Сетевое оборудование l2. Что такое "уровень" коммутатора L1, L2, L3, L4. Как это выглядит с точки зрения провайдера

Часто при выборе определенного сетевого устройства для вашей сети, можно услышать такие фразы как «коммутатор уровня L2», или «устройство L3».

В этом случае речь ведется про уровни в сетевой модели OSI.

Устройство уровня L1 – это устройство, работающее на физическом уровне, они в принципе «не понимают» ничего о данных, которые передают, и работают на уровне электрических сигналов – сигнал поступил, он передается дальше. К таким устройствам относятся так называемые «хабы», которые были популярны на заре становления Ethernet-сетей, сюда же относятся самые разнообразные повторители. Устройства такого типа обычно называют концентраторами.

Устройства уровня L2 работают на канальном уровне и выполняют физическую адресацию. Работа на этом уровне выполняется с кадрами, или как иногда еще называют «фреймами». На этом уровне нет никаких ip-адресов, устройство идентифицирует получателя и отправителя только по MAC-адресу и передает кадры между ними. Такие устройства как правило называют коммутаторами, иногда уточняя, что это «коммутатор уровня L2»

Устройства уровня L3 работают на сетевом уровне, который предназначен для определения пути передачи данных, и понимают ip-адреса устройств, определяют кратчайшие маршруты. Устройства этого уровня отвечают за установку разного типа соединений (PPPoE и тому подобных). Эти устройства обычно называют маршрутизаторами, хотя часто говорят и «коммутатор уровня L3»

Устройства уровня L4 отвечают за обеспечение надежности передачи данных. Это, скажем так, «продвинутые» коммутаторы, которые на основании информации из заголовков пакетов понимают принадлежность трафика разным приложениям могут принимать решения о перенаправлении такого трафика на основании этой информации. Название таких устройств не устоялось, иногда их называют «интеллектуальными коммутаторами», или «коммутаторами L4».

Новости

Фирма "1С" информирует о техническом разделении версий ПРОФ и КОРП платформы "1С:Предприятие 8" (с дополнительной защитой лицензий уровня КОРП) и введении ряда ограничений на использование лицензий уровня ПРОФ с 11.02.2019 года.

Впрочем, источник в ФНС пояснил РБК, что решение налоговиков не стоит называть отсрочкой. Но если предприниматель не успеет обновить кассовый аппарат и с 1 января продолжит выдавать чеки с НДС 18%, отражая при этом в отчетности корректную ставку 20%, налоговая служба не будет рассматривать это как нарушение, подтвердил он.

Будем строить вот такую сеть на устройствах cisco

Описание сети:
VLAN1(default-IT) - 192.168.1.0/24
VLAN2(SHD) - 10.8.2.0/27
VLAN3(SERV) - 192.168.3.0/24
VLAN4(LAN) - 192.168.4.0/24
VLAN5(BUH) - 192.168.5.0/24
VLAN6(PHONE) - 192.168.6.0/24
VLAN7(CAMERS) - 192.168.7.0/24

VLAN9(WAN) - 192.168.9.2/24

Устройства:
Коммутаторы cisco с2960 L2-уровня - 3шт
Коммутатор cisco с3560 L2 и L3-уровня - 1шт
Все коммутаторы будут в VLAN1 и имеют сеть 192.168.1.0/24

Маршрутизатор любой(у меня Mikrotik RB750) - 1шт

Сервер Win2008 (DHCP) - для раздачи ip адресов
В каждом VLAN по 2 компьютера как оконечные устройства.

Начнем.

1. Подключаемся к консоли: telnet 192.168.1.1
2. Вводим пароль
3. sw1> enable (Переходим в привилегированный режим для ввода команд)

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# vlan 2 (Создаем VLAN)
3. sw(config-vlan)# name SHD (присваиваем имя этому VLAN2)
4. sw(config-vlan)# exit (выход)
5. sw#

Определяем порты для подключения компьютеров к VLAN2

На первом и втором порту коммутатора у меня будет VLAN1

На третьем и четвертом порту VLAN2

На пятом и шестом VLAN3

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int fa0/3 (для одного порта Выбираем интерфейс)
3. sw(config)# int fa0/3-4 (для нескольких сразу портов Выбираем интерфейс)
4. sw(config-if)#
5. sw(config-if)# switchport access vlan 2 (назначаем этому порту VLAN2)
6. sw(config-if)#
7. sw(config-if)# exit
8. sw#

Для соединения нашего коммутатора(sw1 -cisco 2960-L2) с коммутатором(sw2 -cisco 3560-L2L3)

нам необходимо созданные VLAN передать(по необходимости) другому коммутатору, для этого настроим TRUNK порт (в транк порту гуляют наши VLAN)

Выбираем самый скоростной порт(так как по нему будут гулять несколько VLAN(подсети))

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)#
3. sw(config)#
4. sw(config-if)#
5. sw(config-if)# switchport trank allowed vlan 2,3, (указываем какой VLAN будет проходить)
6. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
7. sw(config-if)# exit
8. Повторяем действия для необходимых портов

ИТОГ настройки коммутатора L2:

1. Так как данное устройство у нас L2, он не понимает что такое ip-адреса.
2. Компьютеры подключенные к этим портам могут видеть друг друга в пределах своего заданного VLAN. Тоесть из VLAN1 я не попаду в VLAN2 и наоборот.
3. Настроили гигабитный порт для передачи VLAN коммутатору sw2 -cisco 3560-L2L3.

Добавляем к уже созданной нами сети на L2 коммутаторе(sw1), коммутатор(sw2) cisco-3560 L2L3

Настроим наше устройство 3560 L3(понимает ip адреса и делает маршрутизацию между VLAN)

1. Необходимо создать все VLAN которые будут описывать вашу топологию сети, так как данный коммутатор L3 будет маршрутизировать трафик между VLAN.

Создаем VLAN (команды для vlan создаются на всех устройствах одинаково)

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# vlan 4 (Создаем VLAN)
3. sw(config-if)# name LAN (присваиваем имя этому VLAN2)
4. sw(config-if)# exit (выход)
5. Повторяем действия если необходимо добавить VLAN
6. sw# show vlan brief (смотрим какие VLAN создали)

- на первом порту коммутатора у меня будет VLAN9

- на третьем и четвертом порту VLAN7

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int fa0/1 (для одного порта Выбираем интерфейс)
3. sw(config)# int fa0/3-7 (для нескольких сразу портов Выбираем интерфейс)
4. sw(config-if)# switchport mode access (Указываем что этот порт будет для устройств)
5. sw(config-if)# switchport access vlan 9 (назначаем этому порту VLAN9)
6. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
7. sw(config-if)# exit
8. Повторяем действия для необходимых портов
9. sw# show run (смотрим какие настройки устройства)

Выбираем самый скоростной порт(так как по нему будут гулять несколько VLAN(подсети))

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int gi0/1 (для одного порта Выбираем интерфейс)
3. sw(config)# int gi0/1-2 (для нескольких сразу портов Выбираем интерфейс)
4. Так как мы настраиваем L3 нам необходимо перебрасывать из физ.порта в виртуальный порт ip-адреса и наоборот (инкапсуляция)
5. sw(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q (Указываем инкапсуляцию)
6. sw(config-if)# switchport mode trunk (Указываем что этот порт будет для VLAN)
7. sw(config-if)# switchport trank allowed vlan 1-7, (указываем какой VLAN будет проходить)
8. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
9. sw(config-if)# exit
10. Повторяем действия для необходимых портов

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# ip routing (включаем маршрутизацию)

Задаем всем виртуальным интерфейсам VLAN, ip адреса

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int vlan 2 (на VLAN2 вешаем ip адрес)
3. sw(config)# ip address 10.8.2.1 255.255.255.224 (этот адрес будет шлюзом для данной подсети)
4. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
5. sw(config-if)# exit

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int vlan 3 (на VLAN3 вешаем ip адрес)
3. sw(config)# ip address 192.168.3.1 255.255.255.0 (этот адрес будет шлюзом для данной подсети)
4. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
5. sw(config-if)# exit
6. Повторяем действия для необходимых интерфейсов

L2 VPN, ИЛИ РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ETHERNETВ категорию L2 VPN входит широкий набор сервисов: от эмуляции выделенных каналов точка – точка (E-Line) до организации многоточечных соединений и эмуляции функций коммутатора Ethernet (E-LAN, VPLS). Технологии L2 VPN «прозрачны» для протоколов вышележащих уровней, поэтому позволяют передавать, например, трафик IPv4 или IPv6 независимо от того, какую версию протокола IP использует оператор. Их «низкоуровневость» положительно проявляет себя и в тех случаях, когда необходимо передавать трафик SNA, NetBIOS, SPX/IPX. Однако сейчас, в период всеобщей «айпизации», эти возможности требуются все реже. Пройдет еще какое-то время, и новое поколение сетевых специалистов вообще, наверное, не будет знать, что были времена, когда в сетях «господствовали» ОС NetWare и протоколы SPX/IPX.

Сервисы L2 VPN обычно используются для построения корпоративных сетей в рамках одного города (или города и ближайших окрестностей), поэтому часто это понятие воспринимается почти как синоним термина Metro Ethernet. Для таких сервисов характерны большие скорости каналов при меньшей (по сравнению с L3 VPN) стоимости соединения. Достоинствами L2 VPN являются также поддержка кадров увеличенного размера (jumbo frame), относительная простота и дешевизна оборудования клиента, устанавливаемого на границе с провайдером (L2).

Рост популярности сервисов L2 VPN во многом связан с потребностями отказоустойчивых территориально распределенных ЦОД: для «путешествий» виртуальных машин требуется прямое подключение между узлами на уровне L2. Такие сервисы, по сути, позволяют растянуть домен L2. Это хорошо отлаженные решения, но часто требующие сложной настройки. В частности, при подключении ЦОД к сети сервис-провайдера в нескольких точках - а это крайне желательно для повышения отказоустойчивости - требуется задействовать дополнительные механизмы, чтобы обеспечить оптимальную загрузку соединений и исключить возникновение «петель коммутации».

Существуют и решения, разработанные специально для межсоединения сетей ЦОД на уровне L2, - например, технология Overlay Transport Virtualization (OTV), реализованная в коммутаторах Cisco Nexus. Она функционирует поверх сетей IP, используя все преимущества маршрутизации на уровне L3: хорошую масштабируемость, высокую отказоустойчивость, подключение в нескольких точках, передачу трафика по множеству путей и пр. (подробнее см. статью автора «На магистралях интерЦОД» в ноябрьском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2010 год).

L2 ИЛИ L3 VPN

Если в случае покупки услуг L2 VPN предприятию придется самому заботиться о маршрутизации трафика между своими узлами, то в системах L3 VPN эту задачу решает сервис-провайдер. Главное предназначение L3 VPN - соединение площадок, находящихся в разных городах, на большом удалении друг от друга. Эти услуги, как правило, характеризуются большей стоимостью подключения (поскольку задействуется маршрутизатор, а не коммутатор), высокой арендной платой и небольшой пропускной способностью (обычно до 2 Мбит/с). Цена может значительно возрастать в зависимости от расстояния между точками подключения.

Важным достоинством L3 VPN является поддержка функций QoS и инжиниринга трафика, что позволяет гарантировать требуемый уровень качества для сервисов IP-телефонии и видео-конференц-связи. Их недостаток - непрозрачность для услуг Ethernet, отсутствие поддержки кадров Ethernet увеличенного размера, а также более высокая стоимость по сравнению с сервисами Metro Ethernet.

Заметим, что технология MPLS может применяться для организации и L2, и L3 VPN. Уровень услуги VPN определяется не уровнем используемой для нее технологии (MPLS вообще сложно отнести к какому-то определенному уровню модели OSI, скорее это технология L2,5), а «потребительскими свойствами»: если сеть оператора маршрутизирует клиентский трафик, значит, это L3, если эмулирует соединения канального уровня (или функции коммутатора Ethernet) - L2. При этом для формирования L2 VPN могут применяться и другие технологии, например 802.1ad Provider Bridging или 802.1ah Provider Backbone Bridges.

Решения 802.1ad Provider Bridging, известные также под множеством других названий (vMAN, Q-in-Q, Tag Stacking, VLAN Stacking), позволяют добавлять в кадр Ethernet второй тег 802.1Q VLAN. Сервис-провайдер может игнорировать внутренние теги VLAN, установленные оборудованием клиента, - для пересылки трафика достаточно внешних тегов. Эта технология снимает ограничение в 4096 идентификаторов VLAN, имеющее место в классической технологии Ethernet, что существенно повышает масштабируемость сервисов. Решения 802.1ah Provider Backbone Bridges (PBB) предусматривают добавление в кадр второго МАС-адреса, при этом МАС-адреса конечного оборудования оказываются скрыты от магистральных коммутаторов. PBB предоставляет до 16 млн идентификаторов сервисов.

RAW Paste Data

L2 VPN, ИЛИ РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ETHERNETВ категорию L2 VPN входит широкий набор сервисов: от эмуляции выделенных каналов точка - точка (E-Line) до организации многоточечных соединений и эмуляции функций коммутатора Ethernet (E-LAN, VPLS). Технологии L2 VPN «прозрачны» для протоколов вышележащих уровней, поэтому позволяют передавать, например, трафик IPv4 или IPv6 независимо от того, какую версию протокола IP использует оператор. Их «низкоуровневость» положительно проявляет себя и в тех случаях, когда необходимо передавать трафик SNA, NetBIOS, SPX/IPX. Однако сейчас, в период всеобщей «айпизации», эти возможности требуются все реже. Пройдет еще какое-то время, и новое поколение сетевых специалистов вообще, наверное, не будет знать, что были времена, когда в сетях «господствовали» ОС NetWare и протоколы SPX/IPX. Сервисы L2 VPN обычно используются для построения корпоративных сетей в рамках одного города (или города и ближайших окрестностей), поэтому часто это понятие воспринимается почти как синоним термина Metro Ethernet. Для таких сервисов характерны большие скорости каналов при меньшей (по сравнению с L3 VPN) стоимости соединения. Достоинствами L2 VPN являются также поддержка кадров увеличенного размера (jumbo frame), относительная простота и дешевизна оборудования клиента, устанавливаемого на границе с провайдером (L2). Рост популярности сервисов L2 VPN во многом связан с потребностями отказоустойчивых территориально распределенных ЦОД: для «путешествий» виртуальных машин требуется прямое подключение между узлами на уровне L2. Такие сервисы, по сути, позволяют растянуть домен L2. Это хорошо отлаженные решения, но часто требующие сложной настройки. В частности, при подключении ЦОД к сети сервис-провайдера в нескольких точках — а это крайне желательно для повышения отказоустойчивости — требуется задействовать дополнительные механизмы, чтобы обеспечить оптимальную загрузку соединений и исключить возникновение «петель коммутации». Существуют и решения, разработанные специально для межсоединения сетей ЦОД на уровне L2, — например, технология Overlay Transport Virtualization (OTV), реализованная в коммутаторах Cisco Nexus. Она функционирует поверх сетей IP, используя все преимущества маршрутизации на уровне L3: хорошую масштабируемость, высокую отказоустойчивость, подключение в нескольких точках, передачу трафика по множеству путей и пр. (подробнее см. статью автора «На магистралях интерЦОД» в ноябрьском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2010 год). L2 ИЛИ L3 VPN Если в случае покупки услуг L2 VPN предприятию придется самому заботиться о маршрутизации трафика между своими узлами, то в системах L3 VPN эту задачу решает сервис-провайдер. Главное предназначение L3 VPN — соединение площадок, находящихся в разных городах, на большом удалении друг от друга. Эти услуги, как правило, характеризуются большей стоимостью подключения (поскольку задействуется маршрутизатор, а не коммутатор), высокой арендной платой и небольшой пропускной способностью (обычно до 2 Мбит/с). Цена может значительно возрастать в зависимости от расстояния между точками подключения. Важным достоинством L3 VPN является поддержка функций QoS и инжиниринга трафика, что позволяет гарантировать требуемый уровень качества для сервисов IP-телефонии и видео-конференц-связи. Их недостаток — непрозрачность для услуг Ethernet, отсутствие поддержки кадров Ethernet увеличенного размера, а также более высокая стоимость по сравнению с сервисами Metro Ethernet. Заметим, что технология MPLS может применяться для организации и L2, и L3 VPN. Уровень услуги VPN определяется не уровнем используемой для нее технологии (MPLS вообще сложно отнести к какому-то определенному уровню модели OSI, скорее это технология L2,5), а «потребительскими свойствами»: если сеть оператора маршрутизирует клиентский трафик, значит, это L3, если эмулирует соединения канального уровня (или функции коммутатора Ethernet) — L2. При этом для формирования L2 VPN могут применяться и другие технологии, например 802.1ad Provider Bridging или 802.1ah Provider Backbone Bridges. Решения 802.1ad Provider Bridging, известные также под множеством других названий (vMAN, Q-in-Q, Tag Stacking, VLAN Stacking), позволяют добавлять в кадр Ethernet второй тег 802.1Q VLAN. Сервис-провайдер может игнорировать внутренние теги VLAN, установленные оборудованием клиента, — для пересылки трафика достаточно внешних тегов. Эта технология снимает ограничение в 4096 идентификаторов VLAN, имеющее место в классической технологии Ethernet, что существенно повышает масштабируемость сервисов. Решения 802.1ah Provider Backbone Bridges (PBB) предусматривают добавление в кадр второго МАС-адреса, при этом МАС-адреса конечного оборудования оказываются скрыты от магистральных коммутаторов. PBB предоставляет до 16 млн идентификаторов сервисов.

Это первая статья из серии «Сети для самых маленьких». Мы с Максимом aka Gluck долго думали с чего начать: маршрутизация, VLAN"ы, настройка оборудования. В итоге решили начать с вещи фундаментальной и, можно сказать, самой важной: планирование. Поскольку цикл рассчитан на совсем новичков, то и пройдём весь путь от начала до конца.

Предполагается, что вы, как минимум, читали о эталонной модели OSI, о стеке протоколов TCP/IP, знаете о типах существующих VLAN’ов, о наиболее популярном сейчас port-based VLAN и о IP адресах. Мы понимаем, что для новичков «OSI» и «TCP/IP» — это страшные слова. Но не переживайте, не для того, чтобы запугать вас, мы их используем. Это то, с чем вам придётся встречаться каждый день, поэтому в течение этого цикла мы постараемся раскрыть их смысл и отношение к реальности.

Начнём с постановки задачи. Есть некая фирма, занимающаяся, допустим, производством лифтов, идущих только вверх, и потому называется ООО «Лифт ми ап». Расположены они в старом здании на Арбате, и сгнившие провода, воткнутые в пожжёные и прожжёные коммутаторы времён 10Base-T не ожидают подключения новых серверов по гигабитным карточкам. Итак, у них катастрофическая потребность в сетевой инфраструктуре и денег куры не клюют, что даёт вам возможность безграничного выбора. Это чудесный сон любого инженера. А вы вчера выдержали собеседование, и в сложной борьбе по праву получили должность сетевого администратора. И теперь вы в ней первый и единственный в своём роде. Поздравляем! Что дальше?

Следует несколько конкретизировать ситуацию:

1. В данный момент у компании есть два офиса: 200 квадратов на Арбате под рабочие места и серверную. Там представлены несколько провайдеров. Другой на Рублёвке.
2. Есть четыре группы пользователей: бухгалтерия (Б), финансово-экономический отдел (ФЭО), производственно-технический отдел (ПТО), другие пользователи (Д). А так же есть сервера (С), которые вынесены в отдельную группу. Все группы разграничены и не имеют прямого доступа друг к другу.
3. Пользователи групп С, Б и ФЭО будут только в офисе на Арбате, ПТО и Д будут в обоих офисах.

Прикинув количество пользователей, необходимые интерфейсы, каналы связи, вы готовите схему сети и IP-план.

При проектировании сети следует стараться придерживаться иерархической модели сети, которая имеет много достоинств по сравнению с “плоской сетью”:

• упрощается понимание организации сети
• модель подразумевает модульность, что означает простоту наращивания мощностей именно там, где необходимо
• легче найти и изолировать проблему
• повышенная отказоустойчивость за счет дублирования устройств и/или соединений
• распределение функций по обеспечению работоспособности сети по различным устройствам.

Согласно этой модели, сеть разбивается на три логических уровня: ядро сети (Core layer: высокопроизводительные устройства, главное назначение — быстрый транспорт), уровень распространения (Distribution layer: обеспечивает применение политик безопасности, QoS, агрегацию и маршрутизацию в VLAN, определяет широковещательные домены), и уровень доступа (Access-layer: как правило, L2 свичи, назначение: подключение конечных устройств, маркирование трафика для QoS, защита от колец в сети (STP) и широковещательных штормов, обеспечение питания для PoE устройств).

В таких масштабах, как наш, роль каждого устройства размывается, однако логически разделить сеть можно.

Составим приблизительную схему:

На представленной схеме ядром (Core) будет маршрутизатор 2811, коммутатор 2960 отнесём к уровню распространения (Distribution), поскольку на нём агрегируются все VLAN в общий транк. Коммутаторы 2950 будут устройствами доступа (Access). К ним будут подключаться конечные пользователи, офисная техника, сервера.

Именовать устройства будем следующим образом: сокращённое название города (msk ) — географическое расположение (улица, здание) (arbat ) — роль устройства в сети + порядковый номер.

Соответственно их ролям и месту расположения выбираем hostname :

• маршрутизатор 2811: msk-arbat-gw1 (gw=GateWay=шлюз);
• коммутатор 2960: msk-arbat-dsw1 (dsw=Distribution switch);
• коммутаторы 2950: msk-arbat-aswN, msk-rubl-asw1 (asw=Access switch).

Документация сети

Вся сеть должна быть строго документирована: от принципиальной схемы, до имени интерфейса.

Прежде, чем приступить к настройке, я бы хотел привести список необходимых документов и действий:

• схемы сети L1, L2, L3 в соответствии с уровнями модели OSI (физический, канальный, сетевой) ;
• план IP-адресации = IP-план ;
• список VLAN ;
• подписи (description ) интерфейсов ;
• список устройств (для каждого следует указать: модель железки, установленная версия IOS, объем RAM\NVRAM, список интерфейсов);
• метки на кабелях (откуда и куда идёт), в том числе на кабелях питания и заземления и устройствах;
• единый регламент, определяющий все вышеприведённые параметры и другие.

Жирным выделено то, за чем мы будем следить в рамках программы-симулятора. Разумеется, все изменения сети нужно вносить в документацию и конфигурацию, чтобы они были в актуальном состоянии.

Говоря о метках/наклейках на кабели, мы имеем ввиду это:

На этой фотографии отлично видно, что промаркирован каждый кабель, значение каждого автомата на щитке в стойке, а также каждое устройство.

Подготовим нужные нам документы:

Список VLAN

Каждая группа будет выделена в отдельный влан. Таким образом мы ограничим широковещательные домены. Также введём специальный VLAN для управления устройствами. Номера VLAN c 4 по 100 зарезервированы для будущих нужд.

IP-план

Выделение подсетей в общем-то произвольное, соответствующее только числу узлов в этой локальной сети с учётом возможного роста. В данном примере все подсети имеют стандартную маску /24 (/24=255.255.255.0) — зачастую такие и используются в локальных сетях, но далеко не всегда. Советуем почитать о классах сетей . В дальнейшем мы обратимся и к бесклассовой адресации (cisco). Мы понимаем, что ссылки на технические статьи в википедии — это моветон, однако они дают хорошее определение, а мы попробуем в свою очередь перенести это на картину реального мира.

Под сетью Point-to-Point подразумеваем подключение одного маршрутизатора к другому в режиме точка-точка. Обычно берутся адреса с маской 30 (возвращаясь к теме бесклассовых сетей), то есть содержащие два адреса узла. Позже станет понятно, о чём идёт речь.

План подключения оборудования по портам

Разумеется, сейчас есть коммутаторы с кучей портов 1Gb Ethernet, есть коммутаторы с 10G, на продвинутых операторских железках, стоящих немалые тысячи долларов есть 40Gb, в разработке находится 100Gb (а по слухам уже даже есть такие платы, вышедшие в промышленное производство). Соответственно, вы можете выбирать в реальном мире коммутаторы и маршрутизаторы согласно вашим потребностям, не забывая про бюджет. В частности гигабитный свич сейчас можно купить незадорого (20-30 тысяч) и это с запасом на будущее (если вы не провайдер, конечно). Маршрутизатор с гигабитными портами стоит уже ощутимо дороже, чем со 100Mbps портами, однако оно того стоит, потому что FE-модели (100Mbps FastEthernet), устарели и их пропускная способность очень невысока.

Но в программах эмуляторах/симуляторах, которые мы будем использовать, к сожалению, есть только простенькие модели оборудования, поэтому при моделировании сети будем отталкиваться от того, что имеем: маршрутизатор cisco2811, коммутаторы cisco2960 и 2950.

Почему именно так распределены VLAN"ы, мы объясним в следующих частях.

Схемы сети

На основании этих данных можно составить все три схемы сети на этом этапе. Для этого можно воспользоваться Microsoft Visio, каким-либо бесплатным приложением, но с привязкой к своему формату, или редакторами графики (можно и от руки, но это будет сложно держать в актуальном состоянии:)).

Не пропаганды опен сорса для, а разнообразия средств ради, воспользуемся Dia. Я считаю его одним из лучших приложений для работы со схемами под Linux. Есть версия для Виндоус, но, к сожалению, совместимости в визио никакой.

L1

То есть на схеме L1 мы отражаем физические устройства сети с номерами портов: что куда подключено.

L2

На схеме L2 мы указываем наши VLAN’ы.

L3

В нашем примере схема третьего уровня получилась довольно бесполезная и не очень наглядная, из-за наличия только одного маршрутизирующего устройства. Но со временем она обрастёт подробностями.

Как видите, информация в документах избыточна. Например, номера VLAN повторяются и на схеме и в плане по портам. Тут как бы кто на что горазд. Как вам удобнее, так и делайте. Такая избыточность затрудняет обновление в случае изменения конфигурации, потому что нужно исправиться сразу в нескольких местах, но с другой стороны, облегчает понимание.

К этой первой статье мы не раз ещё вернёмся в будущем, равно как и вам придётся всегда возвращаться к тому, что вы изначально напланировали. Собственно задание для тех, кто пока только начинает учиться и готов приложить для этого усилия: много читать про вланы, ip-адресацию, найти программы Packet Tracer и GNS3. Что касается фундаментальных теоретических знаний, то советуем начать читать Cisco press. Это то, что вам совершенно точно понадобится знать. В следующей части всё будет уже по-взрослому, с видео, мы будем учиться подключаться к оборудованию, разбираться с интерфейсом и расскажем, что делать нерадивому админу, забывшему пароль.

Оригинал статьи:

Теги

Как правило, если вы хотите подключить все сетевые и клиентские устройства к сети, является одним из основных, наиболее подходящих для этой цели устройством. По мере увеличения разнообразия сетевых приложений и увеличения количества конвергентных сетей новый сетевой коммутатор уровня 3, эффективно используется как в центрах обработки данных, так и в комлексных корпоративных сетях, коммерческих приложениях и в более сложных клиентских проектах.

Что такое коммутатор уровня 2?

Коммутатор уровня 2 (Layer2 или L2) предназначен для соединения нескольких устройств локальной вычислительной сети (LAN) или нескольких сегментов данной сети. Коммутатор уровня 2 обрабатывает и регистрирует МАС–адреса поступающих фреймов, осуществляет физическую адресацию и управления потоком данных (VLAN, мультикаст фильтрация, QoS).

Термины ‘’Уровень 2’’ & ‘’Уровень 3’’ изначально получены из Протокола взаимодействия открытых сетей (OSI), который является одной из основных моделей, используемых для описания и объяснения принципов работы сетевых коммуникаций. Модель OSI определяет семь уровней взаимодейтсвия систем: прикладной уровень, представительский уровень, сеансовый уровень, транспортный уровень, сетевой уровень, уровень канала передачи данных (канальный уровень) и физический уровень, среди которых сетевой уровень - уровень 3, а уровень канала передачи данных - уровень 2.

Рисунок 1: Уровень 2 и Уровень 3 в Протоколе взаимодействия открытых сетей (OSI).

Уровень 2 обеспечивает прямую передачу данных между двумя устройствами в локальной сети. При работе коммутатор уровня 2 сохраняет таблицу MAC-адресов, в которой обрабатываются и регистрируются MAC-адреса поступающих фреймов и запоминается оборудование, подключаемое через порт. Массивы данных переключаются в MAC-адресах только внутри локальной сети, что позволяет сохранять данные только в пределах сети. При использовании коммутатора уровня 2 возможно выбрать определенные порты коммутатора для управления потоком данных (VLAN). Порты, в свою очередь, находятся в разных подсетях уровня 3.

Что такое коммутатор уровня 3?

(Layer 3 или L3) фактически являются маршрутизаторами, которые реализуют механизмы маршрутизации (логическая адресация и выбор пути доставки данных (маршрута) с использованием протоколов маршрутизации (RIP v.1 и v.2, OSPF, BGP, проприетарные протоколы маршрутизации и др.) не в программном обеспечении устройства, а с помощью специализированных аппаратных средств (микросхем).

Маршрутизатор является наиболее распространенным сетевым устройством, относящимся к Уровню 3. Данные коммутаторы выполняет функции маршрутизации (логическую адресацию и выбор пути доставки) пакетов на IP-адрес получателя (Интернет-протокол). Коммутаторы уровня 3 проверяют IP-адреса источника и получателя каждого пакета данных в своей таблице IP-маршрутизации и определяют лучший адрес для последующей пересылки пакета (маршрутизатору или коммутатору). Если IP-адрес назначения не найден в таблице, пакет не будет отправлен до тех пор, пока не будет определен конечный муршрутизатор. По этой причине процесс маршрутизации осуществляется с определенной временной задержкой.

Коммутаторы уровня 3 (или многоуровневого коммутатора) имеют часть функций коммутаторов уровня 2 и маршрутизаторов. По сути, это три разных устройства, предназначенных для разных приложений, которые в значительной степени зависят от доступных функций. Однако, все три устройства также имеют часть общих функций.

Коммутатор уровня 2 VS Коммутатор уровня 3: В чём разница?

Основное различие между коммутаторами уровня 2 и уровня 3 - это функция маршрутизации. Коммутатор уровня 2 работает только с MAC-адресами, игнорируя IP-адреса и элементы более высоких уровней. Коммутатор уровня 3 выполняет все функции коммутатора уровня 2. Кроме того, он может осуществлять статическую и динамическую маршрутизацию. Это значит, что коммутатор уровня 3 имеет как таблицу MAC-адресов, так и таблицу маршрутизации IP-адресов, а также соединяет несколько устройств локальной вычислительной сети VLAN и обеспечивает маршрутизацию пакетов между различными VLAN. Коммутатор, который осуществляет только статическую маршрутизацию обычно называется Layer 2+ или Layer 3 Lite. Помимо пакетов маршрутизации коммутаторы уровня 3 также включают в себя некоторые функции, требующие наличие информации о данных IP-адресов в коммутаторе, таких как маркирование трафика VLAN на основе IP-адреса вместо ручной настройки порта. Более того, коммутаторы уровня 3 имеют большую потребляемую мощность и повышенные требования безопасности.

Коммутатор уровня 2 vs Коммутатор уровня 3: Как выбрать?

При выборе между коммутаторами уровня 2 и уровня 3, стоит заранее продумать, где и как коммутатор будет использоваться. В случае наличия домена уровня 2, вы можете просто использовать коммутатор уровня 2. Однако, если вам необходима маршрутизация между внутренней локальной сетью VLAN, следует использовать коммутатор уровня 3. Домен уровня 2 - это место подключения хостов, которое позволяет гарантировать стабильную работу коммутатора уровня 2. Обычно в топологии сети это называется уровнем доступа. Если необходимо переключиться на агрегирование множественных переключателей доступа и выполнить маршрутизацию между VLAN, необходимо использовать коммутатор уровня 3. В сетевой топологии это называется слоем распределения.

Рисунок 2: случаи использования роутера, коммутатора уровня 2 и коммутатора уровня 3

Поскольку коммутатор уровня 3 и маршрутизатор имеют функцию маршрутизации, следует определить разницу между ними. На самом деле не так важно, какое устройство выбрать для маршрутизации, поскольку каждое из них обладает своими преимуществами. Если вам требуется большое количество маршрутизаторов с функциями коммутаторов для построения локальной сети VLAN, и вы не нуждаетесь в дальнейшей маршрутизации (ISP)/WAN, тогда можно спокойно использовать коммутатор уровня 3. В другом случае вам необходимо выбрать маршрутизатор с большим количеством функций уровня 3.

Коммутатор уровня 2 VS Коммутатор уровня 3: Где купить?

Если вы собираетесь купить коммутатор уровня 2 или уровня 3 для построения сетевой инфраструктуры, существуют определенные ключевые параметры, на которые мы рекомендуем вам обратить внимание. В частности, скорость пересылки пакетов, пропускная способность объединительной системной платы, количество VLAN, память MAC-адресов, задержка в передаче данных и др.

Скорость пересылки (или пропускная способность) - это возможность пересылки объединительной системной платы (или коммутационной матрицы). Когда возможности пересылки больше, чем суммарная скорость всех портов, объединительную плату называют неблокирующей. Скорость пересылки выражается в пакетах в секунду (pps). Формула ниже позволяет рассчитать скорость пересылки коммутатора:

Скорость пересылки (pps) = количество портов 10 Гбит/с * 14,880,950 pps + количество портов 1 Гбит/с * 1,488,095 pps + количество портов 100 Мбит/с * 148,809 pps

Следующий параметр, который следует рассмотреть, пропускная способность объединительной платы или пропускная способность коммутатора, которая вычисляется, как суммарная скорость всех портов. Скорость всех портов подсчитывается дважды, одна для направления Tx и одна для направления Rx. Полоса пропускания объединительной платы выражается в битах в секунду (бит/с или бит/с). Пропускная способность объединительной платы (бит/с) = номер порта * скорость передачи данных порта * 2

Другим важным параметром является настраиваемое количество VLAN. Как правило, 1K = 1024 VLAN достаточно для коммутатора уровня 2, а стандартное количество VLAN для коммутатора уровня 3 - 4k = 4096. Память таблицы MAC-адресов - это количество MAC-адресов, которое может храниться в коммутаторе, обычно выражаемое как 8k или 128k. Задержка - это время, на которое переносится передача данных. Время задержки должно быть как можно короче, поэтому латентность обычно выражается в наносекундах (нс).

Вывод

Сегодня мы попытались разобраться в различиях между уровнями 2 и 3 и в устройствах, обычно используемых на этих уровнях, включая коммутатор уровня 2, коммутатор уровня 3 и маршрутизатор. Основной вывод, который хотелось бы выделить сегодня, это то, что не всегда более совершенное устройство лучше и эффективнее. Сегодня важно понимать для чего, вы собирается использовать коммутатор, каковы ваши требования и условия. Четко понимание исходных данных поможет правильно подобрать наиболее подходящее для вас устройство.

Теги:

 0

 2