Conmutador de capa 3 frente a enrutador

Las redes informáticas a menudo se forman interconectando muchos tipos diferentes de redes. Si varias redes informáticas solo están conectadas físicamente y no pueden comunicarse entre sí, entonces la "interconexión" no tiene importancia práctica. Por lo tanto, cuando se habla de “interconexión”, generalmente se da a entender que estas computadoras interconectadas pueden comunicarse, es decir, funcional y lógicamente, estas redes de computadoras han formado una red extensa o Internet.

Una gran red informática

Algunos dispositivos intermedios (o sistemas intermedios) se utilizan al conectar redes, lo que se denomina sistema de retransmisión en términos ISO. Puede haber los siguientes cinco tipos de sistemas de relés dependiendo del nivel del sistema de relés:

1. La capa física (es decir, la primera capa, la capa L1) del sistema de retransmisión: repetidor.
2. Capa de enlace de datos (es decir, la segunda capa, capa L2): puente.
3. El sistema de retransmisión de la capa de red (la tercera capa, capa L3): enrutador.
4. El brouter, la mezcla de puente y enrutador, tiene las funciones de puente y enrutador.
5. El sistema de retransmisión por encima de la capa de red es la puerta de enlace.

Por lo general, no se denomina interconexión de redes cuando el sistema de retransmisión es un transpondedor, ya que solo amplía una red. Actualmente, las puertas de enlace de alto nivel se utilizan menos debido a su complejidad. Por lo tanto, la interconexión de redes generalmente se refiere a la red que utiliza un conmutador y un enrutador para la interconexión. Este artículo explica principalmente el conmutador y el enrutador de capa 3 y sus diferencias.

Estructura del sistema de vigilancia del hogar

Sbrujas y enrutadores

“Switch” es la palabra con mayor frecuencia en la red actual. Desde el puente hasta la ruta, desde el cajero automático hasta el sistema telefónico, se puede aplicar en cualquier situación. La palabra interruptor apareció por primera vez en los sistemas telefónicos, refiriéndose específicamente al cambio de señales de voz entre dos teléfonos. El equipo que completa la obra es un conmutador telefónico. el interruptor es un concepto técnico, es decir, para completar el envío de señales desde la entrada del dispositivo a la salida. Por lo tanto, todos los dispositivos que cumplen con esta definición pueden denominarse dispositivos de conmutación.

Por lo tanto, "cambiar" es una palabra con un significado amplio. Cuando se usa para describir el equipo en la segunda capa de la red de datos, se refiere a un dispositivo puente. Cuando se usa para describir el equipo en la tercera capa, se refiere a un dispositivo de enrutamiento.

El proceso de cambiar

El conmutador Ethernet del que hablamos a menudo es un dispositivo de red de segunda capa multipuerto basado en tecnología de puente. Proporciona una ruta de baja latencia y baja sobrecarga para reenviar tramas de datos de un puerto a otro. Por lo tanto, debe haber una matriz de conmutación en el núcleo interno del conmutador, que proporcione una ruta de comunicación entre dos puertos, o un bus de conmutación rápida, de modo que la trama de datos recibida por cualquier puerto se envíe desde otros puertos.

La función de la matriz de intercambio a menudo se completa con un chip especial (ASIC) en el equipo. Además, la idea de diseño de los conmutadores Ethernet tiene una suposición importante, es decir, la velocidad del núcleo de intercambio es tan rápida que los datos habituales de gran flujo no lo congestionarán. En otras palabras, la capacidad de conmutación es infinitamente grande en comparación con la cantidad de información transmitida (en contraste, la idea de diseño de los conmutadores ATM es que la capacidad de conmutación es limitada en relación con la cantidad de información transmitida).

Aunque el conmutador de capa 2 de Ethernet se desarrolló sobre la base de puentes de múltiples puertos, las ricas funciones de conmutación no solo lo convierten en la mejor manera de obtener más ancho de banda, sino que también hacen que la red sea más fácil de administrar.

El enrutador es un dispositivo de conmutación de paquetes (o dispositivo de retransmisión de capa de red) en la capa de red del modelo de protocolo OSI. La función básica del enrutador es transmitir datos (paquetes IP) a la red correcta, incluidos:

1. Reenvío de datagramas IP, incluido el enrutamiento y la transmisión de datagramas;
2.  Aislamiento de subred para suprimir tormentas de transmisión;
3. Mantenga la tabla de enrutamiento e intercambie información de enrutamiento con otros enrutadores, que es la base para reenviar paquetes IP.
4. Manejo de errores de datagramas IP y control de congestión simple;
5. Realizar el filtrado y contabilización de datagramas IP.

Enrutadores en diferentes regiones

Para redes de diferentes escalas, el rol del enrutador es diferente. En la red troncal, la función principal del enrutador es el enrutamiento. Los enrutadores de la red troncal deben conocer las rutas a todas las redes de nivel inferior. Esto requiere mantener una gran tabla de enrutamiento y reaccionar lo más rápido posible a los cambios en el estado de la conexión. La falla del enrutador causará serios problemas de transmisión de información.

En la red regional, la función principal del enrutador es la conexión y el enrutamiento de la red. Conecta las unidades de red básicas de nivel inferior: la red del campus y es responsable del reenvío de datos entre las redes de nivel inferior.

La función principal de los enrutadores es separar las subredes dentro de la red del campus. La primera infraestructura de Internet fue la red de área local (LAN), en la que todos los hosts estaban en la misma red lógica. A medida que el tamaño de la red continúa expandiéndose, la LAN se convierte en una red de campus que consta de múltiples subredes conectadas por redes troncales y enrutadores de alta velocidad. Entre ellas, varias subredes son lógicamente independientes y el enrutador es el único dispositivo que puede separarlas. Es responsable del reenvío de paquetes y del aislamiento de la transmisión entre subredes, y el enrutador en el borde es responsable de la conexión con la red de capa superior.

La principal diferencias Entre un conmutador de capa 3 y un enrutador

La razón fundamental por la que no podemos distinguir entre un conmutador de capa 3 y un enrutador es que el conmutador de capa 3 también tiene una función de "enrutamiento". A pesar de esto, existen bastantes diferencias esenciales entre los conmutadores y enrutadores de Capa 3:

1) Las funciones principales son diferentes

Aunque tanto los conmutadores como los enrutadores de capa 3 tienen funciones de enrutamiento, no podemos equipararlos entre sí. Es lo mismo que muchos enrutadores de banda ancha no solo tienen funciones de enrutamiento, sino que también brindan cambiar puertos y funciones de cortafuegos de hardware, pero no se pueden equiparar con conmutadores o cortafuegos. Porque la función principal de estos enrutadores es la función de enrutamiento, y otras funciones son solo adicionales, cuyo propósito es hacer que el dispositivo sea más aplicable y más práctico.

Lo mismo es cierto para un conmutador de Capa 3. Es solo un conmutador con algunas funciones básicas de enrutamiento, y su función principal es el intercambio de datos. Mientras que el enrutador solo tiene una función principal de enrutamiento y reenvío.

2) Los principales entornos aplicables son diferentes

La función de enrutamiento del conmutador de Capa 3 es relativamente simple porque se enfrenta principalmente a conexiones LAN simples. Debido a esto, la función de enrutamiento de un conmutador de capa 3 es simple y la ruta de enrutamiento es mucho menos compleja que la de un enrutador. Sus propósitos principales en la red de área local son proporcionar un intercambio de datos rápido y cumplir con las características de aplicación del intercambio de datos frecuente en la red de área local. El enrutador es diferente. Originalmente fue diseñado para realizar diferentes tipos de conexiones de red. Aunque el enrutador también es aplicable a la conexión entre redes de área local, se utiliza principalmente entre diferentes tipos de redes, como la conexión entre la LAN y las redes de área amplia.

La función principal de un enrutador es el enrutamiento y el reenvío, y su propósito final es resolver la conexión de varias redes de enrutamiento complejas. Por lo tanto, tiene una potente función de enrutamiento, que no solo es adecuada para LAN con el mismo protocolo, sino también entre LAN y WAN con diferentes protocolos. Sus ventajas radican en elegir la mejor ruta, compartir la carga, respaldar enlaces e intercambiar información de enrutamiento con otras redes.

3) El rendimiento es diferente

Técnicamente, los enrutadores y los conmutadores de capa 3 tienen diferencias claras en las operaciones de conmutación de paquetes. Los enrutadores realizan la conmutación de paquetes mediante motores de enrutamiento de software basados ​​en microprocesadores, mientras que los conmutadores de capa 3 realizan la conmutación de paquetes mediante hardware. Después de que el switch de capa 3 enrute el primer flujo de datos, generará una tabla de mapeo entre las direcciones MAC y las direcciones IP. Cuando el mismo flujo de datos vuelva a pasar, pasará directamente a través de la Capa 2 de acuerdo con esta tabla en lugar de enrutar nuevamente. Al hacerlo, el conmutador elimina el retraso de la red causado por la selección de enrutamiento del enrutador y, por lo tanto, mejora la eficiencia del reenvío de paquetes de datos.

Al mismo tiempo, la búsqueda de ruta de las tres capas cambiar está dirigido al flujo de datos. Utiliza tecnología de caché y se puede realizar fácilmente con la tecnología ASIC, que puede ahorrar en gran medida el costo y realizar un reenvío rápido. El reenvío del enrutador adopta el método de coincidencia más largo, que es complicado de implementar y generalmente implementado por software, con baja eficiencia de reenvío. Debido a esto, el rendimiento general de los conmutadores de capa 3 es mucho mejor que el de los enrutadores, por lo que es muy adecuado para LAN con intercambios de datos frecuentes.

Aunque los enrutadores tienen potentes funciones de enrutamiento, su eficiencia de reenvío de paquetes es mucho menor que la de los conmutadores de capa 3. Son más adecuados para la interconexión de diferentes tipos de redes donde el intercambio de datos no es frecuente, como la interconexión de redes de área local e Internet. Será un desperdicio (en términos de su poderosa función de enrutamiento) si los enrutadores, especialmente los enrutadores de gama alta, se utilizan en redes de área local. No puede cumplir bien con los requisitos de rendimiento de comunicación de las redes de área local, lo que afecta la comunicación normal entre subredes.

En resumen, todavía existen diferencias esenciales entre el conmutador de capa 3 y el enrutador. En general, es mejor utilizar un conmutador de capa 3 para la conexión de múltiples subredes en la LAN, especialmente en un entorno donde el intercambio de datos entre diferentes subredes es frecuente. Por un lado, puede garantizar los requisitos de rendimiento de comunicación entre subredes. Por otro lado, ahorra la inversión en la compra de enrutadores. Por supuesto, es comprensible usar enrutadores si la comunicación entre subredes no es muy frecuente, lo que también puede lograr el propósito de aislamiento seguro y comunicación mutua entre subredes. Los detalles deben determinarse de acuerdo con las necesidades reales.

El interruptor de FiberMall

The Pasado y presente of Interruptor de capa 3

El propósito más importante del conmutador de capa 3 es acelerar el intercambio de datos dentro de una gran red de área local. La función de enrutamiento también ha servido para este propósito. Puede lograr una ruta y reenvío múltiple. Los procesos habituales, como el reenvío de paquetes de datos, se implementan mediante hardware a alta velocidad, mientras que las funciones, como la actualización de información de rutas, el mantenimiento de tablas de rutas, el cálculo de rutas y la determinación de rutas, se implementan mediante software.

En aras de la gestión de seguridad y conveniencia, principalmente para reducir el daño de las tormentas de transmisión, las redes de área local grandes deben transformarse en redes de área local pequeñas de acuerdo con factores tales como funciones o regiones. Esto hace que la tecnología VLAN sea ampliamente utilizada en la red. La comunicación entre diferentes VLAN debe reenviarse a través de enrutadores. Debido a la cantidad limitada de puertos y la velocidad de enrutamiento lenta, la escala y la velocidad de acceso de la red se limitan simplemente mediante el uso de enrutadores para realizar el acceso entre redes.

En base a esta situación, surgieron los conmutadores de capa 3. El conmutador de capa 3 está diseñado para IP y tiene un tipo de interfaz simple. Tiene una fuerte capacidad de procesamiento de paquetes de capa 2 y es muy adecuado para el enrutamiento de datos y la conmutación en LAN de gran tamaño. El conmutador no solo puede funcionar en la tercera capa del protocolo para reemplazar o completar parcialmente las funciones de los enrutadores tradicionales, sino que también tiene la velocidad de los conmutadores de capa 2, a un precio relativamente económico.

La mayoría de las funciones de enrutamiento de los conmutadores de capa 3 son para la interacción de datos, por lo que sus funciones de enrutamiento no son tan sólidas como las de los enrutadores profesionales del mismo grado. Después de todo, todavía hay muchas deficiencias en la seguridad y el soporte de protocolos, que no pueden reemplazar por completo el trabajo de los enrutadores.

La práctica típica es: para la interconexión de varias subredes en la misma red de área local y el enrutamiento entre VLAN en la red de área local, reemplace los enrutadores con conmutadores de capa 3. Los enrutadores profesionales solo se utilizan cuando la interconexión entre la red de área local y la red pública necesita lograr un acceso a la red interregional.

Conclusión

En resumen, los conmutadores se utilizan generalmente para conexiones LAN-WAN. Los conmutadores se atribuyen a puentes y son dispositivos en la capa de enlace de datos. Algunos conmutadores también pueden realizar la conmutación de la tercera capa. Los enrutadores se utilizan para la conexión entre WAN-WAN, lo que puede resolver el problema del reenvío de paquetes entre redes heterogéneas y actuar en la capa de red. En comparación, los enrutadores son más potentes que los conmutadores, pero son más lentos y costosos. Los conmutadores de capa 3 se utilizan ampliamente debido a la capacidad de reenviar mensajes a la velocidad del cable y la buena función de control similar a la de los enrutadores.