شبکه‌های پیچیده امروزی دارای تعداد زیادی Subnet و VLAN هستند، درنتیجه سوییچ‌های لایه 3 نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. آیا شما هم نیاز به یک سوییچ لایه 3 دارید؟

سوییچ لایه 3 چیست؟

در یک تعریف ساده سوییچ لایه 3 ترکیبی از سوییچ و روتر است. به‌عنوان یک سوییچ وظیفه برقراری ارتباط بین دستگاه‌هایی که در یک Subnet قرار دارند را در کسری از ثانیه انجام می‌دهد. علاوه بر این همانند روترها دارای قابلیت مسیریابی هوشمند IP است. با توجه به این قابلیت از پروتکل‌های مسیریابی پشتیبانی می‌کند، بسته‌های ورودی را بازبینی کرده حتی می‌تواند بر اساس آدرس فرستنده و گیرنده نسبت به مسیریابی بسته‌ها تصمیمات لازم را اتخاذ کند. به این ترتیب یک سوییچ لایه 3 به‌عنوان یک سوییچ و روتر درآن‌واحد عمل می‌کند.

یک سوییچ لایه 3 اغلب به‌عنوان سوییچ چندلایه شناخته می‌شود، استفاده از یک سوییچ لایه 3 شبکه را بسیار کاراتر و انعطاف‌پذیرتر می‌کند.

ویژگی‌های سوییچ لایه 3

ویژگی‌های سوییچ لایه 3 عبارت‌اند از:

• حداقل دارای 24 پورت شبکه هستند ولی اینترفیس WAN ندارند.
• به‌عنوان سوییچ ارتباط بین دستگاه‌های موجود دریک subnet را برقرار می‌کند.
• از یک الگوریتم سوییچینگ ساده استفاده می‌کند که برای بسیاری از پروتکل‌های مسیریابی یکسان است.
• بر روی دولایه OSI عمل می‌کند، لایه 2 و لایه 3

هدف استفاده از سوییچ لایه 3

در مورداستفاده از سوییچ‌های لایه 3 اختلاف‌نظر وجود دارد. چراکه به‌صورت سنتی این روترها هستند که در لایه 3 فعالیت می‌کنند و سوییچ‌ها در لایه دوم OSI عمل می‌کنند. سؤال این است که چگونه می‌توان سوییچ‌های لایه 3 را در این دسته‌بندی قرارداد؟ علاوه بر این نام ” سوییچ لایه 3″ موجب سردرگمی می‌شود زیرا سوییچ‌ها معمولاً در لایه 2 عمل می‌کنند.

در ابتدا، سوییچ‌های لایه 3 برای بهبود عملکرد مسیریابی در شبکه‌های بزرگ، به‌ویژه اینترانت‌های شرکتی طراحی شدند. برای اینکه درک بهتری از هدف تولید سوییچ‌های لایه 3 داشته باشیم، بیایید کمی به عقب برگردیم و روند شکل‌گیری این سوییچ‌ها را بررسی می‌کنیم.

تا وقتی‌که VLAN ها دارای بار ترافیکی کم یا متوسط باشند، سوییچ‌های لایه 2 به‌خوبی عمل می‌کنند. ولی زمانی که بار ترافیکی افزایش پیدا کند این سوییچ‌ها از کار می‌افتند. پس لازم است که قابلیت‌های لایه 2 ای را بهبود داده و تقویت کنیم.

یکی از راهکارها استفاده از روتر به‌جای سوییچ است؛ اما ازآنجایی‌که روترها کندتر از سوییچ‌ها کار می‌کنند، همین امر موجب کندتر شدن عملکرد شبکه می‌شود.

برای غلبه بر این مشکل، متخصصان تلاش کردند تا قابلیت‌های یک روتر را در سوییچ پیاده‌سازی کنند. هرچند که ازلحاظ فنی قابل‌اجرا به نظر می‌رسید اما راه‌حل ایده آلی نبود. چراکه سوییچ‌ها فقط در لایه 2 و از طریق فریم‌های Ethernet MAC کار می‌کنند درصورتی‌که روترها در لایه 3 از تعداد زیادی پروتکل‌های مسیریابی استفاده می‌کنند.

با توجه به پیچیدگی زیاد موضوع، محققان ایده سوییچ لایه 3 را مطرح کردند. سوییچ‌هایی که مانند روترها اما با سرعت عمل بیشتر عمل می‌کنند و نسبت به روترها دارای سخت‌افزار ساده‌تری هستند.

به همین دلیل تفاوت اصلی بین سوییچ‌های لایه 3 و روترها در سخت‌افزار است. اگر نگاهی به سخت‌افزار سوییچ‌های لایه 3 بیندازیم می‌بینیم که ترکیبی از سوییچ‌ها و روترهای مرسوم است، به‌جز اینکه برای بهبود عملکرد، منطق نرم‌افزاری روترها با سخت‌افزار مدار یکپارچه جایگزین شده است. علاوه بر این در سوییچ‌های لایه 3 پورت WAN و قابلیت‌های متداول WAN که در روترها تعبیه‌شده است، وجود ندارد.

مزایای استفاده از سوییچ‌های لایه 3

با توجه به بحث بالا، مزایا/اهداف سوییچ لایه 3 عبارت‌اند از:

• پشتیبانی از مسیریابی بین VLAN ها
• بهبود شناسایی خطا
• ساده‌سازی مدیریت امنیت
• کاهش حجم ترافیک broadcast
• آسان کردن فرآیند پیکربندی VLAN، چراکه نیاز به روتر جداگانه بین VLAN ها از بین می‌رود
• بهبود وضعیت ترافیک به کمک جداول مسیریابی مجزا
• عیب‌یابی آسان‌تر، چراکه رفع مشکلات در لایه 3 خسته‌کننده و وقت‌گیر است
• کاهش زمان تأخیر شبکه، چراکه لازم نیست بسته‌ها از hop های بیشتری برای رسیدن به روتر عبور کنند

حالا که با دلایل استفاده از سوییچ‌های لایه 3 در سازمان‌ها آشنا شدید، بیایید نگاهی به مشکلات احتمالی که ممکن است پیش بیاید بیندازیم.

معایب سوییچ‌های لایه 3

درست مانند هر محصول دیگری، سوییچ‌های لایه 3 هم مشکلاتی را با خود به همراه می‌آورند. در ادامه به‌صورت خلاصه نگاهی به این معایب می‌اندازیم تا به شما در تصمیم‌گیری درست کمک کنیم.

هزینه

هزینه بالای تهیه سوییچ‌های لایه 3 به‌عنوان یکی از معایب آن‌ها برشمرده می‌شود. علاوه بر هزینه خریداری بالاتر، پیکربندی و مدیریت این سوییچ‌ها نیاز به مهارت بیشتری دارد؛ بنابراین سازمان‌ها باید نیروی متخصص کافی برای نصب و راه‌اندازی این دستگاه‌ها در اختیار داشته باشند.

مصارف محدود

سوییچ‌های لایه 3 معمولاً برای سازمان‌هایی که دارای شبکه داخلی گسترده با تعداد زیاد دستگاه‌های فعال، subnet ها و VLAN های متعدد هستند کارایی دارد. این سوییچ‌ها برای استفاده در سازمان‌ها، شرکت‌های کوچک و خانه‌ها گزینه مناسبی نیستند.

عدم پشتیبانی از قابلیت‌های WAN

نداشتن قابلیت‌های WAN یکی دیگر از نقاط ضعف عمده سوییچ‌های لایه 3 محسوب می‌شود. این بدان معنی است که شما به‌صورت قطعی از روترها بی‌نیاز نمی‌شوید و لازم است که برای مسیریابی به‌صورت هم‌زمان از روترها و سوییچ‌های لایه 3 استفاده کنید.

مجازی‌سازی

در مقایسه با سوییچ‌های لایه 2، سوییچ‌های لایه 3 به‌مراتب کندتر هستند. این مسئله زمانی که بخواهید VLAN ها را روی سوییچ‌های متعدد به‌منظور مجازی‌سازی گسترش دهید مشکل‌ساز خواهد بود.

عدم انعطاف‌پذیری

ازآنجایی‌که مسیریابی در لایه access انجام می‌شود، VLAN ها روی هر سوییچ به‌صورت Local تعریف می‌شوند. به‌عبارت‌دیگر هر VLAN مختص یک سوییچ خاص است و نمی‌تواند روی سوییچ‌های دیگر مورداستفاده قرار گیرد؛ یعنی شما باید برنامه‌ریزی خوبی داشته باشید تا از یک VLAN روی چندین سوییچ استفاده نکنید.

آیا شما به سوییچ لایه 3 نیاز دارید؟

و حالا سؤال اساسی که مطرح می‌شود این است: آیا شما در شبکه خود به سوییچ لایه 3 نیاز دارید؟
در جواب باید بگویم که بستگی به‌اندازه و نوع پیکربندی شبکه شما دارد.

به‌طورکلی، اگر شما به هر یک از سؤالات زیر پاسخ مثبت بدهید، به یک‌لایه 3 نیاز دارید.

• آیا در شبکه خود VLAN بندی دارید؟ آیا قصد دارید که به‌زودی در شبکه خود از VLAN استفاده کنید؟
• آیا برای حفظ امنیت، دپارتمان‌ها در سازمان شما نیاز به دامنه‌های broadcast جداگانه دارند؟
• آیا زیر شبکه‌ها (subnet) از طریق روتر به یکدیگر متصل شده‌اند؟
• آیا بیش از 250 دستگاه در یک VLAN قرار دارند؟

اگر شما به یک یا چند سؤال بالا جواب مثبت بدهید، مطمئناً به یک سوییچ لایه 3 برای بهبود عملکرد شبکه نیاز دارید. در غیر این صورت استفاده از سوییچ لایه 3 اختیاری است.

سوییچ‌های لایه 3 درآن‌واحد به‌عنوان روتر و سوییچ عمل می‌کنند و ازآنجایی‌که رابط کاربری WAN ندارد تنها برای استفاده در شبکه‌هایی که دارای VLAN بندی هستند، گزینه مناسبی خواهند بود؛ اما در داخل VLAN ها گزینه‌های متعددی برای مدیریت مؤثر پهنای باند در اختیار شما قرار می‌دهند. به همین دلیل سوییچ‌های لایه 3 یک تکنولوژی قدرتمند و مقیاس‌پذیر برای ساخت شبکه‌های اترنت با کارایی بالا هستند.

شرکت آونگ به‌عنوان نماینده رسمی محصولات دی-لینک در ایران در حال فعالیت است. ازجمله سوییچ‌های لایه 3 می‌توان به سری DGS-36XX دی-لینک اشاره کرد. برای آشنایی بیشتر با برخی از این سوییچ‌ها اینجا را کلیک کنید.