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Tout sur les commutateurs de couche 2 et 3 dans un système de réseau

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Essayez Notre Instrument Pour Éliminer Les Problèmes

Différence entre les commutateurs de couche 2 et de couche 3 dans le système de réseau informatique:

Dans ce Série de formation sur le réseautage pour débutants , notre précédent tutoriel nous a présenté Sous-réseaux et classes de réseau en détail.

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Nous allons apprendre les différentes fonctionnalités et applications des commutateurs aux couches 2 et 3 du modèle de référence OSI.

Nous explorerons ici les différences fondamentales entre la méthode de travail des commutateurs de couche 2 et de couche 3.

Le concept de base qui divise la manière de travailler entre les deux types de commutateurs est que les commutateurs de couche 2 disposent du paquet de données vers un port de commutateur prédéfini enraciné sur l'adresse MAC de l'hôte de destination.

commutateurs de couche 2 et de couche 3 (2)

Il n'y a pas d'algorithme de routage suivi par ces types de commutateurs. Alors que les commutateurs de couche 3 suivent l’algorithme de routage, et que les paquets de données sont destinés au prochain bond défini et que l’hôte de destination est enraciné sur l’adresse IP définie du côté du récepteur.

Nous explorerons également comment ces commutateurs aident les testeurs logiciels situés à des kilomètres l'un de l'autre à envoyer et à recevoir un outil logiciel.

Ce que vous apprendrez:

Commutateurs de couche 2

De l'introduction ci-dessus sur les deux commutateurs de couche, une question intéressante se pose dans notre esprit. Si les commutateurs de la couche 2 ne suivent aucune table de routage, comment ils apprendront l'adresse MAC (adresse unique d'une machine comme 3C-95-09-9C-21-G2 ) du prochain saut?

La réponse est qu'il le fera en suivant le protocole de résolution d'adresse connu sous le nom d'ARP.

Le fonctionnement de ce protocole est le suivant:

Nous avons pris l'exemple d'un réseau où un commutateur est connecté à quatre périphériques hôtes appelés PC1, PC2, PC3 et PC4. Maintenant, PC1 veut envoyer un paquet de données à PC2 pour la première fois.

Bien que PC1 connaisse l’adresse IP du PC2 lorsqu’il communique pour la première fois, il ne connaît pas l’adresse MAC (matérielle) de l’hôte de réception. Ainsi PC1 utilise un ARP pour découvrir l'adresse MAC de PC2.

Le commutateur envoie la requête ARP à tous les ports à l'exception du port sur lequel PC1 est connecté. PC2, lorsqu'il reçoit la demande ARP, répondra alors avec un message de réponse ARP avec son adresse MAC. PC2 recueille également l'adresse MAC de PC1.

Par conséquent, par le flux de messages aller et retour ci-dessus, le commutateur apprend quelles adresses MAC sont attribuées à quels ports. De même, lorsque PC2 envoie son adresse MAC dans le message de réponse ARP, le commutateur rassemble maintenant l'adresse MAC de PC2 et la met en banque dans sa table d'adresses MAC.

Il stocke également l'adresse MAC de PC1 dans la table d'adresses telle qu'elle a été envoyée par PC1 pour basculer avec le message de demande ARP. À partir de maintenant, chaque fois que PC1 veut envoyer des données à PC2, le commutateur cherchera simplement dans sa table et la transmettra au port de destination de PC2.

De cette manière, le commutateur continuera à maintenir l'adresse matérielle de chaque hôte connecté.

Commutateurs de couche 2 Connexion de l

Domaine de collision et de diffusion

Une collision peut se produire dans la commutation de couche 2 où deux hôtes ou plus tentent de communiquer au même intervalle de temps sur la même liaison réseau.

L'efficacité du réseau diminuera ici au fur et à mesure que la trame de données entrera en collision et que nous devrons les renvoyer. Mais chaque port d'un commutateur se trouve généralement dans un domaine de collision différent. Le domaine qui est utilisé pour transférer tous les types de messages de diffusion est appelé domaine de diffusion.

Tous les périphériques de couche 2, y compris les commutateurs, apparaissent dans le même domaine de diffusion.

VLAN

Pour surmonter le problème de la collision et du domaine de diffusion, la technique VLAN est introduite dans le système de réseau informatique.

Le réseau local virtuel, communément appelé VLAN, est un ensemble logique de périphériques finaux appartenant au groupe identique du domaine de diffusion. La configuration du VLAN est effectuée au niveau du commutateur en utilisant différentes interfaces. Différents commutateurs peuvent avoir une configuration VLAN différente ou identique et être configurés en fonction des besoins d'un réseau.

Les hôtes connectés à deux commutateurs différents ou plus peuvent être connectés au sein du même VLAN même s'ils ne sont pas connectés physiquement car le VLAN se comporte comme un réseau LAN virtuel. Par conséquent, les hôtes connectés à différents commutateurs peuvent partager le même domaine de diffusion.

Pour une meilleure compréhension de l'utilisation du VLAN, prenons l'exemple d'un exemple de réseau, où l'un utilise le VLAN et l'autre qui n'utilise pas le VLAN.

La topologie de réseau ci-dessous n'utilise pas la technique VLAN:

topologie du réseau n

Sans VLAN, le message de diffusion envoyé par l'hôte 1 atteindra tous les composants réseau du réseau.

Mais en utilisant le VLAN et en configurant le VLAN dans les deux commutateurs du réseau en ajoutant une carte d'interface nommant Fast Ethernet 0 et Fast Ethernet 1, généralement notée Fa0 / 0, dans deux réseaux VLAN différents, un message de diffusion de l'hôte 1 ne délivrera qu'à Hôte 2.

Cela se produit lors de la configuration, et seuls l'hôte 1 et l'hôte 2 sont définis sous le même ensemble de VLAN tandis que les autres composants sont membres d'un autre réseau VLAN.

Il est important de noter ici que les commutateurs de couche 2 peuvent permettre aux périphériques hôtes d'atteindre l'hôte du même VLAN uniquement. Pour atteindre le périphérique hôte d'un autre réseau, le commutateur ou le routeur de couche 3 est nécessaire.

Les réseaux VLAN sont des réseaux hautement sécurisés car en raison de son type de configuration, tout document ou fichier confidentiel peut être envoyé sur deux hôtes prédéfinis du même VLAN qui ne sont pas physiquement connectés.

Le trafic de diffusion est également géré par celui-ci car le message sera transmis et reçu uniquement à l'ensemble de VLAN défini, et non à tout le monde sur le réseau.

Le schéma d'un réseau utilisant le VLAN est illustré ci-dessous:

Réseau utilisant la technique VLAN

Accès et ports de réseau

Différents types de configurations sont effectués sur les ports du commutateur. Afin d'accéder à un seul réseau VLAN, nous attribuons un port d'accès à ce VLAN.

Les ports d'accès sont utilisés lorsque nous devons simplement configurer uniquement les périphériques d'extrémité hôte sur un réseau VLAN particulier.

Pour accéder à plusieurs commutateurs et à différents VLAN, l’interface a été attribuée au port Trunk du commutateur. Le port pour camions est suffisamment intelligent pour supporter le trafic de plusieurs VLAN.

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Configuration du VLAN

  • Pour configurer le VLAN sur le commutateur, activez d'abord le mode IOS dans le commutateur.
  • La commande de création de VLAN est en mode de configuration VLAN NUMBER, c'est-à-dire Switch (config) # VLAN 10.
  • En utilisant une commande d'interface, nous pouvons allouer le port Ethernet rapide sous VLAN.
  • Désormais, en utilisant la ligne de commande switchport access, nous pouvons spécifier que l'interface est un mode d'accès.
  • La commande suivante attribuera le NUMÉRO DE VLAN au mode d'accès au port du commutateur.

L'exemple d'une série de commandes sera le suivant:

Switch(config) #vlan 10 Switch(config-vlan) #exit Switch(config) #int fa0/1 Switch(config-if) #switchport mode access Switch(config-if) #switchport access vlan 10

À partir de la série de commandes ci-dessus, il est clair que le VLAN 10 est créé et que le port fa0 / 1 du commutateur est déplacé vers le VLAN 10.

  • La commande switchport access mode ne peut être attribuée qu'à un seul VLAN. Pour configurer plusieurs VLAN, la commande switchport trunk mode interface est utilisée, car elle peut transporter le trafic de plusieurs VLAN.

Caractéristiques des commutateurs de couche 2

Vous trouverez ci-dessous les différentes fonctionnalités des commutateurs de couche 2.

  • Le commutateur Layer-2 agit comme un pont de réseau qui relie divers périphériques terminaux d'un système de réseau informatique sur une seule plate-forme. Ils sont capables de transporter des données très rapidement et avec compétence de la source à la destination dans les réseaux LAN.
  • Les commutateurs de couche 2 exécutent la fonction de commutation pour réorganiser les trames de données de la source vers une extrémité de destination en apprenant l'adresse MAC du nœud de destination à partir de la table d'adresses du commutateur.
  • La table d'adresses MAC fournit l'adresse unique de chaque périphérique de la couche 2, sur la base de laquelle il peut identifier les périphériques finaux et le nœud sur lequel les données doivent être livrées.
  • Le commutateur de couche 2 divise un réseau LAN complexe et volumineux en petits réseaux VLAN.
  • En configurant plusieurs VLAN dans un vaste réseau LAN, la commutation devient plus rapide car il n’est pas connecté physiquement.

Applications des commutateurs de couche 2

Vous trouverez ci-dessous les différentes applications des commutateurs de couche 2.

  • Grâce aux commutateurs de couche 2, nous pouvons facilement envoyer des trames de données de la source à la destination qui se trouve dans le même VLAN sans être physiquement connecté ou au même endroit.
  • Ainsi, les serveurs d'une société de logiciels peuvent être placés de manière centralisée à un emplacement et les clients dispersés aux autres emplacements peuvent accéder aux données facilement sans latence et ainsi économiser le coût et le temps du serveur.
  • Les organisations peuvent établir des communications internes en configurant les hôtes sur le même VLAN en utilisant ces types de commutateurs sans avoir besoin d'une connexion Internet.
  • Les testeurs de logiciels utilisent également ces commutateurs pour partager leur outil en le gardant de manière centralisée sur un emplacement de serveur et l'autre serveur peut y accéder en étant éloigné et non physiquement connecté en les configurant tous sur le même VLAN du système de réseau.

Commutateurs de couche 3

Le commutateur de couche 2 échoue lorsque nous devons transférer les données entre différents LAN ou VLAN.

C'est là que les commutateurs de couche 3 entrent dans l'image car la technique qu'ils utilisent pour acheminer les paquets de données vers la destination utilise des adresses IP et des sous-réseaux.

Les commutateurs de couche 3 fonctionnent au niveau de la 3ème couche du modèle de référence OSI et effectuent le routage des paquets de données à l'aide d'adresses IP. Ils ont une vitesse de commutation plus rapide que les commutateurs de couche 2.

Ils sont encore plus rapides que les routeurs conventionnels car ils effectuent le routage des paquets de données sans utiliser de sauts supplémentaires, conduisant ainsi à de meilleures performances. En raison de la fonctionnalité de cette technique de routage dans les commutateurs de couche 3, ils sont mis en œuvre pour la construction de réseaux inter et intra réseaux.

Afin de comprendre les fonctions des commutateurs de couche 3, nous devons d'abord comprendre le concept de routage.

Le périphérique de couche 3 à l'extrémité source regarde d'abord sa table de routage qui contient toutes les informations concernant les adresses IP source et de destination et le masque de sous-réseau.

Plus tard, sur la base des informations qu'il rassemble à partir de la table de routage, il délivre le paquet de données à la destination et peut transmettre les données plus loin entre différents réseaux LAN, MAN et WAN. Il suit le chemin le plus court et le plus sécurisé pour fournir des données entre les périphériques finaux. C'est le concept global du routage.

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Différents réseaux peuvent être reliés entre eux par des liaisons STM qui ont des bandes passantes très élevées et des liaisons DS3 également. Le type de connectivité dépend des différents paramètres du réseau.

Caractéristiques des commutateurs de couche 3

Les différentes fonctionnalités des commutateurs de couche 3 sont indiquées ci-dessous:

  • Il effectue le routage statique pour transférer des données entre différents VLAN. Alors que le périphérique de couche 2 peut transférer des données entre les réseaux du même VLAN uniquement.
  • Il effectue également le routage dynamique de la même manière qu'un routeur. Cette technique de routage dynamique permet au commutateur d'exécuter un routage de paquets optimal.
  • Il fournit un ensemble de chemins multiples selon le scénario en temps réel du réseau pour délivrer les paquets de données. Ici, le commutateur peut sélectionner le chemin le plus pratique pour acheminer le paquet de données. Les techniques de routage les plus courantes incluent RIP et OSPF.
  • Les commutateurs ont la capacité de reconnaître les informations relatives à l'adresse IP qui se dirigent vers le commutateur concernant le trafic.
  • Les commutateurs ont la capacité de déployer des classifications QoS en fonction du sous-réseau ou du balisage du trafic VLAN au lieu de configurer le port du commutateur manuellement comme dans le cas des commutateurs de couche 2.
  • Ils nécessitent plus de puissance pour fonctionner et offrent des liaisons à bande passante plus élevée entre les commutateurs, qui sont presque supérieures à 10 Gbits.
  • Ils fournissent des chemins hautement sécurisés pour l'échange de données. Ainsi, ils sont mis en œuvre dans de tels cas où la sécurité des données est une préoccupation majeure.
  • Les fonctionnalités associées aux commutateurs telles que l'authentification 802.1x, la détection de bouclage et l'inspection ARP rendent son utilisation efficace dans les cas où la transmission de données sécurisée est essentielle.

Applications des commutateurs de couche 3

Vous trouverez ci-dessous les applications des commutateurs de couche 3:

  • Il est largement utilisé dans les centres de données et les vastes campus comme les universités où il existe une très grande configuration de réseau informatique. En raison de ses fonctionnalités telles que le routage statique et dynamique et sa vitesse de commutation rapide par rapport à un routeur, il est utilisé dans la connectivité LAN pour l'interconnexion de plusieurs réseaux VLAN et LAN.
  • Le commutateur de couche 3 en combinaison avec un certain nombre de commutateurs de couche 2 permet à davantage d'utilisateurs de se connecter au réseau sans avoir besoin de mettre en œuvre un commutateur de couche 3 supplémentaire et plus de bande passante. Ainsi, il est largement mis en œuvre dans les universités et les petites industries. Dans le cas où le nombre d'utilisateurs finaux sur une plate-forme réseau augmente, sans aucune amélioration du réseau, il peut être facilement intégré dans le même scénario en cours d'exécution.
  • Ainsi, le commutateur de couche 3 peut facilement gérer les ressources à bande passante élevée et les applications de l'utilisateur final car il offre une bande passante de 10 Gbits.
  • Ils ont les compétences nécessaires pour décharger les routeurs surchargés. Cela peut être fait en configurant un commutateur de couche 3, chacun avec un routeur principal dans un scénario de réseau étendu afin que le commutateur puisse gérer tout le routage VLAN au niveau local.
  • En suivant le type de scénario ci-dessus, l'efficacité de fonctionnement du routeur s'améliorera et il peut être utilisé spécialement pour la connectivité longue distance (WAN) et la transmission de données.
  • Un commutateur de couche 3 est suffisamment intelligent pour gérer et gérer le routage et le contrôle du trafic des serveurs et des périphériques finaux connectés localement en utilisant sa bande passante élevée. Ainsi, les entreprises utilisent généralement un commutateur L-3 pour connecter leurs serveurs de surveillance et leurs nœuds hôtes dans tous les centres NOC d'un sous-système faisant partie d'un grand système de réseau informatique.

Routage inter-VLAN au commutateur L-3

Le schéma ci-dessous montre le fonctionnement du routage inter-VLAN avec le commutateur de couche 3 en combinaison avec le commutateur L-2.

Passons en revue à l'aide d'un exemple:

Dans une université, les PC des facultés, du personnel et des étudiants sont connectés via des commutateurs L-2 et L-3 sur un ensemble différent de VLAN.

Routage inter-VLAN au commutateur L-3

Le PC 1 d'un VLAN de faculté dans une université souhaite communiquer avec le PC 2 d'un autre VLAN d'un membre du personnel. Comme les deux périphériques d'extrémité sont de VLAN différents, nous avons besoin d'un commutateur L-3 pour acheminer les données de l'hôte 1 à l'hôte 2.

Premièrement, à l'aide de la partie matérielle de la table d'adresses MAC, le commutateur L-2 localisera l'hôte de destination. Ensuite, il apprendra l'adresse de destination de l'hôte de réception à partir de la table MAC. Après cela, le commutateur de couche 3 effectuera la partie commutation et routage sur la base de l'adresse IP et du masque de sous-réseau.

Il découvrira que PC1 souhaite communiquer avec le PC de destination dont des réseaux VLAN y sont présents. Une fois qu'il a rassemblé toutes les informations nécessaires, il établira le lien entre eux et acheminera les données vers le destinataire de l'extrémité de l'expéditeur.

Conclusion

Dans ce didacticiel, nous avons exploré les fonctionnalités de base et les applications des commutateurs de couche 2 et 3 à l'aide d'exemples en direct et de représentations illustrées.

Nous avons appris que les deux types de commutateurs présentent des avantages et des inconvénients et, selon le type de topologies de réseau, nous déployons le type de commutateur dans le réseau.

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