Чем отличается работа коммутатора 3го уровня и маршрутизатора?
Основное назначение коммутаторов третьего уровня (Layer 3 Switch) — создание высокопроизводительных магистралей и устранение «узких мест» в локальных сетях. Широкие функциональные возможности этих устройств позволяют одновременно решать множество других сетевых задач. Яркий пример приложения коммутаторов L3 — формирование серверных ферм и конвергированных сетей.
С функциональной точки зрения, коммутаторы третьего уровня представляют собой очень быстро работающие маршрутизаторы. При обработке пакета они выполняют те же самые действия: используя информацию третьего уровня, определяют лучший путь передачи пакета, с помощью контрольной суммы проверяют целостность пакета и т. д. В то же время такие устройства полностью совместимы с традиционными маршрутизаторами и могут взаимодействовать с ними по стандартным протоколам, вроде RIP и OSPF.
Сходство двух видов оборудования исчерпывается вышесказанным, и в остальном они кардинально отличаются друг от друга. Прежде всего — архитектурой обработки пакетов.
У традиционного маршрутизатора механизм этого процесса реализован программно, и он обычно функционирует на процессоре общего назначения. Набор специализированных микросхем — ядро коммутаторов третьего уровня — осуществляет обработку пакетов на аппаратном уровне, а программная поддержка остается для процедур, которые напрямую не связаны с обработкой трафика: обсчет таблиц маршрутизации, поддержка функций управления и обработка пакетов в исключительных ситуациях (например, реализация сложных фильтров) .
Именно такая архитектура обеспечивает столь впечатляющие характеристики коммутаторов третьего уровня — производительность на порядок выше, чем у традиционных устройств, при меньшей стоимости и дополнительных функциональных возможностях. Хотя надо заметить, что многие современные модели маршрутизаторов имеют специальные чипы для ускоренной маршрутизации без использования ЦП и по производительности не уступают коммутаторам L3.
Кроме того, благодаря анализу заголовков IP (или даже TCP/UDP) пакетов можно гибко устанавливать политику в сети. Последняя предусматривает такие особенности обработки потока информации в локальной сети, как классы и качество обслуживания. С помощью коммутаторов третьего уровня можно устанавливать приоритеты для трафика, выделять определенную ширину полосы пропускания и назначать величину задержки распространения конкретного вида трафика.
В отличие от традиционных маршрутизаторов, которые определяют конкретную подсеть только для одного порта, коммутаторы третьего уровня позволяют выделить в отдельную подсеть каждый порт коммутатора. Маршрутизация в коммутаторах третьего уровня осуществляется над уровнем коммутации, что обеспечивает более гибкую и масштабируемую сетевую архитектуру.
Одна из причин успеха традиционных коммутаторов второго уровня — достаточно простое обслуживание (установка, настройка и управление) . Обычно при подготовке такого устройства к работе нужно лишь ввести IP адрес для задач сетевого управления — а это не требует специальной квалификации, дальнейшие действия можно производить через
удобный веб интерфейс. Так же просто настраиваются коммутаторы третьего уровня (их возможности «маршрутизатора» сильно ограничены и легко формализуются) , в то время как для обслуживания традиционных роутеров обязателен высокий уровень подготовки специалистов.
В чем принципиальное отличие L3 коммутатора от маршрутизатора?
L3-свич хорошо «гоняет» (пропускает без значимого изменения) трафик, делает обычный forwarding между сетями, умеет динамическую маршрутизацию. Из начального пакета он меняет в основном source и destination MAC-адреса, QoS да CRC. Конечно, навороченные коммутаторы умеют делать GRE, некоторые даже IPSec, но вы не получите большой производительности от этого.
Маршрутизатор именно «молотит» пакетики с данными — активно вносит изменения в заголовки, инкапсулирует в туннели, натит, терминирует ppp-сети. Он, как видите, активно меняет содержимое пакетов, залазя глубже уровня ethernet.
Отсюда отличие во внутреннем устройстве — внутри коммутатора ASICи и QoS-процессоры, внутри маршрутизатора — умные процессоры и другие различные приблуды для своих целей (аппаратная поддержка шифрования)
Если вы посмотрите router perfomance и switch perfomance таблицы, вы увидите, что у коммутаторов производительность измеряется в количестве пропущенного трафика, а у маршрутизатора — в количестве обработанных пакетов.
Ну и да, отличие, конечно же в наборе функций) Понятно, что тот же isis в большинстве случаев умеет и коммутатор, и маршрутизатор. Но если сравнивать по feature navigator например, вы увидите, что на самом деле коммутаторы умеют меньше.
В моем представлении, L3-коммутатор имеет меньшую L3-функциональность, чем маршрутизатор, но при этом, как правило, его устройство оптимизировано с целью максимизации производительности. Грубо говоря, L3-коммутатор умеет делать меньше разных вещей, но делает их лучше.
Маршрутизатор, как правило, умеет поднимать VPN-тоннели, иногда (все реже и реже с распространением Ethernet везде) маршрутизаторы поддерживают отличные от Ethernet L2-технологии. Зачастую маршрутизаторы имеют богатую функциональность в области безопасности (встроенный firewall, ips и прочая).
L3-коммутатор умеет обмениваться маршрутами с другими устройствами и перенаправлять («форвардить») трафик. С целью увеличения производительности используются специализированные аппаратные решения (ASIC для перенаправления трафика, аппаратная поддержка префиксных деревьев и прочая). Так как аппаратные ресурсы дороги, то по некоторым численным характеристикам (количество маршрутов, например) L3-коммутатор может отставать от маршрутизатора.
Кроме того, L3-коммутатор поддерживает технологии из сферы коммутации (xSTP, etherchannel и т.д.)
Таким образом, маршрутизатор обладает богатой L3-функциональностью, L3-коммутатор — более узкой, но оптимизированной, L3-функциональностью и, вдобавок, функциональностью «обычного» коммутатора.
Наконец, не стоит забывать, что все подобные абстракции и категоризации довольно условны и в жизни можно найти им контрпримеры.
Маршрутизатор — маршрутизирует.
Коммутатор — коммутирует 😀
Иными словами, маршрутизатор способен строить маршруты между разными подсетями, оперировать протоколами динамической/статической маршрутизации, используя третий уровень модели OSI.
Коммутатор же, изначально устройство второго уровня, способен использовать третий уровень лишь в немногих случаях, например в построении VLAN’ов
Коммутатор не воспринимает ip-маршруты, не может служить шлюзом, и в принципе предназначен для других целей.
Простая аналогия, к примеру: Велосипед и Мотоцикл. Суть — примерно одна. Назначение, а значит и способ применения — совершенно разные.
Чем коммутаторы 3 го уровня отличаются от традиционных маршрутизаторов
Как только в локальной сети появляется хотя бы два сегмента (пример: сегмент пользователей, сегмент серверов), возникает необходимость использования маршрутизирующего оборудования, которое функционирует на третьем уровне модели OSI. В этом случае может возникнуть вопрос: “Что использовать? Коммутатор третьего уровня или маршрутизатор? В чем разница, какие отличия?”. Попытаемся разобраться.
Коммутатор 3-го уровня (L3 switch) — это прежде всего устройство для локальной вычислительной сети (LAN — Local Area Network). Т.е. данный коммутатор должен маршрутизировать трафик в локальной сети между существующими сегментами. Обычно он используется на уровне распределения (Distribution Layer) в иерархической модели сети.
Маршрутизатор предназначен для подключения локальной сети (LAN) к Глобальной компьютерной сети (WAN — Wide Area Network), т.е. осуществляет маршрутизацию трафика во внешний мир (Интернет, филиалы, удаленные сотрудники) и обратно.
Может возникнуть вопрос: “Зачем нужен коммутатор 3-го уровня, если его функции может выполнять маршрутизатор?”
Если не вдаваться в подробности, то коммутатор третьего уровня можно сравнить с очень быстрым маршрутизатором. Он также умеет работать с протоколами динамической маршрутизации (OSPF, RIP) и абсолютно совместим с обычным маршрутизатором. Доступна настройка списков доступа (так называемые access листы) и многое другое.
Ответ кроется в производительности и цене. Дело в том, что современные коммутаторы 3-го уровня превосходят по производительности маршрутизаторы в десятки и даже сотни раз. Обусловлено это применением в коммутаторах набора специализированных микросхем (ASIC). Маршрутизация (обработка пакетов) происходит на аппаратном уровне, а программная поддержка остается для процедур, которые напрямую не связаны с обработкой трафика: расчет таблиц маршрутизации, списки доступа и т.д.
У обычного маршрутизатора этот механизм (обработка пакетов) реализован программно, и он как правило функционирует на процессоре общего назначения. Однако стоит отметить, что некоторые современные маршрутизаторы так же имеют специальные выделенные микросхемы для ускорения обработки пакетов без использования процессора, но такие маршрутизаторы гораздо дороже коммутаторов 3-го уровня.
Представьте ситуацию, когда у вас в организации расположен датацентр и требуется маршрутизация трафика на больших скоростях — десятки Гигабит в секунду. В этом случае вам подходит только коммутатор 3-го уровня. Маршрутизатор с такой пропускной способностью просто не справится или будет стоить огромных денег.
И опять может возникнуть вопрос: “Зачем использовать маршрутизатор, если его функции может выполнять коммутатор 3-го уровня? Ведь он быстрее и дешевле?”
Не вдаваясь в технические подробности, если более детально рассматривать функции маршрутизации, то коммутатор третьего уровня проигрывает по возможностям традиционному маршрутизатору. Современный маршрутизатор можно с легкостью превратить в полноценный Межсетевой экран (МЭ) с помощью дополнительных лицензий (отличие маршрутизатора от межсетевого экрана мы рассмотрим чуть позже).
Со временем грань между коммутаторами и маршрутизаторами становится все тоньше. Не исключено что в скором времени ее и вовсе не будет видно.
Таким образом, в случае подключения локальной сети к Интернет или построении VPN канала с удаленными филиалами (а так же удаленное подключение пользователей) необходимо использовать маршрутизатор.