Comutador de Camada 3 vs. Roteador

As redes de computadores geralmente são formadas pela interconexão de muitos tipos diferentes de redes. Se várias redes de computadores estiverem conectadas apenas fisicamente e não puderem se comunicar umas com as outras, a “interconexão” não terá significado prático. Portanto, quando se trata de “interconexão”, geralmente está implícito que esses computadores interconectados podem se comunicar, ou seja, funcional e logicamente, essas redes de computadores formaram uma extensa rede ou a Internet.

Uma grande rede de computadores

Alguns dispositivos intermediários (ou sistemas intermediários) são usados ​​ao conectar redes, o que é chamado de sistema de retransmissão em termos ISO. Pode haver os seguintes cinco tipos de sistemas de relés, dependendo do nível do sistema de relés:

1. A camada física (ou seja, a primeira camada, camada L1) sistema de retransmissão: repetidor.
2. Camada de enlace de dados (ou seja, a segunda camada, camada L2): ponte.
3. A camada de rede (a terceira camada, camada L3) sistema de retransmissão: roteador.
4. O brouter, a mistura de bridge e roteador, tem as funções de bridge e roteador.
5. O sistema de retransmissão acima da camada de rede é o gateway.

Geralmente não é chamado de interconexão de rede quando o sistema de retransmissão é um transponder, porque apenas expande uma rede. Atualmente, os gateways de alto nível são menos usados ​​devido à sua complexidade. Portanto, a interconexão de rede geralmente se refere à rede que usa um switch e um roteador para interconexão. Este artigo explica principalmente o switch e o roteador da camada 3 e suas diferenças.

Estrutura do sistema de monitoramento doméstico

Sbruxas e roteadores

“Switch” é a palavra com maior frequência na rede atual. Da ponte à rota, do caixa eletrônico ao sistema telefônico, pode ser aplicado em qualquer situação. A palavra switch apareceu pela primeira vez em sistemas de telefonia, referindo-se especificamente à troca de sinais de voz entre dois telefones. O equipamento que completa o trabalho é uma central telefônica. o switch é um conceito técnico, ou seja, para completar o encaminhamento de sinais da entrada do dispositivo para a saída. Portanto, todos os dispositivos que atendem a essa definição podem ser chamados de dispositivos de comutação.

Assim, “switch” é uma palavra com significado extenso. Quando é usado para descrever o equipamento na segunda camada da rede de dados, refere-se a um dispositivo de ponte. Quando é usado para descrever o equipamento na terceira camada, refere-se a um dispositivo de roteamento.

O processo de comutação

O switch Ethernet sobre o qual costumamos falar é um dispositivo de rede multiportas de segunda camada baseado na tecnologia bridge. Ele fornece um caminho de baixa latência e baixa sobrecarga para encaminhar quadros de dados de uma porta para outra. Assim, deve haver uma matriz de comutação no núcleo interno do switch, fornecendo um caminho para comunicação entre duas portas quaisquer, ou um barramento de comutação rápido, para que o quadro de dados recebido por qualquer porta seja enviado de outras portas.

A função da matriz de troca é muitas vezes completada por um chip especial (ASIC) no equipamento. Além disso, a ideia de design de switches Ethernet tem uma suposição importante, ou seja, a velocidade do núcleo de troca é tão rápida que os dados usuais de grande fluxo não o tornarão congestionado. Em outras palavras, a capacidade de comutar é infinitamente grande em comparação com a quantidade de informações transmitidas (em contraste, a ideia dos comutadores ATM no projeto é que a capacidade de comutar é limitada em relação à quantidade de informações transmitidas).

Embora o switch Ethernet Layer 2 tenha sido desenvolvido com base em pontes multiportas, os recursos avançados de switching não apenas o tornam a melhor maneira de obter mais largura de banda, mas também facilitam o gerenciamento da rede.

O roteador é um dispositivo de comutação de pacotes (ou dispositivo de retransmissão da camada de rede) na camada de rede do modelo de protocolo OSI. A função básica do roteador é transmitir dados (pacotes IP) para a rede correta, incluindo:

1. Encaminhamento de datagramas IP, incluindo encaminhamento e transmissão de datagramas;
2.  Isolamento de sub-rede para suprimir tempestades de broadcast;
3. Manter a tabela de roteamento e trocar informações de roteamento com outros roteadores, que é a base para o encaminhamento de pacotes IP.
4. Tratamento de erros de datagramas IP e controle de congestionamento simples;
5. Realize a filtragem e contabilização de datagramas IP.

Roteadores em diferentes regiões

Para redes de escalas diferentes, o papel do roteador é diferente. Na rede backbone, a principal função do roteador é o roteamento. Os roteadores na rede de backbone devem conhecer os caminhos para todas as redes de nível inferior. Isso requer manter uma grande tabela de roteamento e reagir o mais rápido possível às mudanças no estado da conexão. A falha do roteador causará sérios problemas de transmissão de informações.

Na rede regional, a principal função do roteador é a conexão e o roteamento de rede. Ele conecta as unidades de rede básica de nível inferior - a rede do campus e é responsável pelo encaminhamento de dados entre as redes de nível inferior.

A principal função dos roteadores é separar as sub-redes dentro da rede do campus. A infraestrutura inicial da Internet era a rede local (LAN), na qual todos os hosts estavam na mesma rede lógica. À medida que o tamanho da rede continua a se expandir, a LAN evolui para uma rede de campus que consiste em várias sub-redes conectadas por backbones e roteadores de alta velocidade. Entre elas, várias sub-redes são logicamente independentes e o roteador é o único dispositivo que pode separá-las. Ele é responsável pelo encaminhamento de pacotes e isolamento de broadcast entre as sub-redes, e o roteador na fronteira é responsável pela conexão com a rede da camada superior.

A principal diferenças Entre um switch de camada 3 e um roteador

A razão mais fundamental pela qual não podemos distinguir entre um switch de camada 3 e um roteador é que o switch de camada 3 também tem uma função de “roteamento”. Apesar disso, existem algumas diferenças essenciais entre switches e roteadores de camada 3:

1) As funções principais são diferentes

Embora ambos os switches e roteadores da camada 3 tenham funções de roteamento, não podemos compará-los. É o mesmo que muitos roteadores de banda larga não apenas têm funções de roteamento, mas também fornecem mudar de porta e funções de firewall de hardware, mas não podem ser equiparadas a switches ou firewalls. Porque a função principal desses roteadores é a função de roteamento, e outras funções são apenas adicionais, cuja finalidade é tornar o dispositivo mais aplicável e prático.

O mesmo vale para um switch de camada 3. É apenas um switch com algumas funções básicas de roteamento, e sua principal função é a troca de dados. Enquanto o roteador tem apenas uma função principal de roteamento e encaminhamento.

2) Os principais ambientes aplicáveis ​​são diferentes

A função de roteamento do switch da Camada 3 é relativamente simples porque está voltada principalmente para conexões LAN simples. Por causa disso, a função de roteamento de um switch de camada 3 é simples e o caminho de roteamento é muito menos complexo do que o de um roteador. Seus principais objetivos na rede local são fornecer troca rápida de dados e atender às características de aplicação de troca frequente de dados na rede local. O roteador é diferente. Ele foi originalmente projetado para realizar diferentes tipos de conexões de rede. Embora o roteador também seja aplicável à conexão entre redes locais, ele é usado principalmente entre diferentes tipos de redes, como a conexão entre a LAN e as redes de longa distância.

A principal função de um roteador é roteamento e encaminhamento, e seu objetivo final é resolver a conexão de várias redes de roteamento complexas. Portanto, possui uma poderosa função de roteamento, que não é adequada apenas para LANs com o mesmo protocolo, mas também entre LANs e WANs com protocolos diferentes. Suas vantagens estão na escolha da melhor rota, compartilhamento de carga, backup de link e troca de informações de roteamento com outras redes.

3) O desempenho é diferente

Tecnicamente, roteadores e switches de camada 3 têm diferenças distintas nas operações de comutação de pacotes. Os roteadores executam a comutação de pacotes por mecanismos de roteamento de software baseados em microprocessadores, enquanto os switches de camada 3 executam a comutação de pacotes por hardware. Depois que o switch da camada 3 roteia o primeiro fluxo de dados, ele gerará uma tabela de mapeamento entre os endereços MAC e os endereços IP. Quando o mesmo fluxo de dados passar novamente, ele passará diretamente pela Camada 2 de acordo com esta tabela, em vez de rotear novamente. Ao fazer isso, o switch elimina o atraso de rede causado pela seleção de roteamento do roteador e, assim, melhora a eficiência do encaminhamento de pacotes de dados.

Ao mesmo tempo, a pesquisa de rota das três camadas interruptor destina-se ao fluxo de dados. Ele usa a tecnologia de cache e pode ser facilmente realizado pela tecnologia ASIC, que pode economizar muito o custo e realizar o encaminhamento rápido. O encaminhamento do roteador adota o método de correspondência mais longo, que é complicado de implementar e geralmente implementado por software, com baixa eficiência de encaminhamento. Por causa disso, o desempenho geral dos switches da camada 3 é muito melhor do que o dos roteadores, portanto, é muito adequado para LANs com trocas frequentes de dados.

Embora os roteadores tenham funções de roteamento poderosas, sua eficiência de encaminhamento de pacotes é muito menor do que a dos switches de camada 3. Eles são mais adequados para a interligação de diferentes tipos de redes onde a troca de dados não é frequente, como a interligação de redes locais e a Internet. Será um desperdício (em termos de sua poderosa função de roteamento) se roteadores, especialmente roteadores de ponta, forem usados ​​em redes locais. Ele não pode atender bem aos requisitos de desempenho de comunicação das redes locais, afetando assim a comunicação normal entre sub-redes.

Para resumir, ainda existem diferenças essenciais entre o switch e o roteador da camada 3. No geral, é melhor usar um switch de camada 3 para conexão de várias sub-redes na LAN, especialmente em um ambiente onde a troca de dados entre diferentes sub-redes é frequente. Por um lado, pode garantir os requisitos de desempenho de comunicação entre sub-redes. Por outro lado, economiza o investimento na compra de roteadores. Obviamente, é compreensível usar roteadores se a comunicação entre sub-redes não for muito frequente, o que também pode atingir o objetivo de isolamento seguro e comunicação mútua entre sub-redes. Os detalhes devem ser determinados de acordo com as necessidades reais.

Interruptor do FiberMall

The Passado e presente of Switch de camada 3

O objetivo mais importante do switch de camada 3 é acelerar a troca de dados em uma grande rede local. A função de roteamento também serviu a esse propósito. Pode alcançar uma rota e encaminhamento múltiplo. Processos regulares, como encaminhamento de pacotes de dados, são implementados por hardware em alta velocidade, enquanto funções como atualização de informações de rota, manutenção da tabela de rotas, cálculo de rota e determinação de rota são implementadas por software.

Por uma questão de gerenciamento de segurança e conveniência, principalmente para reduzir os danos das tempestades de transmissão, grandes redes locais devem ser transformadas em pequenas redes locais de acordo com fatores como funções ou regiões. Isso torna a tecnologia VLAN amplamente utilizada na rede. A comunicação entre diferentes VLANs deve ser encaminhada por meio de roteadores. Devido ao número limitado de portas e à baixa velocidade de roteamento, a escala e a velocidade de acesso da rede são limitadas simplesmente pelo uso de roteadores para realizar o acesso entre redes.

Com base nessa situação, surgiram os switches de camada 3. O switch de camada 3 foi projetado para IP e possui um tipo de interface simples. Possui forte capacidade de processamento de pacotes de camada 2 e é muito adequado para roteamento e comutação de dados em grandes LANs. O switch não só pode funcionar na terceira camada do protocolo para substituir ou completar parcialmente as funções dos roteadores tradicionais, mas também tem a velocidade dos switches da camada 2, a um preço relativamente barato.

A maioria das funções de roteamento dos switches da camada 3 são para interação de dados, portanto, suas funções de roteamento não são tão fortes quanto as dos roteadores profissionais do mesmo grau. Afinal, ainda existem muitas deficiências em segurança e suporte a protocolos, que não podem substituir completamente o trabalho dos roteadores.

A prática típica é: para a interconexão de várias sub-redes na mesma rede local e o roteamento entre VLANs na rede local, substitua os roteadores por switches de camada 3. Roteadores profissionais são usados ​​apenas quando a interconexão entre a rede local e a rede pública precisa alcançar o acesso à rede entre regiões.

Conclusão

Resumindo, os switches geralmente são usados ​​para conexões LAN-WAN. Os switches são atribuídos a pontes e são dispositivos na camada de enlace de dados. Alguns switches também podem realizar a comutação da terceira camada. Os roteadores são utilizados para a conexão entre WAN-WAN, o que pode resolver o problema de encaminhamento de pacotes entre redes heterogêneas e atuar na camada de rede. Em comparação, os roteadores são mais poderosos que os switches, mas são mais lentos e mais caros. Os switches da camada 3 são amplamente utilizados devido à capacidade de encaminhar mensagens na velocidade do fio e à boa função de controle semelhante aos roteadores.