layer 2 dan layer 3

LAYER

witch Layer 2 sering dipasang di perusahaan untuk konektivitas kecepatan tinggi antara stasiun akhir pada lapisan data link. Layer 3 switch adalah fenomena yang relatif baru, dipopulerkan oleh (antara lain) pers perdagangan. Artikel ini menjelaskan beberapa masalah dalam evolusi Layer 2 dan Layer 3 switch. Kami berhipotesis bahwa teknologi itu evolusi dan asal-usulnya dalam produk sebelumnya.


Layer 2 Switch 

Menjembatani teknologi telah ada sejak tahun 1980-an (dan bahkan mungkin sebelumnya). Bridging melibatkan segmentasi jaringan area lokal (LAN) pada Layer 2 tingkat. Sebuah jembatan multiport biasanya belajar tentang Media Access Control (MAC) alamat di setiap pelabuhan dan transparan melewati frame MAC ditakdirkan untuk orang-port. Jembatan ini juga memastikan bahwa frame ditakdirkan untuk alamat MAC yang terletak pada port yang sama sebagai stasiun yang berasal tidak diteruskan ke port lain. Untuk kepentingan diskusi ini, kami hanya mempertimbangkan Ethernet LAN. 
Layer 2 switch secara efektif memberikan fungsi yang sama. Mereka mirip dengan multiport jembatan di bahwa mereka belajar dan bingkai maju pada port masing-masing. Perbedaan utama adalah keterlibatan perangkat keras yang memastikan bahwa beberapa switching path di dalam saklar dapat diaktifkan pada waktu yang sama. Sebagai contoh, perhatikan Gambar 1, yang merinci suatu saklar empat-port dengan stasiun A pada port 1, B di port 2, C pada port 3 dan D pada 4 port. Asumsikan bahwa A keinginan untuk berkomunikasi dengan B, dan C keinginan untuk berkomunikasi dengan D. Di jembatan CPU tunggal, forwarding ini biasanya akan dilakukan dalam perangkat lunak, di mana CPU akan mengambil frame dari masing-masing pelabuhan secara berurutan dan ke depan mereka sesuai output port. Proses ini sangat efisien dalam skenario seperti yang ditunjukkan sebelumnya, di mana lalu lintas antara A dan B tidak ada hubungannya dengan lalu lintas antara C dan D. 
Gambar 1: Layer 2 saklar eksternal dengan Router untuk lalu lintas Inter-VLAN dan menghubungkan ke Internet 
(Klik pada gambar untuk memperbesar.) 
Masukkan hardware berbasis Layer 2 switching. Layer 2 switch dengan dukungan hardware mereka bisa maju bingkai secara paralel sehingga A dan B dan C dan D dapat melakukan percakapan simultan. Sejajar-isme memiliki banyak keuntungan. Asumsikan bahwa A dan B adalah NetBIOS stasiun, sedangkan C dan D adalah Internet Protocol (IP) stasiun. Mungkin tidak ada rea-anak untuk komunikasi antara A dan C dan A dan D. Layer 2 switching memungkinkan ini hidup berdampingan tanpa mengorbankan efisiensi. 
Virtual LAN 
Namun dalam kenyataannya, LAN jarang sangat bersih. Asumsikan situasi dimana A, B, C, dan D adalah semua stasiun IP. A dan B termasuk ke dalam subnet IP yang sama, sedangkan C dan D milik subnet yang berbeda. Layer 2 switching baik-baik saja, selama hanya A dan B atau C dan D berkomunikasi. Jika A dan C, yang pada dua subnet IP yang berbeda, perlu berkomunikasi, Layer 2 switching tidak memadai? Komunikasi yang membutuhkan router IP. Sebuah konsekuensi dari ini adalah bahwa A dan B dan C dan D milik domain siaran yang berbeda yaitu, A dan B tidak boleh?? Lihat? siaran lapisan MAC dari C dan D, dan sebaliknya. Namun, suatu Layer 2 saklar tidak dapat membedakan antara siaran menjembatani melibatkan teknologi broadcast forwarding ke semua port lain,? Dan tidak dapat mengetahui bahwa suatu siaran terbatas pada subnet IP yang sama. 
Virtual LAN (VLAN) berlaku dalam situasi ini. Singkatnya, VLAN adalah Layer 2 Layer 2 domain penyiaran. MAC siaran terbatas pada VLAN yang dikonfigurasi ke stasiun. Bagaimana Layer 2 saklar membuat perbedaan ini? Dengan konfigurasi. VLAN melibatkan konfigurasi port atau alamat MAC. Port-based VLAN menunjukkan bahwa semua frame yang berasal dari pelabuhan milik VLAN yang sama, sementara alamat MAC VLAN berbasis menggunakan alamat MAC untuk menentukan keanggotaan VLAN. Dalam Gambar 1, port 1 dan 2 milik VLAN yang sama, sedangkan 3 dan 4 milik port ke VLAN yang berbeda. Perlu diketahui bahwa ada hubungan implisit antara VLAN dan IP subnet Namun,? Konfigurasi dari Layer 2 VLAN tidak melibatkan menentukan parameter Layer 3. 
Kami menunjukkan sebelumnya bahwa stasiun pada dua VLAN yang berbeda dapat com-municate hanya melalui router. Router biasanya terhubung ke salah satu port switch (Gambar 1). router ini kadang-kadang disebut sebagai router satu-bersenjata karena ke depan menerima dan lalu lintas ke port yang sama. Pada kenyataannya, tentu saja, router tersebut terhubung ke switch lain atau untuk jaringan yang luas (WAN). Beberapa Layer 2 switch menyediakan fungsi Layer 3 routing dalam kotak yang sama untuk menghindari router exter-nal dan bebas lain port switch. Skenario ini mengingatkan pada router Multiprotocol besar awal 90-an,? yang menawarkan fungsi routing dan bridging. 
Sebuah klasifikasi yang populer Layer 2 switch adalah? Dipotong-melalui? versus toko-dan-maju.?? Potong-melalui switch membuat keputusan forwarding sebagai frame yang diterima dengan hanya melihat header dari frame. Store-dan-forward switch menerima seluruh Layer 2 frame sebelum membuat keputusan forwarding. switch Hybrid beradaptasi yang mengadaptasi dari cut-sampai toko-dan-maju berdasarkan tingkat kesalahan dalam frame MAC yang sangat populer. 
Karakteristik 
Layer 2 switch sendiri bertindak sebagai akhir node IP untuk Wikipedia Network Management Protocol (SNMP) manajemen, Telnet, dan manajemen berbasis web. fungsi manajemen tersebut melibatkan kehadiran IP stack pada router bersama dengan User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), Telnet, dan fungsi SNMP. Akan aktif sendiri memiliki alamat MAC sehingga mereka dapat diatasi sebagai node Layer 2 akhir sementara juga menyediakan fungsi switch transparan. Layer 2 switching tidak, pada umumnya, melibatkan mengubah bingkai MAC. Namun, ada beberapa situasi ketika switch mengubah bingkai MAC. IEEE 802.1Q Komite ini bekerja pada standar VLAN yang melibatkan? Penandaan? bingkai MAC dengan VLAN itu milik; proses penandaan ini melibatkan perubahan frame MAC. Menjembatani teknologi juga melibatkan Protokol Spanning-Tree. Hal ini diperlukan dalam jaringan multibridge untuk menghindari loop. 
Prinsip yang sama juga berlaku terhadap Layer 2 switch, dan yang paling komersial Layer 2 switch mendukung Protokol Spanning-Tree. Pembahasan sebelumnya memberikan garis besar Layer 2 switching func-tions. Layer 2 switching adalah berdasarkan MAC frame, tidak melibatkan mengubah bingkai MAC, secara umum, dan menyediakan switching transparan dalam nominal-alel dengan bingkai MAC. Karena switch beroperasi pada Layer 2, mereka adalah protokol independen. Namun, Layer 2 switching skala tidak baik karena siaran. Meskipun VLAN mengatasi masalah ini sampai batas tertentu, pasti ada kebutuhan untuk mesin pada VLAN yang berbeda untuk berkomunikasi. Salah satu contoh adalah situasi di mana sebuah orga-nization memiliki beberapa server intranet pada subnet yang terpisah (dan karenanya VLAN), menyebabkan banyak lalu lintas intersubnet. Dalam kasus tersebut, penggunaan router yang tidak dapat dihindari; Layer 3 switch masukkan pada saat ini. 
Layer 3 Switch 

Layer 3 switching adalah istilah yang relatif baru, yang telah? Diperpanjang? oleh berbagai vendor untuk menggambarkan produk mereka. Misalnya, satu sekolah menggunakan istilah ini untuk menggambarkan IP routing cepat melalui perangkat keras, sedangkan sekolah lain menggunakannya untuk menggambarkan Multi Protokol Lebih dari ATM (MPOA). Untuk tujuan diskusi ini, Layer 3 switch superfast kekalahan-ers yang Layer 3 forwarding di hardware. Pada artikel ini, kita terutama akan membahas Layer 3 switching dalam konteks IP routing cepat, dengan diskusi singkat dari daerah lain dari aplikasi. 
Evolusi 
Pertimbangkan konteks Layer 2 switching ditunjukkan pada Gambar 1. Layer 2 switch beroperasi dengan baik ketika ada lalu lintas yang sangat sedikit antara VLAN. Seperti lalu lintas VLAN akan memerlukan router baik?? Tergantung off? salah satu pelabuhan sebagai router satu-bersenjata atau hadir dalam internal switch. Untuk menambah fungsi Layer 2, kita membutuhkan sebuah router? Yang mengakibatkan hilangnya kinerja karena router biasanya lebih lambat daripada switch. Skenario ini mengarah ke pertanyaan: Mengapa tidak menerapkan sebuah router di dalam saklar itu sendiri, seperti dijelaskan pada bagian sebelumnya, dan melakukan forwarding di hardware? 
Meskipun konfigurasi ini adalah mungkin, memiliki satu batasan: Layer 2 switch perlu beroperasi hanya pada frame Ethernet MAC. Skenario ini pada gilirannya menyebabkan algoritma forwarding yang jelas yang dapat diimplementasikan dalam perangkat keras. Algoritma ini tidak dapat diperpanjang dengan mudah untuk layer 3 protokol karena ada beberapa Layer 3 routable protokol seperti IP, IPX, AppleTalk, dan seterusnya, dan kedua, keputusan forwarding di protokol seperti biasanya lebih rumit daripada Layer 2 keputusan forwarding. 
Apa kompromi rekayasa? Karena IP adalah yang paling umum di antara semua protokol Layer 3 hari ini, sebagian besar switch Layer 3 hari ini melakukan IP switching di tingkat hardware dan meneruskan protokol lain di layer 2 (yaitu, jembatan mereka). Isu kedua yang rumit 3 keputusan Layer forwarding terbaik diilustrasikan dengan pengolahan opsi IP, yang biasanya menyebabkan panjang header IP bervariasi, rumit membangun mesin forwarding hardware. Namun, sejumlah besar paket IP tidak termasuk opsi IP? Begitu, mungkin memerlukan banyak usaha keras untuk merancang pengolahan ini ke silikon. kompromi adalah bahwa keputusan forwarding paling umum (jalan cepat) dirancang menjadi silikon, sedangkan yang lainnya biasanya ditangani oleh CPU pada Layer 3 switch. 
Sebagai rangkuman, Layer 3 switch router dengan cepat forwarding dilakukan melalui perangkat keras. IP forwarding biasanya melibatkan pencarian rute, decrementing Waktu Untuk Live (TTL) menghitung dan menghitung ulang checksum, dan meneruskan frame dengan header MAC sesuai dengan port output yang benar. Lookup dapat dilakukan di perangkat keras, demikian juga decrementing dari TTL dan perhitungan kembali dari checksum. Router menjalankan routing protokol seperti Open Shortest Path First (OSPF) atau Routing Informasi Protocol (RIP) untuk berkomunikasi dengan lainnya Layer 3 switch atau router dan membangun tabel routing mereka. Routing tabel ini dicari untuk menentukan rute untuk paket masuk. 
2/Layer Gabungan Layer 3 Switches 
Kami telah secara implisit mengasumsikan bahwa Layer 3 switch Layer 2 juga menyediakan fungsionalitas switching, tetapi asumsi ini tidak selalu benar terus. Layer 3 switch dapat bertindak seperti router tradisional menggantung di beberapa Layer 2 switch dan menyediakan konektivitas antar-VLAN. Dalam kasus tersebut, tidak ada Layer 2 fungsi yang diperlukan dalam switch. Konsep ini dapat diilustrasikan dengan memperluas topologi dalam Gambar 1? mempertimbangkan menempatkan Layer murni 3 beralih antara Layer 2 Switch dan router. Layer 3 Switch akan off-load router dari pengolahan antar-VLAN. 
Gambar 2: 
Beralih Layer2/Layer3 Gabungan menghubungkan langsung ke Internet 
(Klik pada gambar untuk memperbesar.) 
Gambar 2 mengilustrasikan Layer 3 switching 2/Layer gabungan fungsi-ality. Layer 3 switch gabungan 2/Layer menggantikan router tradisional juga. A dan B milik subnet IP 1, sedangkan C dan D milik subnet IP 2. Karena pertimbangan switch adalah switch Layer 2 juga, itu switch lalu lintas antara A dan B pada Layer 2. Sekarang perhatikan situ-asi jika A ingin berkomunikasi dengan C. mengirimkan paket IP dialamatkan ke alamat MAC dari switch Layer 3, tetapi dengan tujuan alamat IP sama dengan C? Alamat IP. Strip Layer 3 beralih dari MAC header frame dan switch ke C setelah melakukan pencarian itu, decrementing yang TTL, menghitung ulang checksum dan memasukkan C? Alamat MAC di bidang alamat tujuan MAC. Semua langkah-langkah yang dilakukan pada perangkat keras dengan kecepatan yang sangat tinggi. 
Sekarang bagaimana mengaktifkan tahu bahwa C? S alamat tujuan IP Port 3? Ketika melakukan pembelajaran pada Layer 2, itu hanya tahu C? Alamat MAC. Ada beberapa cara untuk memecahkan masalah ini. switch ini bisa melakukan Address Resolution Protocol (ARP) lookup pada semua subnet IP 2 port C? s alamat MAC dan menentukan C IP-to-MAC pemetaan dan pelabuhan yang terletak C?. Metode lainnya adalah untuk saklar untuk menentukan C IP-to-MAC pemetaan? Oleh mengintip ke dalam header IP pada penerimaan sebuah frame MAC. 
Karakteristik

Konfigurasi dari 3 switch Layer merupakan masalah penting. Ketika switch Layer 3 juga melakukan Layer 2 switching, mereka mempelajari alamat MAC pada port hanya konfigurasi yang diperlukan adalah konfigurasi VLAN?. Untuk Layer 3 switching, itu switch dapat dikonfigurasi dengan port sesuai dengan masing-masing subnet atau alamat IP dapat melakukan belajar. Proses ini melibatkan mengintip ke dalam header IP dari frame MAC dan menentukan subnet pada port dari sumber alamat IP. Ketika tindakan Layer 3 switch seperti router satu-bersenjata untuk switch Layer 2, port yang sama dapat terdiri dari beberapa IP subnet. 
Manajemen Layer 3 switch biasanya dilakukan melalui SNMP. Layer 3 switch juga memiliki alamat MAC untuk pelabuhan mereka? Konfigurasi ini dapat menjadi salah satu per port, atau semua port dapat menggunakan alamat MAC yang sama. Layer 3 switch biasanya menggunakan alamat MAC untuk SNMP, Telnet, dan komunikasi Web manajemen. 
Secara konseptual, Forum ATM? S LAN Emulation (LANE) specificat-ion lebih dekat dengan Layer 2 switching model, sedangkan MPOA lebih dekat dengan Layer 3 switching model. Sejumlah Layer 2 switch dilengkapi dengan antarmuka ATM dan menyediakan fungsi klien LANE pada antarmuka ATM. Skenario ini memungkinkan bridging dari frame MAC di seluruh jaringan ATM dari beralih ke switch. MPOA ini lebih dekat dengan gabungan 3 switching Layer2/Layer, meskipun MPOA klien tidak memiliki protokol routing berjalan di atasnya. (Routing adalah kiri ke server MPOA bawah model Router Virtual.) 
Apakah Layer 3 switch sepenuhnya menghilangkan kebutuhan untuk router tradisional? Tidak, router masih diperlukan, terutama di mana koneksi ke area yang luas dibutuhkan. Layer 3 switch masih dapat terhubung ke router tersebut untuk belajar meja mereka dan paket rute untuk mereka ketika paket tersebut harus dikirim melalui WAN. Akan aktif akan sangat efektif pada workgroup dan tulang punggung di dalam perusahaan, tetapi kemungkinan besar tidak akan mengganti router di tepi WAN (baca internet dalam banyak kasus). Router melakukan berbagai fungsi lainnya seperti penyaringan dengan daftar akses, antar Autonomous System (AS) dengan protokol routing seperti Border Gateway Protocol (BGP), dan seterusnya. Beberapa Layer 3 switch sepenuhnya dapat menggantikan kebutuhan penerus jika mereka dapat memberikan semua fungsi ini (lihat Gambar 2). 
Referensi 
[1 Jaringan Komputer], 3rd Edition, Andrew S. Tanenbaum, ISBN 0-13 - 349945-6, Prentice-Hall, 1996. 
[2] Interkoneksi: Jembatan dan Routers, Radia Perlman, ISBN 0-201 - 56332-0, Addison-Wesley, 1992. 
[3] "Jembatan MAC," ISO / IEC 10038, ANSI / IEEE Standar 802,1 D-1993. 
[4] "Draf Standar untuk Virtual Bridged Jaringan Area Lokal," IEEE P802.1Q/D6, Mei 1997. 
[5] "Protokol Internet," Jon Postel, RFC 791, 1981. 
[6] "Persyaratan untuk Versi 4 IP Router," Fred Baker, RFC 1812, Juni 1995. 
[7] "LAN Emulation di atas ATM Versi 1.0," af-jalur-0.021,000, ATM Forum, Januari 1995. 
[8] "Multiprotocol atas ATM (MPOA) Specication Versi 1.0" af-mpoa-0.087,000, ATM Forum, Juli 1997. 
SRIDHAR THAYUMANAVAN adalah Direktur Teknik di Perangkat Lunak Komunikasi Masa Depan di Santa Clara, CA. Dia menerima gelar BE dalam Elektronika dan Komunikasi Teknik dari Fakultas Teknik, Guindy, Anna University, Madras, India, gelar Master of Science di bidang Teknik Elektro dan Komputer dari University of Texas di Austin. Dia dapat dihubungi di sridhar@futsoft.com