Многослойный переключатель - Multilayer switch

А многослойный переключатель (MLS) это компьютерное сетевое устройство это включает Уровень OSI 2 как обычный Сетевой коммутатор и предоставляет дополнительные функции на более высоких Уровни OSI.

Технологии переключения имеют решающее значение для сетевой дизайн, поскольку они позволяют отправлять трафик только туда, где это необходимо в большинстве случаев, с использованием быстрых аппаратных методов. Переключение использует разные виды сетевые коммутаторы. Стандартный переключатель известен как переключатель уровня 2 и обычно встречается практически в любой локальной сети. Слой 3 или же слой 4 коммутаторы требуют передовых технологий (см. управляемый переключатель ) и более дорогие, поэтому их обычно можно найти только в больших локальных сетях или в специальных сетевых средах.

Многослойный переключатель

Многоуровневая коммутация объединяет технологии коммутации уровней 2, 3 и 4 и обеспечивает высокоскоростную масштабируемость с малой задержкой. Многоуровневая коммутация может перемещать трафик на проводной скорости, а также обеспечивать маршрутизацию уровня 3. Нет никакой разницы в производительности между пересылкой на разных уровнях, потому что маршрутизация и коммутация полностью аппаратны - решения о маршрутизации принимаются специализированными ASIC с помощью память с адресацией по содержимому.[1]

Многоуровневая коммутация может принимать решения о маршрутизации и коммутации на основе следующих

MLS внедряют QoS в оборудовании. Многослойный коммутатор может расставить приоритеты пакеты на 6 бит код дифференцированных услуг (DSCP). Эти 6 бит изначально использовались для тип сервиса. Следующие 4 сопоставления обычно доступны в MLS:[нужна цитата ]

  • От уровня OSI 2, 3 или 4 до IP DSCP (для IP-пакетов) или IEEE 802.1p
  • От IEEE 802.1p к IP DSCP
  • От IP DSCP к IEEE 802.1p
  • Из VLAN IEEE 802.1p в выходную очередь порта.

MLS также могут маршрутизировать IP-трафик между VLAN как обычный маршрутизатор. Маршрутизация обычно выполняется так же быстро, как и переключение (при скорость проволоки ).

Коммутация уровня 2

Слой-2 переключение использует MAC-адрес принимающей стороны сетевые карты (NIC), чтобы решить, куда пересылать кадры. Коммутация уровня 2 является аппаратной, что означает, что коммутаторы используют специализированная интегральная схема (ASIC) для создания и поддержки База экспедиторской информации и выполнять пересылка пакетов со скоростью подачи проволоки. Коммутатор уровня 2 можно рассматривать как многопортовый мост.

Коммутация уровня 2 очень эффективна, поскольку не требует модификации кадра. Инкапсуляция пакета изменяется только тогда, когда пакет данных проходит через разную среду (например, от Ethernet к FDDI). Коммутация уровня 2 используется для подключения рабочих групп и сегментации сети ( коллизионные домены ). Это позволяет создать более плоскую сеть с большим количеством сегментов сети, чем традиционные сети, к которым присоединяются ретрансляторы и роутеры.

Коммутаторы уровня 2 имеют те же ограничения, что и мосты. Мосты разбивают домены коллизий, но сеть остается одной большой широковещательный домен что может вызвать проблемы с производительностью и ограничить размер сети. Широковещательная и многоадресная рассылка, а также медленная сходимость связующего дерева могут вызывать серьезные проблемы по мере роста сети. Из-за этих проблем коммутаторы уровня 2 не могут полностью заменить маршрутизаторы. Мосты хороши, если сеть спроектирована Правило 80/20: пользователи проводят 80 процентов своего времени в своем местном сегменте.[нужна цитата ]

Коммутация уровня 3

Коммутатор уровня 3 может выполнять некоторые или все функции, обычно выполняемые маршрутизатором. Однако большинство сетевых коммутаторов ограничены поддержкой одного типа физической сети, обычно Ethernet, тогда как маршрутизатор может поддерживать разные типы физических сетей на разных портах.

Коммутация уровня 3 основана исключительно на (пункте назначения) айпи адрес хранится в заголовке Дейтаграмма IP (Коммутация уровня 4 может использовать другую информацию в заголовке). Разница между коммутатором уровня 3 и маршрутизатором заключается в том, как устройство принимает решение о маршрутизации. Традиционно маршрутизаторы используют микропроцессоры для программного принятия решений о переадресации, в то время как коммутатор выполняет только аппаратную коммутацию пакетов (с помощью специализированных ASIC с помощью память с адресацией по содержимому ).[1][2] Однако многие маршрутизаторы теперь имеют расширенные аппаратные функции, помогающие пересылать.

Основным преимуществом коммутаторов уровня 3 является возможность более низкой сети задержка поскольку пакет может быть маршрутизирован без дополнительных сетевых переходов к маршрутизатору. Например, соединение двух отдельных сегментов (например, VLAN ) с маршрутизатором на стандартный коммутатор уровня 2 требует передачи кадра коммутатору (первый прыжок L2), затем маршрутизатору (второй прыжок L2), куда маршрутизируется пакет внутри кадра (прыжок L3), а затем передается обратно в коммутатор (третий переход L2). Коммутатор уровня 3 выполняет ту же задачу без необходимости в маршрутизаторе (и, следовательно, в дополнительных переходах), принимая решение о маршрутизации самостоятельно, то есть пакет направляется в другую подсеть и одновременно переключается на сетевой порт назначения.

Поскольку многие коммутаторы уровня 3 обладают той же функциональностью, что и традиционные маршрутизаторы, их можно использовать в качестве более дешевых замен с меньшими задержками в некоторых сетях. Коммутаторы уровня 3 могут выполнять следующие действия, которые также могут выполняться маршрутизаторами:

Преимущества коммутации уровня 3 включают следующее:

  • быстрая аппаратная пересылка пакетов с малой задержкой
  • более низкая стоимость порта по сравнению с обычными маршрутизаторами
  • учет потока
  • Качество обслуживания (QoS)

IEEE[нужна цитата ] разработала иерархическую терминологию, которая полезна при описании процессов пересылки и переключения. Сетевые устройства без возможности пересылки пакетов между подсетями называются конечными системами (ES, единичные ES), тогда как сетевые устройства с такими возможностями называются промежуточными системами (IS). IS далее подразделяются на те, которые взаимодействуют только в пределах своего домена маршрутизации (внутридоменные IS), и те, которые взаимодействуют как внутри, так и между доменами маршрутизации (междоменные IS). Домен маршрутизации обычно рассматривается как часть объединенной сети под общим административным полномочием и регулируется определенным набором административных указаний. Домены маршрутизации также называют автономными системами.

Общая возможность уровня 3 - это понимание Многоадресная IP-рассылка через Отслеживание IGMP. Благодаря этому коммутатор уровня 3 может повысить эффективность, доставляя трафик группы многоадресной рассылки только на те порты, к которым подключенное устройство сигнализировало о своем желании прослушивать эту группу.

Коммутаторы уровня 3 обычно поддерживают IP-маршрутизация между сетями VLAN, настроенными на коммутаторе. Некоторые коммутаторы уровня 3 поддерживают протоколы маршрутизации которые маршрутизаторы используют для обмена информацией о маршрутах между сетями.

Коммутация уровня 4

Коммутация уровня 4 означает аппаратную технологию коммутации уровня 3, которая также может учитывать тип сетевого трафика (например, различать UDP и TCP ). Коммутация уровня 4 обеспечивает дополнительную проверку дейтаграмм путем чтения номера портов в заголовке транспортного уровня для принятия решений о маршрутизации (т. е. порты, используемые HTTP, FTP и VoIP ). Эти номера портов находятся в RFC 1700 и ссылка на протокол, программу или приложение верхнего уровня.

Используя коммутацию уровня 4, сетевой администратор может настроить коммутатор уровня 4 для определения приоритетов трафика данных по приложениям. Информация уровня 4 также может использоваться для принятия решений о маршрутизации. Например, расширенные списки доступа могут фильтровать пакеты на основе номеров портов уровня 4. Другой пример - бухгалтерская информация, собранная по открытым стандартам с использованием sFlow.

Коммутатор уровня 4 может использовать информацию из протоколов транспортного уровня для принятия решений о пересылке. В основном это относится к возможности использовать номера портов источника и назначения в протоколах TCP и UDP, чтобы разрешать, блокировать и устанавливать приоритеты связи.[3]

Коммутатор уровней 4–7, веб-переключатель или переключатель содержимого

Некоторые коммутаторы могут использовать информацию о пакетах вплоть до уровня OSI 7; их можно назвать переключателями уровней 4-7, переключатели контента, переключатели контентных служб, веб-переключатели или переключатели приложений.

Переключатели содержимого обычно используются для Балансировка нагрузки среди групп серверов. Балансировка нагрузки может выполняться на HTTP, HTTPS, VPN или любой трафик TCP / IP, использующий определенный порт. Балансировка нагрузки часто включает преобразование сетевого адреса назначения так что клиент службы балансировки нагрузки не полностью знает, какой сервер обрабатывает его запросы. Некоторые переключатели уровней 4–7 могут выполнять Трансляция сетевых адресов (NAT) в скорость проволоки. Переключатели содержимого часто можно использовать для выполнения стандартных операций, таких как SSL шифрование и дешифрование для снижения нагрузки на серверы, получающие трафик, или для централизации управления цифровые сертификаты. Коммутация уровня 7 - это технология, используемая в сеть доставки контента.

Некоторые приложения требуют, чтобы повторяющиеся запросы от клиента направлялись на один и тот же сервер приложений. Поскольку клиент, как правило, не знает, с каким сервером он разговаривал ранее, переключатели контента определяют понятие «липкости». Например, запросы с одного и того же исходного IP-адреса каждый раз направляются на один и тот же сервер приложений. Липкость также может быть основана на SSL ID и некоторые переключатели содержимого могут использовать печенье чтобы обеспечить эту функциональность.

Балансировщик нагрузки уровня 4

Маршрутизатор работает на транспортный уровень и принимает решения о том, куда отправлять пакеты. Современное Балансировка нагрузки маршрутизаторы могут использовать разные правила для принятия решений о том, куда направлять трафик. Это может быть на основе наименьшей нагрузки или самой быстрой время ответа или просто балансировка запросов к нескольким адресатам, предоставляющим одни и те же услуги. Это тоже избыточность , поэтому, если одна машина не работает, маршрутизатор не будет отправлять на нее трафик.

Маршрутизатор также может иметь возможность NAT с учетом портов и транзакций и выполняет форму перевод порта для отправки входящих пакетов на одну или несколько машин, скрытых за одним IP-адресом.

Слой 7

Коммутаторы уровня 7 могут распределять нагрузку на основе единые указатели ресурсов (URL-адреса) или с помощью специальной техники для распознавания транзакций на уровне приложения. Переключатель уровня 7 может включать веб-кеш и участвовать в сеть доставки контента (CDN).[4][неудачная проверка ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Хьюкаби, Дэвид (24 октября 2003 г.). «Операция переключения для экзамена CCNP BCMSN». ciscopress.com. Cisco Press. Получено 2015-02-05.
  2. ^ «Многоуровневая коммутация». Cisco Systems. Архивировано из оригинал 1 апреля 2014 г.. Получено 2011-02-11.
  3. ^ Джек, Терри (2004). CCNP: построение сетей с многоуровневой коммутацией CISCO: учебное пособие. Sybex. п. 15. ISBN  9780585496849.
  4. ^ Как беспокоит слишком беспокоит? Плюс история глобального пересечения. В архиве 2017-01-03 в Wayback Machine, Архив списков рассылки NANOG, С. Гиббард, октябрь 2001 г.

внешняя ссылка