فهم الاختلافات بين مفاتيح الطبقة 2 ومفاتيح الطبقة 3

تعتمد الشبكات الحديثة بشكل كبير على المحولات، والتي تسمح بسهولة الاتصال داخل الشبكات المختلفة وفيما بينها. ومع ذلك، يدرك كل مشغل شبكة أن كل محول ليس مصنوعًا من نفس القماش. إن اختيار النوع المناسب من المحول لشبكتك يمكن أن يؤدي إلى تحسين أدائها وقابليتها للتوسع ووظائفها أو إفسادها. توضح هذه المقالة الاختلافات الرئيسية بين محولات الطبقة 2 والطبقة 3 من خلال فحص قدراتها وحالات استخدامها. متخصصو تكنولوجيا المعلومات الذين يديرون البنى التحتية المعقدة، وكذلك مشغلو الأعمال الذين يسعون إلى الحصول على حلول موثوقة حلول الشبكات من الممكن أن يستفيد الناس من هذه المعلومات. تابع القراءة للتعرف على تعقيدات هذه الأنظمة والمساهمة التي تقدمها في تحقيق شبكة قوية وفعالة.

ما هو مفتاح الطبقة 2 وكيف يعمل؟

كيف تستفيد مفاتيح الطبقة 2 من عناوين MAC؟

تعمل مفاتيح الطبقة 2 بعناوين MAC (التحكم في وصول الوسائط) وترسل إطارات البيانات في نفس الشبكة المحلية. كل جهاز متصل بالمحول له عنوان MAC فريد. يحتفظ المحول بجدول عناوين MAC من خلال تذكر عناوين MAC المصدر للإطارات الواردة على منافذه. عندما يستقبل المحول إطارات، يجب عليه البحث في جدول عناوين MAC الخاص به لتحديد المنفذ الذي يجب استخدامه لإرسال الإطار للخارج حتى ينتقل دائمًا إلى الموقع الصحيح. إذا لم يكن الجدول يحتوي على عنوان MAC الوجهة، يقوم المفتاح بتوزيع الإطار على جميع المنافذ بصرف النظر عن ذلك الذي تم استلامه للسماح بتداول جدول عنوان MAC.

ماذا تفعل طبقة ارتباط البيانات في التبديل في الطبقة 2؟ 

طبقة ارتباط البيانات، أو الطبقة الثانية وفقًا لنموذج OSI، ضرورية للتبديل في الطبقة الثانية. تؤدي هذه الطبقة وظيفة تُعرف باسم التأطير - تنظيم البتات من الطبقة المادية إلى وحدات قابلة للإدارة تسمى الإطارات. تحتوي هذه الإطارات على معلومات التوجيه المطلوبة، مثل عناوين MAC (التحكم في وصول الوسائط)، والتي يتم تحديدها بواسطة بروتوكولات الشبكة. مفتاح التبديل القدرة على اتخاذ قرارات التوجيه.

بالإضافة إلى ذلك، فإن إحدى أهم مهام طبقة ارتباط البيانات المتعلقة بالتبديل بين الطبقة الثانية يتم ذلك من خلال طرق اكتشاف الأخطاء مثل فحص التكرار الدوري (CRC). يساعد هذا في الحفاظ على سلامة الإطارات التي تنتقل عبر الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، تنفذ هذه الطبقة التحكم في التدفق لضمان عدم إغراق المحول ببيانات من مصادر كثيرة في نفس الوقت، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الشبكة بشكل أكبر.

في الأيام الحديثة، تقنية تبديل الطبقة 2 لقد تم دمج استخدام بروتوكولات ارتباط البيانات المحسنة مثل VLAN (الترميز) الموصوفة وفقًا لمعيار IEEE 802.1Q. توفر VLAN تقسيمًا منطقيًا لطبقة ارتباط البيانات، وبالتالي تساعد في قابلية توسيع الشبكة من خلال تقليل الازدحام بالإضافة إلى عزل مجالات البث من خلال استخدام عناوين MAC للطبقة 2.

يعتمد مفتاح الطبقة 2 على معالجات خاصة تسمى ASICs (الدوائر المتكاملة المخصصة للتطبيقات) للتعامل مع إعادة توجيه الإطارات والقيام بذلك بسرعة عالية جدًا. يعتمد التبديل في الوقت الفعلي الذي تقوم به هذه الدوائر المتكاملة المخصصة للتطبيقات على منطق اتخاذ القرار باستخدام جداول عناوين MAC التي تحتفظ بها طبقة ارتباط البيانات. تصور الشبكات الحالية أن مفاتيح الطبقة 2 قادرة على دعم ملايين الإطارات في الثانية مع زمن انتقال منخفض جدًا وإنتاجية عالية، وهما مقياسان مهمان للتطبيقات مثل بث الفيديو واتصالات VoIP.

كنتيجة لإجراء كل من التوجيه المادي واكتشاف الأخطاء على طبقة ارتباط البيانات، أصبح التبديل في الطبقة 2 أكثر كفاءة وتحسينًا لبناء شبكات المنطقة المحلية (LANs) عالية السرعة.

كيف تعمل شبكات VLAN على تحسين أداء مفتاح الطبقة الثانية؟

تعمل شبكات المنطقة المحلية الافتراضية (VLANs) على تحسين كفاءة مفاتيح الطبقة 2 من خلال تقسيم شبكة كبيرة واحدة إلى أجزاء أصغر وأكثر قابلية للإدارة مما يعزز الأمان والكفاءة. يمكن للمسؤولين تكوين مجموعات من الأجهزة بغض النظر عن موقعها الفعلي بناءً على القسم أو الوظيفة. يعمل هذا التقسيم على تقليل حركة البث وتقليل الازدحام وتحسين كفاءة استخدام الموارد في الشبكة. من خلال مراعاة الأمان، تعمل شبكات المنطقة المحلية الافتراضية على تحسينه بشكل أكبر من خلال فصل المعلومات الحساسة عن البيانات والحد من إمكانية الوصول إليها لمن يُسمح لهم فقط. تعمل شبكات المنطقة المحلية الافتراضية على تحسين الأداء وإدارة مفاتيح الطبقة 2 من خلال تسهيل تصميم الشبكة المرن والقابل للتطوير.

كيف يختلف مفتاح الطبقة 3 عن مفتاح الطبقة 2؟

ما هي الفروق الأساسية بين مفاتيح الطبقة 2 ومفاتيح الطبقة 3؟ 

تشكل كل من مفاتيح الطبقة الثانية والثالثة جوهر البنية الأساسية لأي شبكة ولها وظائف خاصة تتوافق مع طبقاتها في نموذج الربط بين الأنظمة المفتوحة (OSI). تعمل مفاتيح الطبقة الثانية في طبقة ارتباط البيانات (الطبقة الثانية) وتهتم بإعادة توجيه حركة المرور عبر عناوين MAC. لا تدعم مثل هذه المفاتيح التوجيه بين الشبكات وبالتالي تستخدم جداول عناوين MAC لاتخاذ قرارات التبديل. وهذا يعني أن مفاتيح الطبقة الثانية ممتازة لبناء وإدارة شبكات المنطقة المحلية (LANs) ذات روابط الاتصال السريعة للغاية. 

مع مفتاح الطبقة 2، يكون مفتاح الطبقة 3 أيضًا مفتاحًا ذكيًا يعمل في طبقة ارتباط البيانات وطبقة الشبكة (الطبقة 3). يمكنه أيضًا التوجيه؛ أي أنه يمكنه الاستفادة من عناوين IP، مما يسمح بالتوجيه والاتصال بين شبكات VLAN بالإضافة إلى التوجيه بين شبكات فرعية متعددة. كما أن مفاتيح الطبقة 3 قادرة على العمل كمفاتيح وموجهات. لديها بروتوكولات توجيه، على سبيل المثال، OSPF أو EIGRP أو BGP، والتي تسمح لها بأداء مهام التوجيه. هذا هو السبب الرئيسي وراء كونها مثالية للشبكات المعقدة الأكبر حيث توجد حاجة إلى التحكم الجيد في حركة البيانات بين مناطق الشبكة المختلفة.

نظرًا لأن مفاتيح الطبقة 3 توفر أداءً متوسطًا لوظائف التوجيه داخل الشبكة، فهي أفضل من أجهزة التوجيه التقليدية. فهي تستخدم مزيجًا من التبديل والتوجيه القائم على الأجهزة. على سبيل المثال، تتميز مفاتيح الطبقة 3 الحديثة بزمن انتقال أقل ويمكنها التعامل مع ملايين الحزم من خلال تسريع الأجهزة AASIC (الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق). وهذا مهم في شبكات مراكز البيانات أو شبكات مستوى المؤسسة التي تتطلب إنتاجية عالية وزمن انتقال منخفض. 

من ناحية أخرى، تعد مفاتيح الطبقة الثانية أكثر اقتصادية وأسهل في النشر مما يجعلها مناسبة للشبكات الأقل تعقيدًا أو الأجهزة الطرفية. تتطلب مفاتيح الطبقة الثالثة المزيد من المال بسبب وظائفها المتقدمة، مما يجعلها ضرورية للشبكات واسعة النطاق ذات متطلبات الأداء والترابط المعقدة. يظل التعرف على هذه الفروق أمرًا مهمًا في مساعدة مسؤولي الشبكة على تصميم بنيات الشبكة التي تعمل على تحسين التكلفة وقابلية التوسع والوظائف.

كيف تؤثر بروتوكولات التوجيه على التبديل في الطبقة 3؟ 

تعتبر بروتوكولات التوجيه مهمة لتشغيل تبديل الطبقة 3 لأنها تؤثر بشكل كبير على استراتيجية الاتصالات بين الشبكات واتخاذ القرارات المتعلقة بإعادة توجيه الحزم. يسمح بروتوكول Open Shortest Path First (OSPF) وبروتوكول Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) بتعلم وتحديث جداول التوجيه بواسطة مفاتيح الطبقة 3. تعمل هذه الخطوة على تحسين نقل البيانات في الشبكة من خلال ضمان المسارات المثلى لنقل البيانات التي سيتم اختيارها. بالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه القدرة على تقليل الحاجة إلى التكوينات اليدوية وتحسين الأداء العام لعمليات الشبكة خاصة في البيئات المرنة للغاية أو الأكبر حجمًا. باستخدام هذه البروتوكولات، تتمكن مفاتيح الطبقة 3 من الاستجابة لتغييرات طوبولوجيا الشبكة بمزيد من المرونة وتوفير اتصال مستمر. 

لماذا عليك اختيار مفتاح الطبقة 3 بدلاً من جهاز التوجيه؟ 

تعمل مفاتيح الطبقة 3 بشكل فعال كبدائل للموجهات في تطبيقات وسيناريوهات معينة مثل الحاجة إلى توجيه سريع بين شبكات VLAN أو إدارة حركة مرور داخلية فعّالة. على عكس أجهزة التوجيه العادية، تعمل مفاتيح الطبقة 3 على دمج مفتاح الطبقة 2 مع مفتاح الطبقة 3 مما يؤدي إلى معالجة أسرع للبيانات من خلال آلية تُعرف بإعادة توجيه الحزم المستندة إلى الأجهزة. هذه الخاصية بالغة الأهمية في شبكات المؤسسات أو الحرم الجامعي حيث يكون تأخير الوصول إلى البيانات المنخفض ذا أولوية عالية.

إن فعالية التكلفة هي ميزة رئيسية أخرى. بالنسبة للتوجيه بين شبكات VLAN على شبكة LAN واحدة، تكون مفاتيح الطبقة 3 أرخص عادةً من أجهزة التوجيه المتطورة. بالنسبة للمؤسسات الكبيرة، يمكن أن يؤدي ذلك إلى توفير كبير في نفقات البنية الأساسية في نفس الوقت الذي يتم فيه تلبية متطلبات هندسة المرور.

بالإضافة إلى قابلية التوسع، فهي مهمة أيضًا. يتمتع عدد من مفاتيح الطبقة 3 بكثافة عالية للمنافذ إلى جانب دعم OSPF وBGP وVRRP المتقدم. تسمح هذه الوظائف بعدد أكبر من العقد مع إدارة أنماط حركة المرور المعقدة بكفاءة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، تعد مفاتيح الطبقة 3 مثالية لشبكات البيانات والصوت المتقاربة حيث يمكن تقديم تطبيقات الوسائط المتعددة بجودة خدمة جيدة.

أخيرًا، مع وجود تجهيزات أقل تخصصًا ودمج للتبديل والتوجيه، تميل هذه المحولات إلى أن تكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من أجهزة التوجيه لبعض أحمال العمل. كما أنها تستهلك طاقة أقل، وتتوافق مع أحدث سياسات الشبكة الخضراء لتتماشى مع الشبكات التقليدية. لذا، فإن هذه الأنواع من المحولات هي الخيار الأمثل في شبكة المؤسسة التي تتطلب سرعات عالية ونطاقًا وكفاءة في التكلفة مقارنة بجهاز التوجيه التقليدي.

ما هي الجوانب التي تحتاج إلى الاهتمام عند اختيار مفتاح الطبقة 2 أو 3؟ 

ما هي التأثيرات التي يتركها حجم الشبكة على نوع المحول المختار؟ 

يؤثر حجم الشبكة بشكل كبير على نوع المحول الذي يجب اختياره. في الشبكات الأصغر ذات العدد المحدود من الأجهزة، يكون من السهل استخدام محول الطبقة 2 لأنه يعمل بسلاسة في شبكة المنطقة المحلية (LAN). ومع ذلك، إذا كانت الشبكة كبيرة جدًا وتتطلب شبكات فرعية مترابطة أو شبكات VLAN، فيجب أن يكون محول الطبقة 3 كافيًا. ويرجع هذا إلى وظائف التوجيه الأكثر تقدمًا وقدرات التعامل مع حركة المرور المرتفعة. وبالمقارنة بمحولات الطبقة 2، فإن محول الطبقة 3 متفوق عندما يتعلق الأمر بالقدرة على التوسع والأداء. يمكنه دعم شبكة متنامية مع تعزيز كفاءة الاتصال في المساحات الكبيرة. 

كيف تؤثر ميزات المفاتيح المُدارة على أداء الشبكة؟ 

تساهم ميزات المحولات المُدارة بشكل إيجابي في تحسين الأداء نظرًا للتحكم والتخصيص الأكبر الذي توفره. مع هذه المحولات، أصبحت إدارة حركة المرور أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، يمكن لجودة الخدمة (QoS) ضمان توصيل المعلومات الحيوية من خلال إعطائها الأولوية فوق البيانات الأقل أهمية. توفر المحولات المُدارة أيضًا القدرة على تقسيم الشبكة باستخدام شبكات VLAN، وبالتالي تحسين كفاءة النطاق الترددي وتقليل الازدحام. علاوة على ذلك، يتم تعزيز الأمان من خلال تنفيذ التحكم في الوصول والمراقبة، مما يساعد في تحديد وإزالة التهديدات المختلفة. بفضل هذه الميزات، يتم ضمان التوازن بين الأداء والموثوقية وقابلية التوسع والتحسين في بيئة الشبكة المعقدة.

كيف تختلف الطبقة 2 والطبقة 3 من حيث الاعتبارات المتعلقة بالتكلفة؟ 

إن النظر في التكاليف الاقتصادية لمفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3 يرجع إلى ميزاتها الأساسية، مثل الوظائف المرتبطة بعناوين MAC. بالنسبة للشبكات المحلية التي تركز على البث، تعمل مفاتيح الطبقة 2 بشكل جيد وهي فعالة من حيث التكلفة. تؤكد هذه المفاتيح على إعادة توجيه الحزم المستندة إلى MAC، مما يجعلها ميسورة التكلفة إلى حد كبير بالنظر إلى البنية الأقل تعقيدًا المطلوبة. 

ومع ذلك، فإن الميزات المتقدمة المرتبطة بمفاتيح الطبقة 3، مثل التوجيه بين شبكات VLAN وإدارة حركة المرور من خلال عناوين IP، تجعلها أكثر تكلفة بكثير منذ البداية. وتبرر أسعارها في حالات مثل تمكين بروتوكولات التوجيه الديناميكية داخل النطاق مثل OSPF أو BGP والتي تعد مفيدة للغاية في الشبكات الأكبر حجمًا والأكثر تعقيدًا حيث تكون هناك حاجة إلى الأداء الفعال وقابلية التوسع. اعتبارًا من الآن، يمكن أن تكلف مفاتيح الطبقة 3 ما بين 25% إلى 40% أكثر من مفاتيح الطبقة 2 القياسية، وهو ما يعتمد على الطراز وميزات الجهاز.

بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن تؤخذ التكاليف المرتبطة بمفاتيح الشبكة في الاعتبار أيضًا. ففي بعض تكوينات الشبكة، يمكن لمفاتيح الطبقة 3 أن تلغي الحاجة إلى شراء أجهزة توجيه إضافية، وهو ما قد يعوض عن النفقات في بعض الشبكات. ومن ناحية أخرى، قد تتطلب معالجتها المتقدمة خبرة إضافية لإدارتها، وقد يكون استهلاك الطاقة الأكبر أمرًا لا مفر منه. ولابد من قياس هذه النفقات الأولية والمتكررة في مقابل إمكانات النمو جنبًا إلى جنب مع الوظائف ذات القيمة المضافة للشبكة داخل المؤسسة حتى يمكن اتخاذ خيارات حكيمة.

كيف تقوم مفاتيح Cisco بدمج عمليات الطبقة 2 والطبقة 3؟

ما الذي يميز مفاتيح Cisco Layer 2 عن غيرها الموجودة في السوق؟

تختلف مفاتيح Cisco Layer 2 عن المفاتيح الأخرى الموجودة في السوق بسبب موثوقيتها وأدائها المتفوق وميزات الأمان الممتازة. وهي مصممة لتوفير تبديل فعال للشبكات المحلية (LANs) مع زمن انتقال منخفض وإنتاجية عالية. يوفر دعم بروتوكول الشجرة الممتدة المتقدم (STP) من Cisco اكتشافًا فعالًا للحلقات مع استقرار الشبكة. علاوة على ذلك، تساعد ميزات الأمان المحسّنة مثل أمان المنفذ وقوائم التحكم في الوصول (ACLs) في حماية البيانات. علاوة على ذلك، فإن قابلية التوسع والامتثال لمعايير الصناعة تجعلها مثالية للعديد من طوبولوجيات الشبكة.

ما هي عملية دمج وظائف التوجيه من الطبقة 3 في أجهزة Cisco؟

يتم دمج وظائف التوجيه من الطبقة 3 في أجهزة Cisco من خلال نشر مفاتيح متعددة الطبقات ودمج أجهزة التوجيه التي تحتوي على الدوائر الإلكترونية اللازمة لوظائف التوجيه. تستخدم هذه الأجهزة جداول التوجيه جنبًا إلى جنب مع بروتوكولات الشبكة مثل OSPF و EIGRP لتحديد المسارات المفضلة لحزم البيانات عبر الشبكات. تسهل Cisco معالجة الطبقة 3 الفعّالة من خلال إعادة التوجيه القائمة على الأجهزة والتي تضمن زمن انتقال منخفضًا وأداءً فائقًا. وهذا بدوره يسمح بالاتصال بين الشبكات الفرعية مع الحفاظ على فعالية الشبكة وأمانها.

أفضل الطرق لصيانة مفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3 والتحكم فيها

ما هي الإرشادات الخاصة بتكوين شبكات VLAN على مفاتيح الطبقة 2؟ 

للحصول على تكوين فعال لشبكات VLAN على مفاتيح الطبقة 2، سيكون من المفيد مراعاة النصائح التالية: 

1. قم بالتخطيط لتصميم شبكة VLAN بعناية: قم بتحديد شبكات VLAN استنادًا إلى المتطلبات التنظيمية، مثل الأقسام أو أنواع حركة المرور، لتحقيق تقسيم أفضل والتحكم في الأمان. 
2. استخدم أسماء وصفية قياسية:يجب إعطاء أسماء واضحة لشبكات VLAN لتحقيق تكوين وإدارة فعالين لتجنب الاستخدام المتواصل لاتفاقيات التسمية *.1، *.2، وما إلى ذلك. 
3. تعيين المنافذ لشبكات VLAN بشكل استراتيجي:يجب الاحتفاظ بالأجهزة ذات الصلة في نفس شبكة VLAN من أجل تقليل حركة البث غير الضرورية وتعزيز كفاءة الشبكة. 
4. تمكين الربط عند الضرورة: يجب تكوين منافذ الجذع للسماح بمرور حركة المرور لشبكات VLAN المتعددة بين المفاتيح، ويتم وضع العلامات المناسبة فيما يتعلق بتحديد VBA باستخدام 802.1Q لشبكات VLAN. 
5. تنفيذ التحكم في الوصول: هل يقوم الأشخاص خارج المؤسسة بتقييد الوصول إلى شبكة VLAN باستخدام قوائم التحكم في الوصول (ACLs) أو تدابير أمنية أخرى لحماية البيانات والموارد الحساسة؟ 
6. تكوينات المستند: ينبغي الاحتفاظ بتوثيق كامل لمعلومات شبكة VLAN بشكل واضح لتسهيل استكشاف المشكلات وإصلاحها لاحقًا وإجراء التغييرات عند الضرورة. 
7. تكوين الاختبار: يجب استخدام أدوات الشبكة أو الأوامر للتحقق مما إذا كانت شبكات VLAN المكوّنة تعمل كما هو مطلوب، أو ما إذا كانت أي أجهزة يمكن الوصول إليها قادرة على إرسال أمر ping إلى المنافذ المكوّنة، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فهناك حاجة لإظهار موجز VLAN. 

إن اتباع الإرشادات المذكورة أعلاه سيضمن تكوينًا فعالًا لشبكة VLAN العاملة مع دعم الأداء الأمثل للشبكة.

ما هي خطوات إعداد جداول التوجيه على مفتاح الطبقة 3؟ 

1. تمكين توجيه VLAN على المحول:تأكد من دعم التوجيه على مفتاح الطبقة 3. قم بتنفيذ الأمر المطلوب (على سبيل المثال، توجيه IP على أجهزة Cisco) لتشغيل التوجيه.
2. تعيين عنوان IP للواجهات: قم بتعيين عناوين IP لواجهات التبديل المطلوبة أو واجهات VLAN (SVI) على التبديل. يجب أن تكون كل واجهة في شبكة فرعية مختلفة.
3. تكوين المسار الثابت أو بروتوكولات التوجيه الديناميكية: بالنسبة للتوجيه الثابت اليدوي، أضف مسارات تتكون من شبكة الوجهة المطلوبة وعنوان IP للقفزة التالية. بالنسبة للتوجيه الديناميكي، قم بتنفيذ بروتوكول مثل OSPF أو EIGRP وقم بإعداده لتوزيع المسارات تلقائيًا.
4. التحقق من التكوين: استخدم أوامر العرض مثل show ip route للتحقق من تكوين جدول التوجيه. تأكد من إدراج جميع الشبكات والطرق المطلوبة.
5. إجراء فحوصات اتصال الاتصالات:قم بإجراء اختبارات مثل ping أو traceroute للتحقق من القدرة على الاتصال بين الشبكات الفرعية المختلفة.

تسهل هذه المؤشرات إعداد جداول التوجيه على مفتاح الطبقة 3، مما يضمن أن تدفق البيانات يعمل بشكل كامل بين الشبكات الفرعية.

ما هي الأدوات التي تساعد في إدارة الشبكة لمفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3؟ 

في الإشراف على مفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3، أستخدم العديد من الأدوات القوية لتحقيق وظائف الشبكة الفعالة. تساعد أدوات إدارة الشبكة، على سبيل المثال، Cisco's DNA Center أو SolarWinds Network Performance Monitor، في التكوين التلقائي ومراقبة الأداء واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. علاوة على ذلك، أستخدم واجهات سطر أوامر خاصة (CLI) على المفاتيح والتي توفر الفرصة لتكوين الجهاز والتحقق من الإعدادات على الفور. علاوة على ذلك، تساعد أدوات تحليل البروتوكول مثل Wireshark في تحديد وجود مخالفات في حركة المرور على الشبكة. تسهل القدرات التفصيلية لهذه الأدوات إدارة بيئة شبكة مستقرة وآمنة.

الأسئلة الأكثر شيوعًا (FAQ) 

س: ما هي الاختلافات بين مفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3؟

أ: تستخدم مفاتيح الطبقة 2 عناوين MAC لإعادة التوجيه عند طبقة ارتباط البيانات في نموذج OSI، فقط داخل جزء من الشبكة. في حين أن مفاتيح الطبقة 3 توجه حركة المرور بناءً على معلومات واجهة الشبكة. تختلف مفاتيح الطبقة 3 عن مفاتيح الطبقة 2 الأساسية لأنها تعمل أيضًا في الطبقة الثالثة من الشبكة في نموذج OSI. نظرًا لوجود أكثر من شبكة VLAN وشبكة فرعية، فهي قادرة على إجراء التوجيه بين هذه "العناصر"، مما يعني أن مثل هذه المفاتيح لا تعتمد على عناوين MAC فقط، بل تستخدم أيضًا عناوين IP لاتخاذ القرارات. يتم دمج مفتاح الطبقة 2 الذي يخدم بشكل مباشر وموجه الطبقة في مفتاح طبقة 3 واحد، مما يجعل التعامل مع الشبكات متقدمًا إلى حد ما لأنه لا يتحكم في إطارات المفاتيح فحسب، بل يدير المفاتيح مثل جهاز توجيه متعدد الأغراض.

س: هل يمكنك شرح كيفية عمل مفاتيح Ethernet من الطبقة 2؟

أ: تقوم مفاتيح Ethernet من الطبقة 2 ببناء جدول لعنوان MAC مقابل منفذ المفتاح والذي يبدأ مع عمل مفاتيح Ethernet متعددة الطبقات. عندما يستقبل المفتاح إطارًا، باستخدام عنوان MAC الوجهة، ترسل وحدة التحكم منفذًا سيتم إرسال الإطار إليه. يجعل هذا من الممكن احتواء إشارات Ethernet المذاعة دون تقييد عملية تعلم عنوان MAC التي تتعامل مع مجال رسالة التحكم الفردية. تُستخدم مفاتيح الطبقة 2 في المقام الأول لتكوين VLAN وتحسين الأداء بسبب تبديل الحزم.

س: ما هي الإمكانيات الإضافية التي يوفرها مفتاح الطبقة 3 مقارنة بمفتاح الطبقة 2؟

أ: يقوم مفتاح الطبقة 3 بالعديد من الوظائف الأخرى التي لا يضاهيها مفتاح الطبقة 2 مثل ما يلي: 1. لا يلزم توصيل جهاز توجيه خارجي لإجراء توجيه بين شبكات VLAN. 2. بروتوكولات التوجيه الثابتة والديناميكية (على سبيل المثال، Morse وOBG) 3. يتم تعزيز أمان واجهة الشبكة بقوائم التحكم في الوصول (ACLs) التي تقيد الوصول أو تسمح به. تعتمد جودة الخدمة (QoS) على معلومات الطبقة 3 والطبقة 4 5. إدارة وتخصيص عناوين IP باستخدام DHCP 6. هذه العوامل بالإضافة إلى التعامل مع حركة المرور بين الشبكات الفرعية حسب عدد المنافذ تخلق قيمة ووظائف ضخمة للعديد من الشبكات الأكثر تعقيدًا.

س: في أي الحالات يكون مفتاح الطبقة 3 أفضل من مفتاح الطبقة 2 التقليدي؟ 

ج: سيكون هناك حاجة إلى مفتاح الطبقة 3 في السيناريوهات التالية: 1. إذا كانت شبكتك بحاجة إلى اتصالات موجهة بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة. 2. إذا كنت تريد تقليل زمن انتقال الشبكة من خلال إجراء التوجيه بسرعة السلك. 3. إذا كنت تريد تنفيذ سياسات أمان أكثر تقدمًا من خلال استخدام قوائم التحكم في الوصول. 4. إذا كانت شبكتك بحاجة إلى تصميمها بتوجيه موزع بدلاً من التوجيه المركزي. 5. إذا كنت تريد تقليل تعقيد إدارة الشبكة من خلال دمج التبديل والتوجيه. 6. إذا كنت تريد السماح بالتوجيه بناءً على عناوين IP داخل البنية الأساسية للتبديل. 

س: هل من الممكن أن يعمل مفتاح الطبقة 3 كموجه في الشبكة؟  

ج: نعم، يمكن لمفاتيح الطبقة 3 أن تعمل كموجه في أغلب الحالات، وخاصة في حالة الشبكة الخاصة. تستطيع مفاتيح الطبقة 3 تنفيذ إجراءات التوجيه بين شبكات VLAN والشبكات الفرعية، وتعمل بشكل أسرع من أجهزة التوجيه التقليدية. ومع ذلك، في حالات روابط شبكة WAN أو إجراءات التوجيه الأكثر تفصيلاً، من المرجح أن تكون هناك حاجة إلى جهاز توجيه مخصص أكثر تطورًا. يتحدد الاختيار لصالح مفاتيح الطبقة 3 أو أجهزة التوجيه وفقًا لحدود الشبكة الخاصة، ومتطلبات التوسع، والتوازن المطلوب بين الأداء وعمليات التوجيه المعقدة.

س: هل تدعم مفاتيح الإدارة من الطبقة 2 شبكات VLAN؟

ج: نعم، تدعم مفاتيح الطبقة 2 المدارة شبكات VLAN (الشبكات المحلية الافتراضية). وباستخدام هذه المفاتيح، يمكن لمسؤولي الشبكة إدارة شبكات منطقية متعددة على شبكة مادية واحدة. تدعم مفاتيح الطبقة 2 المدارة وسم VLAN، مما يؤدي إلى تقسيم حركة المرور وتعزيز الأمان. ومع ذلك، ستكون هناك حاجة إلى مفتاح أو جهاز توجيه من الطبقة 3 لتوجيه حركة المرور بين شبكات VLAN. لا تستطيع مفاتيح الطبقة 2 القيام بذلك لأنها لا تخرج عن حدود عنوان MAC، وبالتالي لا يمكنها التوجيه بين أجزاء من شبكات مختلفة. 

س: ما هي الطرق التي تختلف بها مفاتيح الطبقة 3 عن مفاتيح الطبقة 2 عندما يتعلق الأمر بالتعامل مع ARP (بروتوكول حل العناوين)؟

ج: إن مفاتيح الطبقة 3 أكثر استباقية في التعامل مع بروتوكول ARP مقارنة بمفاتيح الطبقة 2. حيث تقوم مفاتيح الطبقة 2 ببساطة بإعادة توجيه طلبات بروتوكول ARP والردود عليها. وعلى النقيض من ذلك، تحتوي مفاتيح الطبقة 3 على جداول بروتوكول ARP التي تمكنها من الاستجابة مباشرة لطلب بروتوكول ARP الخاص بعنوان IP. وهذا يقلل من حجم حركة البث. كما تقوم مفاتيح الطبقة 3 أيضًا بوظيفة ARP Proxying، حيث تجيب على طلبات بروتوكول ARP للأجهزة الموجودة في شبكات فرعية مختلفة. وهذا يعزز من اتصالات الشبكة ويقلل من الوقت الذي يستغرقه التوجيه بين شبكات VLAN.

س: هل توجد مفاتيح POE للطبقة 2 والطبقة 3؟  

ج: نعم، يمكن لمفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3 دعم تقنية Power over Ethernet (PoE). تسمح تقنية PoE بتوصيل الطاقة من الشبكة إلى أجهزة مثل الهواتف IP ونقاط الوصول وكاميرات المراقبة عبر كبل Ethernet. لا يتم تحديد القدرة على دعم تقنية PoE من خلال طبقة المحول، سواء الطبقة 2 أو الطبقة 3. عند شراء مفاتيح PoE، يجب على المرء تحديد ميزانية الطاقة المطلوبة إلى جانب عدد منافذ PoE المطلوبة، سواء لمفاتيح الطبقة 2 أو الطبقة 3.

مصادر مرجعية

1. العنوان: أول عرض توضيحي لشبكة بصرية سلبية تعتمد على مفتاح L2
   • المؤلف: ك. نيشيموتو، تاكاشي يامادا، ج. كاني، أ. أوتاكا
   • مجلة: رسائل الكترونية
   • تاريخ النشر: 2018
   • النتائج الرئيسية:
     • تسلط هذه الورقة الضوء على نموذج أولي لشبكة Gigabit Ethernet البصرية السلبية (PON) القائمة على مفتاح الطبقة 2 وأول عرض لأدائها.
     • يدعم الهيكل عددًا كبيرًا من منافذ PON ويصل إلى معدل إنتاج يبلغ 1 جيجابت في الثانية تقريبًا في النقل أحادي الاتجاه.
   • المنهجية:
     • قام المؤلفون بدمج الأجهزة ذات الدرجة التجارية مع وظائف PON القائمة على البرامج لتطوير نموذج أولي عملي، ثم قاموا بتحليل أدائه لتقييم فعالية الهندسة المعمارية (نيشيموتو وآخرون، 2018، الصفحات من 40 إلى 41).
2. العنوان: تقييم طريقة المزامنة الزمنية للحلقات المتعددة في شبكة التبديل الضوئية L2
   • المؤلف: هاتوري كيوتا، ناكاجاوا ماساهيرو، كيميشيما ناوكي، ك. ماسارو، أو. هيرواكي
   • مؤتمر: لم يتم تحديد
   • تاريخ النشر: 2014 (ليس خلال السنوات الخمس الماضية ولكن ذات صلة)
   • النتائج الرئيسية:
     • يقوم هذا البحث بتحليل استراتيجية منسقة لتخصيص الفترة الزمنية في شبكة تبديل بصرية L2 متعددة الحلقات، مع التركيز بشكل خاص على تحسين الكفاءة والزمن الكامن.
   • المنهجية:
     • أجرى المؤلفون عمليات محاكاة لتقييم وظائف طريقة الفترة الزمنية المتزامنة المقترحة مقابل المعايير التي حددتها الطرق التقليدية (كيوتا وآخرون، 2014، ص 35-40).
3. العنوان: تقييم طريقة المزامنة الزمنية في شبكة التبديل الضوئية L2
   • المؤلف: هاتوري كيوتا، ناكاجاوا ماساهيرو، ك. ماسارو، أو هيرواكي
   • مؤتمر: لم يتم تحديد
   • تاريخ النشر: 2014 (ليس خلال السنوات الخمس الماضية ولكن ذات صلة)
   • النتائج الرئيسية:
     • كما هو الحال في الدراسة السابقة، تركز هذه الورقة على مزامنة الفترات الزمنية في أنظمة شبكة التبديل الضوئية L2، مع إيلاء اهتمام خاص للتأثيرات المفيدة للمزامنة على تشغيل الشبكة.
   • المنهجية:
     • استخدم المؤلفون نماذج تحليلية للوصول إلى المكاسب المحققة نتيجة لتخصيص الفترات الزمنية المتزامنة (كيوتا وآخرون، 2014، ص 49-54).
4. العنوان: ميزة L2 Switch لبروتوكول التكرار الافتراضي للموجه والتقارب السريع
   • المؤلف: ح. ماتسودا
   • مجلة: المجلة الدولية لتطبيقات الحاسوب
   • تاريخ النشر: 2012 (ليس خلال السنوات الخمس الماضية ولكن ذات صلة)
   • النتائج الرئيسية:
     • تقترح هذه الورقة تقنية يمكنها تحسين وقت التقارب لبروتوكول التكرار للموجه الافتراضي (VRRP) من خلال الاستفادة من وظائف التبديل L2، وبالتالي تقليل وقت التعافي من أعطال الشبكة.
   • المنهجية:
     • كشف تحليل المؤلف لآليات VRRP الحالية عن طرق لتحسين أوقات التقارب من خلال التعديلات كما هو موضح من خلال نتائج المحاكاة (ماتسودا، 2012، ص 1-3).
5. شبكة الكمبيوتر
6. نموذج OSI