع و کارآمد داده ها از یک نقطه به نقطه دیگر هستند و بسته های داده را از فرستنده دریافت آدرس مقصد منتقل می کنند.

لایه بندی در سوئیچ های شبکه:

سوئیچ های شبکه به دو دسته سوئیچ های لایه 2 و لایه 3 تقسیم می شوند. حالا ما می خواهیم تفاوت میان سوئیچ های لایه 2 و 3 و تبدیل سوئیچ لایه 2 به 3 رو بررسی کنیم. در شبکه‌های کامپیوتری، سوئیچ‌ها معمولاً بر اساس لایه‌های مختلف لایه‌بندی شبکه عمل می‌کنند. در زیر، انواع لایه‌بندی متداول برای سوئیچ‌های شبکه را شرح می‌دهم:

• لایه 2 (لایه دیتا لینک): در این نوع لایه بندی، سوئیچ‌ها بر اساس آدرس‌دهی MAC (Media Access Control) کار می‌کنند. آدرس MAC یک شناسه یکتا برای هر دستگاه در شبکه است. سوئیچ‌ها در این لایه، بسته‌های داده را بر اساس آدرس MAC دریافتی خود به پورت‌های مناسب هدایت می‌کنند. این لایه شامل پروتکل‌هایی مانند: Ethernet و IEEE 802.3 است.
• لایه 3 (لایه شبکه): در این نوع لایه بندی، سوئیچ‌ها بر اساس آدرس IP (Internet Protocol) کار می‌کنند. آدرس IP یک شناسه برای هر دستگاه در شبکه است که امکان مسیریابی بسته‌ها را فراهم می‌کند. سوئیچ‌های لایه 3 قادر به انجام عملیات مسیریابی بر روی بسته‌های داده هستند و می‌توانند بر اساس آدرس IP مقصد بسته‌ها را به مقصد مورد نظر هدایت کنند. این لایه شامل پروتکل‌هایی مانند IP و ICMP است.
• لایه 4 (لایه انتقال): در این نوع لایه بندی، سوئیچ‌ها قادر به مدیریت ارتباطات بین دستگاه‌ها در سطح پورت‌ها و آدرس‌های پورت هستند. آدرس پورت یک شناسه برای برنامه‌های کاربردی است که به طور مستقیم با سوئیچ‌ها ارتباط برقرار می‌کنند. سوئیچ‌های لایه 4 قادر به انجام عملیات کنترل جریان، کنترل خطا و تضمین ارسال بسته‌ها هستند. این لایه شامل پروتکل‌هایی مانند TCP (Transmission Control Protocol) و UDP (User Datagram Protocol) است.

برخی سوئیچ‌ها می‌توانند قابلیت‌های لایه‌های بالاتر را نیز پشتیبانی کنند، مانند: لایه‌های 5 تا 7 مدل OSI (مانند لایه سشن، لایه انتقال و لایه کاربرد). اما در بیشتر موارد، سوئیچ‌ها به عنوان تجهیزات لایه 2 و 3 شناخته می‌شوند و عمده وظیفی‌شان در لایه‌های مربوطه را انجام می‌دهند. لایه‌بندی سوئیچ‌ها می‌تواند متناسب با نیازهای شبکه و سطح پیچیدگی آنها متفاوت باشد.

سوئیچ لایه 2 چیست:

سوئیچ های لایه 2 اساساً فقط سوئیچینگ را انجام می دهند، به این معنی که آنها با استفاده از آدرس MAC دستگاه ها، هدایت بسته های داده از پورت مبدا به پورت مقصد انجام می دهند. البته این کار را با حفظ MAC Address ها انجام می دهند تا به یاد داشته باشد کدام پورت ها دارای آدرس‌های MAC هستند.

مک آدرس ها در لایه 2 مدل OSI عمل می کنند. هر دستگاه یک Mac Address مخصوص به خود داشته به این صورت است که می توان دستگاه ها را از یکدیگر متمایز دانست. این نرم افزار از تکنیک های سوئیچینگ مبتنی بر سخت افزار برای مدیریت ترافیک در یک شبکه محلی (VLAN) استفاده می کند.

به زبان ساده، یک سوئیچ لایه 2 به عنوان پلی بین چندین دستگاه عمل می کند. سوئیچ های لایه 2 مانند سوئیچ های سیسکو سری 2960 که خود به مدل های مختلفی نظیر: سوئیچ سیسکو سری 2960، سری 2960S، سری 2960C، سری 2960X و سری 2960G تقسیم بندی میشوند.

سوئیچ لایه 3 چیست؟

سوئیچ Layer 3 دقیقاً برعکس آنچه سوئیچ Layer 2 انجام می دهد. سوئیچ های لایه 2 قادر به مسیریابی بسته های داده در لایه 3 نیستند. برخلاف سوئیچ های لایه 2، سوئیچ های لایه 3 با استفاده از آدرس های IP مسیریابی می کند. آنها یک دستگاه سخت افزاری تخصصی هستند که در مسیریابی بسته های داده استفاده می شوند.

این سوئیچ ها دارای قابلیت تعویض سریع و از چگالی پورت بالاتری برخوردار می باشند. سوئیچ های لایه 3 دارای کارایی بیشتری نسبت به روترهای سنتی هستند و مهمترین مزینت آنان این است که می توانند بسته های داده را بدون ایجاد هوپ های اضافی در شبکه مسیر یابی نمایند، بنابراین این کار را سریع تر از روترها انجام می دهند.

با این حال، آنها فاقد برخی قابلیت های اضافی یک روتر هستند.این سوئیچ ها به دلیل قابلیت های بالایی که دارند برای شرکت های بزرگ مناسب می باشند. به عبارت ساده تر، سوئیچ Layer 3 چیزی جز یک روتر پر سرعت اما بدون اتصال WAN نیستند.

سوئیچ های لایه 3 مانند: سوئیچ های سیسکو سری 3750 مانند: سوئیچ سیسکو WS-C3750G-24TS-S1U، سوئیچ سیسکو سری 3850، سوئیچ سیسکو WS-C3850-12S-S، سوئچ های سری 3560؛ سوئیچ سیسکو WS-C3560-48PS-S و سوئیچ های سیسکو سری 9300C هستند.

بیشتر بخوانید: سوئیچ شبکه چیست؟

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 آدرس IP 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.

بیشتر بخوانید: سوئیچ های مدیریتی و غیرمدیریتی

ـ Username و Password خودتان را وارد کنید.

ـ انتخاب system mode:

بعد از وارد کردن یوزر نیم و پسورد، وارد صفحه ای مطابق تصویر زیر خواهید شد. در این مرحله با استفاده از دکمه‌های Up و Down گزینه system mode مورد نظر را انتخاب کرده و دکمه Enter را فشار دهید.

ـ از قیمت Action گزینه edit را انتخاب کنید.

پس از انتخاب system mode صفحه دیگری برای شما به نمایش در می آید که در آن باید با استفاده از دکمه های Right و Left وارد قسمت Action شده و گزینه edit را مشاهده کنید.

ـ تبدیل سوئیچ از لایه 2 به 3

در این مرحله وقت آن رسیده تا سوئیچ را از لایه 2 به 3 تبدیل کنید. به سراغ گزینه system mode after reset می رویم. همانطور که در تصویر مشاهده می کنید سوئیچ در لایه 2 قرار دارد. که شما می توانید آن را به لایه 3 تغییر دهید. اما برای این کار باید از دکمه Space استفاده کنید. بعد از انجام این کار دکمه ESC بر روی کیبورد را لمس کرده و به قسمت action بروید. در اینجا با استفاده از دکمه های Right و Left کیبورد گزینه سیو را انتخاب کرده و سیو کنید.

در آخر دکمه Y را فشار داده تا دستگاه ریست شود. 

چگونه مطمئن شویم سوئیچ لایه 2 به 3 تبدیل شده است:

برای اطمینان از آنکه تمام اقداماتی که در بالا گفته شد برای تبدیل سوئیچ لایه 2 به 3 به درستی صورت گرفته وارد web configuration utility شوید. بعد از آن به صفحه System Management رفته و صفحه ای مطابق تصویر زیر ظاهر می شود. اگر در قسمت GUI دو گزینه به نام UDP Relay و Routing را مشاهده کردید یعنی کار به درستی صورت گرفته و سوئیچ در لایه 3 قرار دارد. زیرا این دو گزینه تنها در سوئیچ های لایه 3 وجود دارند.

نتیجه گیری:

سرعت انتقال اطلاعات توسط سوئیچ ها به قدرت پردازش، Switching fabric و الگوریتم آن بستگی دارد. پیچیدگی سوئیچ ها بسته به نوع لایه در مدل OSI دارد. مدل سه لایه سیسکو یک مدل مفهومی است که عملکردهای ارتباطی را برای چگونگی ارتباط برنامه ها از طریق شبکه استاندارد فراهم می کند.

مدل OSI برای اطمینان از سازگاری سیستم های ارتباطی داده در سراسر جهان ایجاد شده است. سالیان سال است که سوئیچ های لایه 2 در کل جهان استفاده می شوند. اما رفته رفته با گذشت زمان و رشد فناوری اطلاعات، برنامه ها به پیکربندی شبکه ای قوی تر و قابل اطمینان تر نیاز پیدا کردند. در این زمان سوئیچ های لایه 3 با قابلیت های بهتر و وسیع تری به بازار عرضه شدند.