سوئیچ های شبکه در لایه 2 (پیوند داده) مدل OSI کار می کنند، در حالی که روترهای شبکه در لایه 3 (شبکه) کار می کنند. این تمایز منجر به سردرگمی در مورد تعریف و هدف سوئیچ لایه 3 می شود که سوئیچ چندلایه نیز نامیده می شود.
سوئیچ لایه 3 چیست؟
سوئیچ لایه 3 یک دستگاه سخت افزاری تخصصی است که در مسیریابی شبکه استفاده می شود. سوئیچ های لایه 3 از نظر فنی شباهت های زیادی با روترهای معمولی دارند و نه تنها در ظاهر فیزیکی. هر دو می‌توانند از پروتکل‌های مسیریابی یکسانی پشتیبانی کنند، بسته‌های ورودی را بازرسی کنند و بر اساس آدرس‌های مبدا و مقصد در داخل، تصمیم‌های مسیریابی پویا بگیرند.
یکی از مزایای اصلی سوئیچ لایه 3 نسبت به روتر در نحوه تصمیم گیری مسیریابی است. سوئیچ های لایه 3 کمتر با تاخیر شبکه مواجه می شوند زیرا بسته ها نیازی به انجام مراحل اضافی از طریق روتر ندارند.
هدف سوئیچ های لایه 3
سوئیچ های لایه 3 به عنوان راهی برای بهبود عملکرد مسیریابی شبکه در شبکه های محلی بزرگ مانند اینترانت های شرکتی در نظر گرفته شدند.
تفاوت اصلی بین سوئیچ های لایه 3 و روترها در قسمت داخلی سخت افزار نهفته است. سخت‌افزار داخل سوئیچ لایه 3 با سوئیچ‌ها و روترهای معمولی ترکیب می‌شود و برخی از منطق نرم‌افزار روتر را با سخت‌افزار مدار مجتمع جایگزین می‌کند تا عملکرد بهتری برای شبکه‌های محلی ارائه دهد.
علاوه بر این، سوئیچ لایه 3 که برای استفاده در اینترانت طراحی شده است، معمولاً دارای پورت های WAN و ویژگی های شبکه گسترده ای نیست که روتر استاندارد ارائه می دهد.
این سوئیچ ها بیشتر برای پشتیبانی از مسیریابی بین شبکه های مجازی مجازی استفاده می شوند. مزایای سوئیچ های لایه 3 برای VLAN ها عبارتند از:
- میزان ترافیک پخش را کاهش می دهد.
- مدیریت امنیت ساده شده.
- ایزولاسیون خطا بهبود یافته.
سوئیچ های لایه ۳ چگونه کار می کنند
یک سوئیچ معمولی به صورت پویا ترافیک بین پورت های فیزیکی فردی خود را با توجه به آدرس های فیزیکی - آدرس های MAC- دستگاه های متصل هدایت می کند. سوئیچ های لایه 3 از این قابلیت هنگام مدیریت ترافیک در یک LAN استفاده می کنند.
آنها همچنین با استفاده از اطلاعات آدرس IP برای تصمیم گیری مسیریابی هنگام مدیریت ترافیک بین شبکه های محلی، این فرآیند مدیریت ترافیک را گسترش می دهند. در مقابل، سوئیچ های لایه 4 شماره پورت های TCP یا UDP را نیز فاکتور می گیرند.
استفاده از سوئیچ لایه 3 با VLAN
هر LAN مجازی باید وارد شده و روی سوئیچ پورت نقشه برداری شود. پارامترهای مسیریابی برای هر رابط VLAN نیز باید مشخص شود.
برخی از سوئیچ های لایه 3 پشتیبانی DHCP را اجرا می کنند که می تواند برای اختصاص خودکار آدرس های IP به دستگاه های داخل VLAN استفاده شود. همچنین، می‌توان از یک سرور DHCP خارجی استفاده کرد، یا آدرس‌های IP استاتیک را جداگانه پیکربندی کرد.
بیشتر شبکه‌های خانگی از شبکه‌های محلی مجازی استفاده نمی‌کنند.
چالش ها با سوئیچ های لایه 3
سوئیچ های لایه 3 بیشتر از سوئیچ های معمولی هزینه دارند اما کمتر از روترها. پیکربندی و مدیریت این سوئیچ ها و VLAN ها نیز به تلاش بیشتری نیاز دارد.
کاربردهای سوئیچ های لایه 3 به محیط های اینترانت با مقیاس کافی از زیرشبکه های دستگاه و ترافیک محدود می شوند. شبکه های خانگی معمولاً هیچ کاربردی برای این دستگاه ها ندارند. سوئیچ های لایه 3 بدون عملکرد WAN جایگزینی برای روترها نیستند.
نامگذاری این سوئیچ ها از مفاهیم مدل OSI می آید، جایی که لایه 3 به عنوان لایه شبکه شناخته می شود. با این حال، این مدل نظری به خوبی تفاوت های عملی را بین محصولات صنعتی متمایز نمی کند.نامگذاری باعث سردرگمی زیادی در بازار شده است.
