Em rede, a escolha certa de switches é essencial para garantir desempenho e segurança ideais. Os dois tipos de interruptores que são frequentemente comparados são Layer 2 e Layer 3. Vamos explorar as diferenças e como elas afetam a experiência do usuário.
Layer 2 Switches e Layer 3 Switches são dispositivos de rede usados para gerenciar o tráfego de dados em redes de computadores. Embora ambos tenham a mesma função básica quando se trata de facilitar a comunicação entre dispositivos, eles operam em Layers diferentes no modelo OSI (Open Systems Interconnection), o que afeta a forma como funcionam e funcionam.
O que são interruptores Layer 2 e Layer 3 ?
A principal diferença entre os switches Layer 2 e Layer 3 está no nível do modelo OSI em que eles operam. O modelo OSI (Open Systems Interconnection) é uma estrutura padrão que divide o processo de comunicação de rede em sete Layers.
Layer 2 switches operar em Layer 2 (Data Link Layer). Nesse Layer, o switch usa o endereço MAC (Media Access Control) para identificar o dispositivo e passar dados entre dispositivos dentro do mesmo segmento de rede. Ter a capacidade de criar e gerenciar VLANs (Virtual Local Area Networks) para segmentação de rede.
Layer 3 switches operam em Layer 3 (Network Layer). Nesse Layer, o switch usa endereços IP (Internet Protocol) para identificar dispositivos e passar dados entre diferentes segmentos de rede, mesmo entre diferentes redes (por exemplo, entre diferentes VLANs ou sub-redes). Ele pode executar protocolos de roteamento como OSPF, EIGRP e BGP, permitindo um gerenciamento de rotas de dados mais complexo.
Layer 2 Noções básicas do switch
Layer 2 Switches são dispositivos de rede que operam no modelo Data Link Layer do modelo OSI (Open Systems Interconnection). Sua função é passar dados em forma de quadro com base no endereço MAC (Media Access Control) da origem e destino desse quadro.
Layer 2 Switches são frequentemente usados em redes locais (LANs) para conectar dispositivos em um único segmento de rede, permitindo uma comunicação rápida e eficiente entre dispositivos.
Como funcionam os interruptores Layer 2
Layer 2 Switches funcionam usando tabelas de endereçamento MAC para determinar para onde os quadros de dados devem ser encaminhados. Veja como funciona um switch Layer 2:
Comutação e endereçamento MAC
Switching:
- Quando um quadro de dados entra em uma das portas do switch, o switch lê o endereço MAC de destino do quadro.
- O switch verifica a tabela de endereçamento MAC que possui para encontrar a porta que corresponde ao endereço MAC de destino.
- Se o endereço MAC de destino for encontrado na tabela, o quadro será encaminhado para a porta apropriada.
- Se o endereço MAC de destino não for encontrado, o switch transmitirá o quadro para todas as portas, exceto a porta de origem.
MAC Addressing:
- Cada dispositivo na rede tem um MAC address exclusivo.
- O switch usa esse endereço MAC para identificar o dispositivo e tomar decisões de comutação.
Ponte
Layer 2 Switches também funcionam como pontes, o que significa que podem conectar dois ou mais segmentos de rede e fazê-los funcionar como uma rede lógica. Bridging permite que diferentes segmentos se comuniquem entre si como se estivessem na mesma rede.
Vantagens de usar interruptores Layer 2
Simples e eficiente
Layer 2 Switches são relativamente fáceis de implementar e gerenciar. As operações de comutação baseadas em endereço MAC são simples e rápidas, tornando o Layer 2 Switches uma solução eficiente para redes locais.
Baixa latência
Como ele opera apenas no Data Link Layer, a latência gerada pelo Layer 2 Switches é muito baixa. Essa baixa latência é importante para aplicações que exigem respostas rápidas, como VoIP (Voz sobre IP) e streaming de vídeo.
Desvantagens dos interruptores Layer 2
Limitado ao endereçamento MAC
Layer 2 Switches só pode usar endereços MAC para tomar decisões de comutação. Incapaz de entender ou processar informações em Layers superiores, como endereços IP.
Não suporta roteamento
Layer 2 Switches não pode rotear entre diferentes redes ou sub-redes. Para roteamento, é necessário outro dispositivo, como um Layer 3 Switch ou roteador, que pode encaminhar pacotes com base em endereços IP.
Layer 3 Noções básicas do switch
Um switch Layer 3 é um dispositivo de rede que combina a funcionalidade de comutação do Layer 2 com os recursos de roteamento do Layer 3 no modelo OSI. Isso significa que os switches Layer 3 podem encaminhar pacotes de dados com base em endereços IP e oferecem suporte ao roteamento entre redes.
Em outras palavras, Layer 3 Switches são capazes de gerenciar o tráfego não apenas dentro de uma única rede local (LAN), mas também entre diferentes sub-redes ou VLANs.
Como funcionam os interruptores Layer 3
Layer 3 Switches funcionam combinando recursos de comutação e roteamento para gerenciar o tráfego de dados. Veja como o Layer básico 3 Switch works:
Roteamento e endereçamento IP
Layer 3 Switches usam tabelas de roteamento para tomar decisões de roteamento com base nos endereços IP dos pacotes de dados. Quando um pacote de dados entra no switch, ele verifica o endereço IP de destino e determina a melhor rota para encaminhar o pacote.
Cada dispositivo na rede tem um endereço IP exclusivo. Layer 3 Switches usam esses endereços IP para identificar dispositivos e tomar decisões de roteamento.
Uso de protocolos de roteamento como OSPF, BGP
Layer 3 Switches pode executar vários protocolos de roteamento, como OSPF (Open Shortest Path First) e BGP (Border Gateway Protocol). OSPF é usado para encontrar a melhor rota em uma grande rede calculando o caminho mais curto até o destino. BGP é usado para roteamento entre redes diferentes, como entre dois provedores de serviços de Internet (ISPs).
Vantagens de usar o switch Layer 3
Suporta roteamento entre redes
Layer 3 Switches são capazes de rotear entre diferentes redes ou sub-redes, permitindo uma comunicação mais eficiente e estruturada. Isso é particularmente útil em grandes redes em que a segmentação e o gerenciamento do tráfego entre sub-redes ou VLANs são necessários.
Mais flexível e escalável
Layer 3 Switches oferecem maior flexibilidade no gerenciamento e regulação do tráfego de rede. Permita o crescimento de redes maiores e mais complexas com suporte para roteamento dinâmico e protocolos de roteamento avançados.
Desvantagens dos interruptores Layer 3
Mais complexo e caro
Layer 3 Switches são geralmente mais caros do que Layer 2 Switches devido às suas capacidades mais avançadas e hardware mais poderoso. Requer maior investimento em termos de custos de compra e manutenção.
Requer configuração mais complicada
Layer 3 Switches exigem configurações mais complexas e conhecimento especializado para gerenciamento e manutenção. O uso de protocolos de roteamento e configurações de tabela de roteamento requer uma compreensão profunda de rede e roteamento.
Comparação detalhada entre Layer 2 e Layer 3 switches
Principais diferenças na arquitetura
Comutação vs. roteamento
Layer 2 Switch:
- Switching: Opera no Data Link Layer usando endereços MAC para encaminhar quadros de dados dentro da rede local (LAN).
- Endereçamento MAC: Usa o endereço MAC para determinar o caminho do quadro de dados para o destino exato.
Layer 3 Switch:
- Routing: Opera no Network Layer usando endereços IP para encaminhar pacotes de dados e rotear entre redes.
- Endereçamento IP: Usa endereços IP para gerenciar o roteamento de pacotes de dados, permitindo a comunicação entre diferentes sub-redes ou VLANs.
Performance and Scalability
Latency and Throughput
Layer 2 Switch:
- Latency: Oferece baixa latência devido a operações de comutação rápidas e simples.
- Throughput: Geralmente tem alta taxa de transferência em um ambiente de LAN devido à falta de sobrecarga de roteamento.
Layer 3 Switch:
- Latency: Pode ter latência um pouco maior devido à adição do processo de roteamento, embora ainda seja rápido e eficiente.
- Throughput: Ele pode lidar com alta taxa de transferência enquanto suporta roteamento entre redes, ideal para redes grandes e complexas.
Capacidade de tratamento de tráfego
- Layer 2 Switch:
- Ideal para redes de alto tráfego dentro de um único segmento de rede.
- Limitado a lidar com o tráfego em uma única VLAN ou sub-rede.
- Layer 3 Switch:
- Capaz de lidar com tráfego maior e mais complexo roteando entre sub-redes ou VLANs.
- Suporta distribuição de tráfego eficiente em grandes redes.
Capacidades e funções
VLAN
- Layer 2 Switch:
- Suporta VLANs para segmentação de rede e isolamento de tráfego.
- Layer 3 Switch:
- Suporta VLANs e pode rotear entre VLANs, melhorando a flexibilidade e o gerenciamento de tráfego.
QoS (Qualidade de Serviço)
- Layer 2 Switch:
- Suporta QoS básicas para priorização de tráfego na rede local.
- Layer 3 Switch:
Multicast
- Layer 2 Switch:
- Suporta multicast com protocolos como IGMP (Internet Group Management Protocol) para gerenciar grupos multicast.
- Layer 3 Switch:
- Suporta roteamento multicast com protocolos como PIM (Protocol Independent Multicast), permitindo a distribuição eficiente do tráfego multicast pela rede.
Custo e complexidade
Preços de hardware e custos operacionais
- Layer 2 Switch:
- Eles geralmente são mais baratos em termos de hardware e custos operacionais devido à sua funcionalidade mais simples.
- Layer 3 Switch:
- Mais caro devido a recursos adicionais de roteamento e hardware mais avançado, exigindo maior investimento.
Necessidades e experiência de recursos humanos
- Layer 2 Switch:
- Requer conhecimentos básicos em configuração e gerenciamento de rede, mais fácil de gerenciar.
- Layer 3 Switch:
- Requer conhecimento especializado em roteamento e gerenciamento de redes mais complexas.
- Requer um profundo conhecimento dos protocolos de roteamento e configurações mais complexas.
Quando usar interruptores Layer 2
Redes Pequenas e Médias
Layer 2 Switches são ideais para uso em redes de pequeno e médio porte onde o roteamento entre sub-redes ou VLANs não é necessário. Alguns exemplos de cenários incluem:
- Escritório Doméstico de Pequeno Escritório (SOHO):
- Conectar dispositivos como computadores, impressoras e servidores em um único segmento de rede .
- Permite uma comunicação rápida e eficiente entre dispositivos sem a necessidade de roteamento complexo.
- Rede local de pequenas escolas ou campi:
- Conectando computadores, dispositivos de armazenamento e acesso à Internet em um único segmento de rede.
- Forneça conectividade confiável e fácil de gerenciar para o ambiente educacional.
- Rede pequena da fábrica ou da indústria:
- Conectando máquinas, sensores e sistemas de controle em uma única rede.
- Garantir a comunicação em tempo real que é crítica para as operações industriais.
Requisitos de baixa latência
Layer 2 Switches também são muito úteis em cenários em que a baixa latência é uma prioridade. Alguns exemplos incluem:
- Aplicativos VoIP (Voz sobre IP):
- Fornece uma conexão de baixa latência para comunicação de voz clara e sem atrasos.
- Streaming de vídeo e multimídia:
- Conecte dispositivos de streaming com latência mínima para uma experiência de visualização suave e sem buffer.
- Jogos online ou de e-sports:
- Conecte um console de jogos ou computador de baixa latência para garantir uma resposta rápida e jogos competitivos.
Layer 2 Exemplo de implementação do switch
Pequenos escritórios com necessidades básicas de conexão
Em um pequeno escritório com menos de 50 dispositivos, Layer 2 Switches pode ser usado para conectar todos esses dispositivos em uma única rede. Aqui está um exemplo de implementação:
- Dispositivos conectados: computadores, impressoras, servidores de arquivos e pontos de acesso Wi-Fi.
- Configuração:
- Todos os dispositivos estão conectados a um Layer 2 Switch.
- As VLANs podem ser usadas para segmentação, por exemplo, separando redes de funcionários e convidados.
- A QoS básica pode ser implementada para a priorização do tráfego de VoIP e vídeo.
Ensino Médio com Rede Local
Em uma escola secundária, Layer 2 Switches pode ser usado para conectar computadores de laboratório, dispositivos de armazenamento e sistemas de gerenciamento escolar em uma única rede local. Aqui está um exemplo de implementação:
- Dispositivos conectados: computadores de laboratório, servidores escolares, dispositivos de armazenamento, impressoras de rede.
- Configuração:
- Layer 2 Switches estão alojados na sala do servidor e se conectam a todos os dispositivos via cabos Ethernet.
- As VLANs podem ser usadas para separar redes administrativas e redes de alunos.
- O IGMP é usado para oferecer suporte a multicast em aulas online ou streaming de vídeo educacional.
Pequenas indústrias com necessidades em tempo real
Em uma pequena fábrica, Layer 2 Switches pode ser usado para conectar máquinas, sensores e sistemas de controle. Aqui está um exemplo de implementação:
- Dispositivos conectados: Máquinas de produção, sensores, sistemas de controle, computadores do operador.
- Configuração:
- Layer 2 Switches estão alojados na sala de controle e conectados a todos os dispositivos por meio de cabos Ethernet industriais.
- As VLANs são usadas para separar a rede de controle e a rede de administração.
- A QoS é implementada para priorizar o tráfego de controle industrial que requer latência muito baixa.
Quando usar Layer 3 interruptores
Redes grandes e complexas
Layer 3 Switches são ideais para uso em redes grandes e complexas onde são necessárias necessidades de roteamento entre sub-redes ou VLANs. Alguns exemplos de cenários incluem:
- Grandes corporações:
- Conecte diferentes departamentos que podem estar espalhados por vários locais ou andares.
- Garante uma comunicação eficiente entre diferentes sub-redes ou VLANs.
- Campus Universitário:
- Conectando várias faculdades, laboratórios e dormitórios.
- Permite o roteamento de tráfego entre sub-redes para dar suporte às necessidades acadêmicas e administrativas.
- Centro de dados:
- Gerencie o tráfego entre servidores, armazenamento e redes externas.
- Fornece roteamento rápido e confiável para oferecer suporte a aplicativos essenciais aos negócios.
Necessidades de roteamento entre redes
Layer 3 Switches também são muito úteis em cenários em que as necessidades de roteamento entre redes ou sub-redes são críticas. Alguns exemplos incluem:
- Redes que exigem isolamento e segmentação:
- Isole o tráfego entre redes de funcionários, convidados e dispositivos IoT por motivos de segurança e gerenciamento.
- Use VLANs e rotear entre VLANs para otimizar o desempenho da rede.
- Redes que exigem alta redundância e confiabilidade:
- Implemente protocolos de roteamento, como OSPF e BGP, para garantir o melhor roteamento e fornecer redundância.
- Suporta failover automático em caso de falha de rede.
Layer 3 Exemplo de implementação do switch
Grandes empresas com departamentos separados
Em uma grande empresa com vários departamentos espalhados por vários andares ou edifícios, Layer 3 Switches pode ser usado para gerenciar o roteamento entre sub-redes e VLANs. Aqui está um exemplo de implementação:
- Dispositivos conectados: computadores, impressoras, servidores, pontos de acesso Wi-Fi em vários departamentos.
- Configuração:
- Cada departamento tem sua VLAN para isolamento de tráfego.
- Layer 3 Switches rota entre VLANs para permitir a comunicação entre departamentos.
- A QoS é implementada para priorizar o tráfego crítico, como VoIP e aplicativos de negócios.
Campus universitário com muitas faculdades
Em um campus universitário, Layer 3 Switches pode ser usado para conectar várias faculdades, laboratórios e dormitórios, garantindo uma comunicação eficiente entre sub-redes. Aqui está um exemplo de implementação:
- Dispositivos conectados: computadores de laboratório, servidores de professores, dispositivos de armazenamento, impressoras de rede.
- Configuração:
- Cada faculdade tem sua sub-rede ou VLAN.
- Layer 3 Switches rota entre sub-redes para dar suporte às necessidades acadêmicas e administrativas.
- O roteamento multicast é usado para oferecer suporte a palestras on-line e streaming de vídeos educacionais.
Data centers com alta necessidade de redundância
Em um data center, Layer 3 Switches pode ser usado para gerenciar o tráfego entre servidores, armazenamento e redes externas, garantindo alto desempenho e redundância. Aqui está um exemplo de implementação:
- Dispositivos conectados: servidores, dispositivos de armazenamento, firewalls, roteadores.
- Configuração:
- Layer 3 Switches são usados para roteamento entre sub-redes que conectam várias zonas de segurança em um data center.
- Protocolos de roteamento, como OSPF e BGP, são usados para garantir o melhor roteamento e fornecer redundância.
- A QoS é implementada para priorização de tráfego de aplicativos de negócios críticos e serviços em nuvem.
Conclusão
Ao escolher entre Layer 2 e Layer 3 Switch, precisamos entender as diferenças e necessidades da rede que queremos construir. Aqui está um resumo e sugestões sobre o uso de ambos:
Layer 2 Interruptor:
- Funciona no Layer de link de dados (modelo OSI).
- Ele usa um endereço MAC (Media Access Control) para direcionar o fluxo de dados.
- Adequado para redes locais (LANs) menos complexas.
- Ele não tem recursos de roteamento.
- Eficiente e mais barato.
- Rápido de configurar.
- Usado para conectar vários dispositivos no escritório ou em casa.
Layer 3 Interruptor:
- Funciona no network Layer (modelo OSI).
- Ele usa o protocolo IP (Internet Protocol) para direcionar fluxos de dados com base em endereços IP.
- Capaz de executar funções de roteamento, conectando-se entre sub-redes ou inter-VLANs em redes mais complexas.
- Uma combinação entre um switch Layer 2 e um roteador.
- Adequado para redes amplas com várias sub-redes ou VLANs.
- Lide com vários fluxos de dados com eficiência e alta velocidade.
Se você tiver uma pequena rede local sem necessidades complexas de roteamento, Layer 2 Switches será suficiente.
Se você tiver uma rede ampla com várias sub-redes ou VLANs e precisar de recursos de roteamento, Layer 3 Switches são uma opção melhor.