Dans le domaine des réseaux, le bon choix de commutateurs est essentiel pour garantir des performances et une sécurité optimales. Les deux types de commutateurs qui sont souvent comparés sont Layer 2 et Layer 3. Explorons les différences et la façon dont elles affectent l’expérience utilisateur.
Layer 2 Switches et Layer 3 Switches sont des périphériques réseau utilisés pour gérer le trafic de données au sein des réseaux informatiques. Bien que les deux aient la même fonction de base lorsqu’il s’agit de faciliter la communication entre les appareils, ils fonctionnent sur des Layers différents dans le modèle OSI (Open Systems Interconnection), ce qui affecte leur fonctionnement et leur fonctionnement.
Que sont les commutateurs Layer 2 et Layer 3 ?
La principale différence entre les commutateurs Layer 2 et Layer 3 réside dans le niveau du modèle OSI dans lequel ils fonctionnent. Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un cadre standard qui divise le processus de communication réseau en sept Layers.
Layer 2 switches fonctionnent sur Layer 2 (Data Link Layer). À ce Layer, le commutateur utilise l’ adresse MAC (Media Access Control) pour identifier l’appareil et transmettre des données entre les appareils d’un même segment de réseau. Avoir la possibilité de créer et de gérer des VLAN (Virtual Local Area Networks) pour la segmentation du réseau.
Layer 3 switches fonctionnent sur Layer 3 (Network Layer). À ce Layer, le commutateur utilise les adresses IP (Internet Protocol) pour identifier les périphériques et transmettre des données entre différents segments de réseau, même entre différents réseaux (par exemple, entre différents VLAN ou sous-réseaux). Il peut exécuter des protocoles de routage tels que OSPF, EIGRP et BGP, ce qui permet une gestion plus complexe des itinéraires de données.
Layer 2 Principes de base de Switch
Layer 2 Switches sont des périphériques réseau qui fonctionnent sur le Data Link Layer du modèle OSI (Open Systems Interconnection). Sa fonction est de transmettre des données sous forme de trame en fonction de l’ adresse MAC (Media Access Control) de la source et de la destination de cette trame.
Layer 2 Switches sont souvent utilisés dans les réseaux locaux (LAN) pour connecter des appareils au sein d’un seul segment de réseau, permettant une communication rapide et efficace entre les appareils.
Comment fonctionnent les commutateurs Layer 2
Layer 2 Switches fonctionnent en utilisant des tables d’adressage MAC pour déterminer où les trames de données doivent être transférées. Voici comment fonctionne un Layer 2 Switch :
Commutation et adressage MAC
Switching :
- Lorsqu’une trame de données entre dans l’un des ports du commutateur, le commutateur lit l’ adresse MAC de destination de la trame.
- Le commutateur vérifie la table d’adressage MAC qu’il contient pour trouver le port qui correspond à l’adresse MAC de destination.
- Si l’adresse MAC de destination se trouve dans la table, la trame est transmise au port approprié.
- Si l’adresse MAC de destination n’est pas trouvée, le commutateur diffusera la trame vers tous les ports à l’exception du port d’origine.
MAC Addressing :
- Chaque appareil du réseau possède un MAC address unique.
- Le commutateur utilise cette adresse MAC pour identifier le périphérique et prendre des décisions de commutation.
Combler
Layer 2 Switches fonctionnent également comme des ponts, ce qui signifie qu’ils peuvent connecter deux segments de réseau ou plus et les faire fonctionner comme un seul réseau logique. Bridging permet à différents segments de communiquer entre eux comme s’ils faisaient partie du même réseau.
Avantages de l’utilisation des commutateurs Layer 2
Simple et efficace
Layer 2 Switches sont relativement faciles à mettre en œuvre et à gérer. Les opérations de commutation basées sur l’adresse MAC sont simples et rapides, ce qui fait de Layer 2 Switches une solution efficace pour les réseaux locaux.
Faible latence
Comme il ne fonctionne que sur le Data Link Layer, la latence générée par Layer 2 Switches est très faible. Cette faible latence est importante pour les applications qui nécessitent des réponses rapides, telles que la VoIP (Voice over IP) et le streaming vidéo.
Inconvénients des commutateurs Layer 2
Limité à l’adressage MAC
Layer 2 Switches ne peut utiliser les adresses MAC que pour prendre des décisions de commutation. Incapable de comprendre ou de traiter des informations à des Layers supérieurs, tels que les adresses IP.
Ne prend pas en charge le routage
Layer 2 Switches ne peuvent pas acheminer entre différents réseaux ou sous-réseaux. Pour le routage, un autre périphérique tel qu’un Layer 3 Switch ou un routeur est nécessaire, qui peut transférer des paquets en fonction des adresses IP.
Layer 3 Bases de Switch
Un commutateur Layer 3 est un périphérique réseau qui combine la fonctionnalité de commutation de Layer 2 avec les capacités de routage de Layer 3 dans le modèle OSI. Cela signifie que les commutateurs Layer 3 peuvent transférer des paquets de données en fonction des adresses IP et prennent en charge le routage entre les réseaux.
En d’autres termes, Layer 3 Switches sont capables de gérer le trafic non seulement au sein d’un seul réseau local (LAN), mais également entre différents sous-réseaux ou VLAN.
Comment fonctionnent les commutateurs Layer 3
Layer 3 Switches fonctionnent en combinant les capacités de commutation et de routage pour gérer le trafic de données. Voici comment le Layer 3 Switch works de base :
Routage et adressage IP
Layer 3 Switches utilisent des tables de routage pour prendre des décisions de routage en fonction des adresses IP des paquets de données. Lorsqu’un paquet de données entre dans le commutateur, il vérifie l’adresse IP de destination et détermine le meilleur itinéraire pour transférer le paquet.
Chaque appareil du réseau possède une adresse IP unique. Layer 3 Switches utilisent ces adresses IP pour identifier les appareils et prendre des décisions de routage.
Utilisation de protocoles de routage tels que OSPF, BGP
Layer 3 Switches peut exécuter divers protocoles de routage tels que OSPF (Open Shortest Path First) et BGP (Border Gateway Protocol). OSPF est utilisé pour trouver le meilleur itinéraire dans un grand réseau en calculant le chemin le plus court vers la destination. BGP est utilisé pour le routage entre différents réseaux, par exemple entre deux fournisseurs d’accès à Internet (FAI).
Avantages de l’utilisation de Layer 3 Switch
Prend en charge le routage entre les réseaux
Layer 3 Switches sont capables de router entre différents réseaux ou sous-réseaux, ce qui permet une communication plus efficace et structurée. Ceci est particulièrement utile dans les grands réseaux où la segmentation et la gestion du trafic entre les sous-réseaux ou les VLAN sont nécessaires.
Plus flexible et évolutif
Layer 3 Switches offrent une plus grande flexibilité dans la gestion et la régulation du trafic réseau. Favorisez la croissance de réseaux plus grands et plus complexes grâce à la prise en charge du routage dynamique et des protocoles de routage avancés.
Inconvénients des commutateurs Layer 3
Plus complexe et plus coûteux
Layer 3 Switches sont généralement plus chers que Layer 2 Switches en raison de leurs capacités plus avancées et de leur matériel plus puissant. Nécessite un investissement plus important en termes de coûts d’achat et d’entretien.
Nécessite une configuration plus compliquée
Layer 3 Switches nécessitent des configurations plus complexes et une expertise spécialisée pour la gestion et la maintenance. L’utilisation de protocoles de routage et de paramètres de table de routage nécessite une compréhension approfondie de la mise en réseau et du routage.
Comparaison détaillée entre les commutateurs Layer 2 et Layer 3
Principales différences d’architecture
Commutation et routage
Layer 2 Switch :
- Switching : Fonctionne sur le Data Link Layer en utilisant des adresses MAC pour transférer des trames de données au sein du réseau local (LAN).
- Adressage MAC : Utilise l’adresse MAC pour déterminer le chemin de la trame de données vers la destination exacte.
Layer 3 Switch :
- Routing : Fonctionne à l’Network Layer en utilisant des adresses IP pour transférer les paquets de données et les acheminer entre les réseaux.
- Adressage IP : Utilise les adresses IP pour gérer le routage des paquets de données, ce qui permet la communication entre différents sous-réseaux ou VLAN.
Performance and Scalability
Latency and Throughput
Layer 2 Switch :
- Latency : Offre une faible latence grâce à des opérations de commutation rapides et simples.
- Throughput : Il a généralement un débit élevé dans un environnement LAN en raison de l’absence de surcharge de routage.
Layer 3 Switch :
- Latency : Il peut avoir une latence légèrement plus élevée en raison de l’ajout du processus de routage, bien qu’il soit toujours rapide et efficace.
- Throughput : Il peut gérer un débit élevé tout en prenant en charge le routage entre les réseaux, ce qui est idéal pour les réseaux vastes et complexes.
Capacité de traitement du trafic
- Layer 2 Switch :
- Idéal pour les réseaux à fort trafic au sein d’un seul segment de réseau.
- Limité à la gestion du trafic au sein d’un seul VLAN ou sous-réseau.
- Layer 3 Switch :
- Capable de gérer un trafic plus important et plus complexe par routage entre sous-réseaux ou VLAN.
- Prend en charge une distribution efficace du trafic au sein de grands réseaux.
Capacités et fonctions
VLAN
- Layer 2 Switch :
- Prend en charge VLANs pour la segmentation du réseau et l’isolation du trafic.
- Layer 3 Switch :
- Prend en charge VLANs et peut router entre les VLAN, améliorant ainsi la flexibilité et la gestion du trafic.
QoS (Qualité de Service)
- Layer 2 Switch :
- Prend en charge les QoS de base pour la hiérarchisation du trafic dans le réseau local.
- Layer 3 Switch :
- Prend en charge des QoS plus avancés, ce qui permet de hiérarchiser le trafic en fonction de l’application, de l’utilisateur ou du type de données afin de garantir des performances optimales.
Multidiffusion
- Layer 2 Switch :
- Prend en charge la multidiffusion avec des protocoles tels que IGMP (Internet Group Management Protocol) pour gérer les groupes de multidiffusion.
- Layer 3 Switch :
- Prend en charge le routage multidiffusion avec des protocoles tels que PIM (Protocol Independent Multicast), permettant une distribution efficace du trafic multidiffusion sur le réseau.
Coût et complexité
Prix du matériel et coûts d’exploitation
- Layer 2 Switch :
- Ils sont généralement moins chers en termes de coûts matériels et opérationnels en raison de leur fonctionnalité plus simple.
- Layer 3 Switch :
- Plus coûteux en raison de capacités de routage supplémentaires et d’un matériel plus avancé, nécessitant un investissement plus important.
Besoins et expertise en matière de ressources humaines
- Layer 2 Switch :
- Nécessite une expertise de base en configuration et gestion de réseau, plus facile à gérer.
- Layer 3 Switch :
- Nécessite une expertise spécialisée dans le routage et la gestion de réseaux plus complexes.
- Nécessite une compréhension approfondie des protocoles de routage et des configurations plus complexes.
Quand utiliser les commutateurs Layer 2
Réseaux de petite et moyenne taille
Layer 2 Switches sont idéaux pour une utilisation dans les réseaux de petite et moyenne taille où le routage entre les sous-réseaux ou les VLAN n’est pas nécessaire. Voici quelques exemples de scénarios :
- Petits bureaux à domicile (SOHO) :
- Connexion de périphériques tels que des ordinateurs, des imprimantes et des serveurs dans un seul segment de réseau .
- Permet une communication rapide et efficace entre les appareils sans avoir besoin d’un routage complexe.
- Réseau local de petites écoles ou de campus :
- Connexion d’ordinateurs, de périphériques de stockage et d’accès à Internet dans un seul segment de réseau.
- Fournir une connectivité fiable et facile à gérer pour l’environnement éducatif.
- Réseau de petites usines ou d’industries :
- Connecter les machines, les capteurs et les systèmes de contrôle dans un seul réseau.
- Assurer une communication en temps réel, essentielle aux opérations industrielles.
Exigences de faible latence
Layer 2 Switches sont également très utiles dans les scénarios où la faible latence est une priorité absolue. En voici quelques exemples :
- Applications VoIP (Voice over IP) :
- Fournit une connexion à faible latence pour une communication vocale claire et sans délai.
- Streaming vidéo et multimédia :
- Connectez des appareils de streaming avec une latence minimale pour une expérience de visionnage fluide et sans mise en mémoire tampon.
- Jeux en ligne ou E-sports :
- Connectez une console de jeu ou un ordinateur à faible latence pour garantir une réponse rapide et un jeu compétitif.
Layer 2 Exemple d’implémentation de Switch
Petits bureaux avec des besoins de connexion de base
Dans un petit bureau avec moins de 50 appareils, Layer 2 Switches peut être utilisé pour connecter tous ces appareils dans un seul réseau. Voici un exemple de mise en œuvre :
- Appareils connectés : ordinateurs, imprimantes, serveurs de fichiers et points d’accès Wi-Fi.
- Configuration :
- Tous les appareils sont connectés à un Layer 2 Switch.
- Les VLAN peuvent être utilisés pour la segmentation, par exemple pour séparer les réseaux d’employés et d’invités.
- Une QoS de base peut être mise en œuvre pour la hiérarchisation du trafic VoIP et vidéo.
Lycée avec réseau local
Dans un lycée, Layer 2 Switches peut être utilisé pour connecter des ordinateurs de laboratoire, des périphériques de stockage et des systèmes de gestion scolaire dans un seul réseau local. Voici un exemple de mise en œuvre :
- Appareils connectés : Ordinateurs de laboratoire, serveurs scolaires, périphériques de stockage, imprimantes réseau.
- Configuration :
- Layer 2 Switches sont hébergés dans la salle des serveurs et se connectent à tous les appareils via des câbles Ethernet.
- Les VLAN peuvent être utilisés pour séparer les réseaux administratifs et les réseaux d’étudiants.
- IGMP est utilisé pour prendre en charge la multidiffusion dans les cours en ligne ou le streaming vidéo éducatif.
Petites industries avec des besoins en temps réel
Dans une petite usine, Layer 2 Switches peut être utilisé pour connecter des machines, des capteurs et des systèmes de contrôle. Voici un exemple de mise en œuvre :
- Objets connectés : Machines de production, capteurs, systèmes de contrôle, ordinateurs opérateurs.
- Configuration :
- Layer 2 Switches sont logés dans la salle de contrôle et connectés à tous les appareils via des câbles Ethernet industriels.
- Les VLAN sont utilisés pour séparer le réseau de contrôle et le réseau d’administration.
- La QoS est implémentée pour hiérarchiser le trafic de contrôle industriel qui nécessite une très faible latence.
Quand utiliser les commutateurs Layer 3
Réseaux vastes et complexes
Layer 3 Switches sont idéaux pour une utilisation dans des réseaux vastes et complexes où des besoins de routage entre sous-réseaux ou VLAN sont requis. Voici quelques exemples de scénarios :
- Grandes entreprises :
- Connectez différents départements qui peuvent être répartis sur plusieurs sites ou étages.
- Assure une communication efficace entre les différents sous-réseaux ou VLAN.
- Campus universitaire :
- Relier les différentes facultés, laboratoires et dortoirs.
- Permet le routage du trafic entre les sous-réseaux pour répondre aux besoins académiques et administratifs.
- Centre de données :
- Gérez le trafic entre les serveurs, le stockage et les réseaux externes.
- Fournit un routage rapide et fiable pour prendre en charge les applications critiques.
Besoins en routage inter-réseaux
Layer 3 Switches sont également très utiles dans les scénarios où les besoins de routage entre les réseaux ou les sous-réseaux sont critiques. En voici quelques exemples :
- Réseaux nécessitant une isolation et une segmentation :
- Isolez le trafic entre les réseaux des employés, les invités et les appareils IoT pour des raisons de sécurité et de gestion.
- Utilisez VLANs et le routage entre les VLAN pour optimiser les performances du réseau.
- Réseaux nécessitant une redondance et une fiabilité élevées :
- Mettez en œuvre des protocoles de routage tels que OSPF et BGP pour garantir le meilleur routage et assurer la redondance.
- Prend en charge le basculement automatique en cas de défaillance du réseau.
Layer 3 Exemple d’implémentation de Switch
Grandes entreprises avec des départements séparés
Dans une grande entreprise avec plusieurs départements répartis sur différents étages ou bâtiments, Layer 3 Switches peut être utilisé pour gérer le routage entre les sous-réseaux et les VLAN. Voici un exemple de mise en œuvre :
- Appareils connectés : Ordinateurs, imprimantes, serveurs, points d’accès Wi-Fi dans divers départements.
- Configuration :
- Chaque service dispose de son VLAN pour l’isolation du trafic.
- Layer 3 Switches route entre les VLAN pour permettre la communication entre les départements.
- La QoS est mise en œuvre pour hiérarchiser le trafic critique tel que la VoIP et les applications commerciales.
Campus universitaire avec de nombreuses facultés
Sur un campus universitaire, Layer 3 Switches peut être utilisé pour connecter diverses facultés, laboratoires et dortoirs, assurant ainsi une communication efficace entre les sous-réseaux. Voici un exemple de mise en œuvre :
- Appareils connectés : Ordinateurs de laboratoire, serveurs de faculté, périphériques de stockage, imprimantes réseau.
- Configuration :
- Chaque faculté dispose de son sous-réseau ou VLAN.
- Layer 3 Switches acheminer entre les sous-réseaux pour répondre aux besoins académiques et administratifs.
- Le routage multidiffusion est utilisé pour prendre en charge les cours en ligne et la diffusion de vidéos éducatives en continu.
Centres de données avec des besoins élevés en redondance
Dans un centre de données, Layer 3 Switches peut être utilisé pour gérer le trafic entre les serveurs, le stockage et les réseaux externes, garantissant ainsi des performances et une redondance élevées. Voici un exemple de mise en œuvre :
- Appareils connectés : serveurs, périphériques de stockage, pare-feu, routeurs.
- Configuration :
- Layer 3 Switches sont utilisés pour le routage entre les sous-réseaux qui connectent diverses zones de sécurité au sein d’un centre de données.
- Des protocoles de routage tels que OSPF et BGP sont utilisés pour garantir le meilleur routage et assurer la redondance.
- La QoS est mise en œuvre pour la hiérarchisation du trafic des applications métier critiques et des services cloud.
Conclusion
En choisissant entre Layer 2 et Layer 3 Switch, nous devons comprendre les différences et les besoins du réseau que nous voulons construire. Voici un résumé et des suggestions concernant l’utilisation des deux :
Layer 2 Interrupteur :
- Fonctionne sur le Layer de liaison de données (modèle OSI).
- Il utilise une adresse MAC (Media Access Control) pour diriger le flux de données.
- Convient aux réseaux locaux (LAN) moins complexes.
- Il n’a pas de capacités de routage.
- Efficace et moins cher.
- Rapide à configurer.
- Utilisé pour connecter plusieurs appareils au bureau ou à la maison.
Layer 3 Interrupteur :
- Fonctionne sur le network Layer (modèle OSI).
- Il utilise le protocole IP (Internet Protocol) pour diriger les flux de données en fonction des adresses IP.
- Capable d’effectuer des fonctions de routage, de connexion entre sous-réseaux ou inter-VLAN dans des réseaux plus complexes.
- Une combinaison entre un commutateur Layer 2 et un routeur.
- Convient aux réseaux étendus avec plusieurs sous-réseaux ou VLAN.
- Gérez plusieurs flux de données efficacement et à grande vitesse.
Si vous disposez d’un petit réseau local sans besoins de routage complexes, Layer 2 Switches suffiront.
Si vous disposez d’un vaste réseau avec plusieurs sous-réseaux ou VLAN et que vous avez besoin de fonctionnalités de routage, les Layer 3 Switches sont un meilleur choix.