Layer-3-Switch vs. Router

Computernetzwerke werden häufig gebildet, indem viele verschiedene Arten von Netzwerken miteinander verbunden werden. Wenn mehrere Computernetzwerke nur physikalisch verbunden sind und nicht miteinander kommunizieren können, dann hat die „Zusammenschaltung“ keine praktische Bedeutung. Daher wird bei „Interconnection“ üblicherweise impliziert, dass diese miteinander verbundenen Computer kommunizieren können, dh funktional und logisch haben diese Computernetzwerke ein umfassendes Netzwerk oder das Internet gebildet.

Ein großes Computernetzwerk

Einige Zwischengeräte (oder Zwischensysteme) werden beim Verbinden von Netzwerken verwendet, was in ISO-Begriffen als Relaissystem bezeichnet wird. Abhängig von der Ebene des Relaissystems kann es die folgenden fünf Arten von Relaissystemen geben:

1. Das Relaissystem der physikalischen Schicht (d. h. die erste Schicht, Schicht L1): Repeater.
2. Sicherungsschicht (dh die zweite Schicht, Schicht L2): Brücke.
3. Das Vermittlungssystem der Vermittlungsschicht (die dritte Schicht, Schicht L3): Router.
4. Der Brouter, die Mischung aus Bridge und Router, hat die Funktionen von Bridge und Router.
5. Das Relaissystem über der Vermittlungsschicht ist das Gateway.

Es wird im Allgemeinen nicht als Netzwerkzusammenschaltung bezeichnet, wenn das Relaissystem ein Transponder ist, da es nur ein Netzwerk erweitert. High-Level-Gateways werden derzeit aufgrund ihrer Komplexität weniger eingesetzt. Daher bezieht sich die Netzwerkverbindung im Allgemeinen auf das Netzwerk, das einen Switch und einen Router für die Verbindung verwendet. In diesem Artikel werden hauptsächlich Layer-3-Switch und -Router und ihre Unterschiede erläutert.

Struktur des Heimüberwachungssystems

SHexen und Router

„Switch“ ist das Wort mit der höchsten Frequenz im heutigen Netzwerk. Von der Bridge über die Route bis hin zum Geldautomaten und dem Telefonsystem kann es in jeder Situation angewendet werden. Das Wort Schalter tauchte zuerst in Telefonsystemen auf und bezog sich insbesondere auf das Umschalten von Sprachsignalen zwischen zwei Telefonen. Die Ausrüstung, die die Arbeit vervollständigt, ist eine Telefonvermittlung. Der Schalter ist ein technisches Konzept, das heißt, die Weiterleitung von Signalen vom Geräteeingang zum Ausgang zu vervollständigen. Daher können alle Geräte, die dieser Definition entsprechen, als Schaltgeräte bezeichnet werden.

„Switch“ ist also ein Wort mit weitreichender Bedeutung. Wenn es verwendet wird, um die Ausrüstung in der zweiten Schicht des Datennetzwerks zu beschreiben, bezieht es sich auf ein Brückengerät. Wenn es verwendet wird, um die Ausrüstung in der dritten Schicht zu beschreiben, bezieht es sich auf ein Routing-Gerät.

Der Wechselprozess

Der Ethernet-Switch, von dem wir oft sprechen, ist ein Multi-Port-Second-Layer-Netzwerkgerät, das auf Bridge-Technologie basiert. Es bietet einen Pfad mit geringer Latenz und geringem Overhead für die Weiterleitung von Datenrahmen von einem Port zu einem anderen. Daher sollte im internen Kern des Switches eine Schaltmatrix vorhanden sein, die einen Pfad für die Kommunikation zwischen zwei beliebigen Ports oder einen schnellen Schaltbus bereitstellt, sodass der von einem beliebigen Port empfangene Datenrahmen von anderen Ports gesendet wird.

Die Funktion der Austauschmatrix wird oft durch einen speziellen Chip (ASIC) in Geräten ergänzt. Darüber hinaus geht die Designidee von Ethernet-Switches von einer wichtigen Annahme aus, nämlich dass die Geschwindigkeit des Vermittlungskerns so schnell ist, dass der übliche große Datenfluss ihn nicht überlastet. Mit anderen Worten, die Schaltfähigkeit ist im Vergleich zur übertragenen Informationsmenge unendlich groß (im Gegensatz dazu besteht die Idee von ATM-Schaltern im Design darin, dass die Schaltfähigkeit relativ zur übertragenen Informationsmenge begrenzt ist).

Obwohl der Ethernet-Layer-2-Switch auf der Grundlage von Multi-Port-Bridges entwickelt wurde, machen die umfangreichen Switching-Funktionen ihn nicht nur zum besten Weg, um mehr Bandbreite zu erhalten, sondern erleichtern auch die Verwaltung des Netzwerks.

Der Router ist ein Paketvermittlungsgerät (oder Netzwerkschicht-Relaisgerät) in der Netzwerkschicht des OSI-Protokollmodells. Die grundlegende Funktion des Routers besteht darin, Daten (IP-Pakete) an das richtige Netzwerk zu übertragen, einschließlich:

1. Weiterleitung von IP-Datagrammen, einschließlich Routing und Übertragung von Datagrammen;
2.  Subnetz-Isolierung zur Unterdrückung von Broadcast-Stürmen;
3. Pflegen Sie die Routing-Tabelle und tauschen Sie Routing-Informationen mit anderen Routern aus, die die Grundlage für die Weiterleitung von IP-Paketen bilden.
4. Fehlerbehandlung von IP-Datagrammen und einfache Staukontrolle;
5. Realisieren Sie die Filterung und Abrechnung von IP-Datagrammen.

Router in verschiedenen Regionen

Bei Netzwerken unterschiedlicher Größe ist die Rolle des Routers unterschiedlich. Im Backbone-Netzwerk ist die Hauptaufgabe des Routers das Routing. Die Router im Backbone-Netzwerk müssen die Pfade zu allen untergeordneten Netzwerken kennen. Dies erfordert das Pflegen einer riesigen Routing-Tabelle und das schnellstmögliche Reagieren auf Änderungen im Verbindungszustand. Der Ausfall des Routers führt zu ernsthaften Problemen bei der Informationsübertragung.

Im regionalen Netzwerk ist die Hauptfunktion des Routers die Netzwerkverbindung und das Routing. Es verbindet die unterlagerten Basisnetzeinheiten – das Campusnetz – und ist für die Datenweiterleitung zwischen den unterlagerten Netzen zuständig.

Die Hauptaufgabe von Routern besteht darin, Subnetze innerhalb des Campus-Netzwerks zu trennen. Die frühe Internet-Infrastruktur war das Local Area Network (LAN), in dem sich alle Hosts im selben logischen Netzwerk befanden. Mit zunehmender Größe des Netzwerks entwickelt sich das LAN zu einem Campus-Netzwerk, das aus mehreren Subnetzen besteht, die durch Hochgeschwindigkeits-Backbones und -Router verbunden sind. Unter ihnen sind mehrere Subnetze logisch unabhängig, und der Router ist das einzige Gerät, das sie trennen kann. Er ist für die Paketweiterleitung und Broadcast-Isolation zwischen Subnetzen verantwortlich, und der Router an der Grenze ist für die Verbindung mit dem Netzwerk der oberen Schicht verantwortlich.

Der Hauptunterschieds Zwischen einem Layer-3-Switch und einem Router

Der grundlegendste Grund, warum wir nicht zwischen einem Layer-3-Switch und einem Router unterscheiden können, ist, dass der Layer-3-Switch auch eine „Routing“-Funktion hat. Trotzdem gibt es einige wesentliche Unterschiede zwischen Layer-3-Switches und Routern:

1) Die Hauptfunktionen sind unterschiedlich

Obwohl sowohl Layer-3-Switches als auch Router Routing-Funktionen haben, können wir sie nicht miteinander gleichsetzen. Es ist genauso, dass viele Breitband-Router Routing-Funktionen nicht nur haben, sondern auch bereitstellen Switch-Ports und Hardware-Firewall-Funktionen, sind aber nicht mit Switches oder Firewalls gleichzusetzen. Weil die Hauptfunktion dieser Router die Routing-Funktion ist und andere Funktionen nur zusätzliche sind, deren Zweck es ist, das Gerät anwendbarer und praktischer zu machen.

Dasselbe gilt für einen Layer-3-Switch. Es ist nur ein Switch mit einigen grundlegenden Routing-Funktionen, und seine Hauptfunktion ist der Datenaustausch. Während der Router nur eine Hauptfunktion des Routings und der Weiterleitung hat.

2) Die hauptsächlich anwendbaren Umgebungen sind unterschiedlich

Die Routing-Funktion des Layer-3-Switches ist relativ einfach, da er hauptsächlich einfachen LAN-Verbindungen gegenübersteht. Aus diesem Grund ist die Routing-Funktion eines Layer-3-Switches einfach und der Routing-Pfad weitaus weniger komplex als der eines Routers. Seine Hauptzwecke im lokalen Netzwerk bestehen darin, einen schnellen Datenaustausch bereitzustellen und die Anwendungsmerkmale des häufigen Datenaustauschs im lokalen Netzwerk zu erfüllen. Der Router ist anders. Es wurde ursprünglich entwickelt, um verschiedene Arten von Netzwerkverbindungen zu realisieren. Obwohl der Router auch für die Verbindung zwischen lokalen Netzwerken anwendbar ist, wird er hauptsächlich zwischen verschiedenen Arten von Netzwerken verwendet, wie z. B. der Verbindung zwischen dem LAN und Weitverkehrsnetzwerken.

Die Hauptfunktion eines Routers ist das Routing und die Weiterleitung, und sein letztendlicher Zweck besteht darin, die Verbindung verschiedener komplexer Routing-Netzwerke zu lösen. Daher verfügt es über eine leistungsstarke Routing-Funktion, die nicht nur für LANs mit demselben Protokoll geeignet ist, sondern auch zwischen LANs und WANs mit unterschiedlichen Protokollen. Seine Vorteile liegen in der Auswahl der besten Route, Lastverteilung, Link-Backup und dem Austausch von Routing-Informationen mit anderen Netzwerken.

3) Die Leistung ist anders

Technisch unterscheiden sich Router und Layer-3-Switches deutlich in Paketvermittlungsvorgängen. Router führen die Paketvermittlung durch mikroprozessorbasierte Software-Routing-Engines durch, während Schicht-3-Switches die Paketvermittlung durch Hardware durchführen. Nachdem der Layer-3-Switch den ersten Datenfluss geroutet hat, generiert er eine Zuordnungstabelle zwischen MAC-Adressen und IP-Adressen. Wenn derselbe Datenfluss erneut durchläuft, wird er gemäß dieser Tabelle direkt durch Layer 2 geleitet, anstatt erneut zu routen. Dadurch eliminiert der Switch die Netzwerkverzögerung, die durch die Routing-Auswahl des Routers verursacht wird, und verbessert so die Effizienz der Datenpaketweiterleitung.

Gleichzeitig die Routensuche des Dreischichters wechseln zielt auf den Datenfluss ab. Es verwendet eine Cache-Technologie und kann leicht durch die ASIC-Technologie realisiert werden, was die Kosten erheblich einsparen und eine schnelle Weiterleitung realisieren kann. Die Weiterleitung des Routers nimmt das längste Übereinstimmungsverfahren an, das kompliziert zu implementieren ist und normalerweise durch Software implementiert wird, mit geringer Weiterleitungseffizienz. Aus diesem Grund ist die Gesamtleistung von Layer-3-Switches viel besser als die von Routern und eignet sich daher sehr gut für LANs mit häufigem Datenaustausch.

Obwohl Router über leistungsstarke Routing-Funktionen verfügen, ist ihre Paketweiterleitungseffizienz weitaus geringer als die von Layer-3-Switches. Sie sind besser geeignet für die Verbindung verschiedener Arten von Netzwerken, bei denen der Datenaustausch nicht häufig ist, wie z. B. die Verbindung von lokalen Netzwerken und dem Internet. Es ist eine Verschwendung (im Hinblick auf seine leistungsstarke Routing-Funktion), wenn Router, insbesondere High-End-Router, in lokalen Netzwerken verwendet werden. Es kann die Anforderungen an die Kommunikationsleistung von lokalen Netzwerken nicht gut erfüllen, wodurch die normale Kommunikation zwischen Subnetzen beeinträchtigt wird.

Zusammenfassend gibt es noch wesentliche Unterschiede zwischen Layer 3 Switch und Router. Insgesamt ist es besser, einen Layer-3-Switch für Multi-Subnetz-Verbindungen im LAN zu verwenden, insbesondere in einer Umgebung, in der häufig Daten zwischen verschiedenen Subnetzen ausgetauscht werden. Einerseits kann es die Anforderungen an die Kommunikationsleistung zwischen Subnetzen sicherstellen. Andererseits spart es die Investition in die Anschaffung von Routern. Natürlich ist es verständlich, Router einzusetzen, wenn die Kommunikation zwischen Subnetzen nicht sehr häufig ist, was auch den Zweck einer sicheren Trennung und gegenseitigen Kommunikation zwischen Subnetzen erreichen kann. Die Details sollten entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen festgelegt werden.

Switch von FiberMall

The Vergangenheit und Gegenwart of Layer 3 Switch

Der wichtigste Zweck des Layer-3-Switches ist es, den Datenaustausch innerhalb eines großen lokalen Netzwerks zu beschleunigen. Diesem Zweck dient auch die Routing-Funktion. Es kann eine Route und mehrere Weiterleitungen erreichen. Regelmäßige Prozesse wie die Weiterleitung von Datenpaketen werden durch Hardware mit hoher Geschwindigkeit implementiert, während Funktionen wie die Aktualisierung von Routeninformationen, die Pflege von Routentabellen, die Routenberechnung und die Routenbestimmung durch Software implementiert werden.

Aus Gründen des Sicherheits- und Komfortmanagements, hauptsächlich um den Schaden von Rundfunkstürmen zu verringern, müssen große lokale Netzwerke gemäß Faktoren wie Funktionen oder Regionen in kleine lokale Netzwerke umgewandelt werden. Dies macht die VLAN-Technologie im Netzwerk weit verbreitet. Die Kommunikation zwischen verschiedenen VLANs muss über Router weitergeleitet werden. Aufgrund der begrenzten Anzahl von Ports und der langsamen Routing-Geschwindigkeit werden die Größe und die Zugriffsgeschwindigkeit des Netzwerks einfach durch die Verwendung von Routern begrenzt, um den Zugriff zwischen den Netzwerken zu realisieren.

Aus dieser Situation heraus sind die Layer-3-Switches entstanden. Layer-3-Switch ist für IP konzipiert und hat einen einfachen Schnittstellentyp. Es verfügt über eine starke Layer-2-Paketverarbeitungsfähigkeit und eignet sich sehr gut für das Datenrouting und Switching in großen LANs. Der Switch kann nicht nur in der dritten Schicht des Protokolls arbeiten, um die Funktionen traditioneller Router zu ersetzen oder teilweise zu vervollständigen, sondern hat auch die Geschwindigkeit von Layer-2-Switching zu einem relativ günstigen Preis.

Die meisten Routing-Funktionen der Layer-3-Switches dienen der Dateninteraktion, daher sind ihre Routing-Funktionen nicht so stark wie die von professionellen Routern der gleichen Klasse. Schließlich gibt es noch viele Mängel in der Sicherheits- und Protokollunterstützung, die die Arbeit von Routern nicht vollständig ersetzen können.

Die typische Praxis ist: Für die Zusammenschaltung verschiedener Subnetze im selben lokalen Netzwerk und das Routing zwischen VLANs im lokalen Netzwerk ersetzen Sie Router durch Layer-3-Switches. Professionelle Router kommen nur dann zum Einsatz, wenn die Verbindung zwischen dem lokalen Netz und dem öffentlichen Netz einen überregionalen Netzzugang ermöglichen soll.

CSchlussfolgerung

Zusammenfassend werden Switches im Allgemeinen für LAN-WAN-Verbindungen verwendet. Switches werden Bridges zugeordnet und sind Geräte auf der Sicherungsschicht. Einige Switches können auch das Schalten der dritten Schicht realisieren. Für die Verbindung zwischen WAN-WAN werden Router verwendet, die das Problem der Weiterleitung von Paketen zwischen heterogenen Netzwerken lösen und auf der Vermittlungsschicht wirken können. Im Vergleich dazu sind Router leistungsfähiger als Switches, aber sie sind langsamer und teurer. Layer-3-Switches sind aufgrund der Fähigkeit, Nachrichten mit Leitungsgeschwindigkeit weiterzuleiten, und der guten Steuerfunktion ähnlich wie bei Routern weit verbreitet.