Thiết bị chuyển mạch mạng truyền thống hoạt động ở Lớp 2 của mô hình OSI trong khi các bộ định tuyến mạng hoạt động ở Lớp 3. Điều này thường dẫn đến sự nhầm lẫn về định nghĩa và mục đích của công tắc Lớp 3 (còn được gọi là công tắc đa lớp).
Công tắc Lớp 3 là thiết bị phần cứng chuyên dụng được sử dụng trong định tuyến mạng. Thiết bị chuyển mạch lớp 3 về mặt kỹ thuật có nhiều điểm chung với các bộ định tuyến truyền thống và không chỉ ở dạng vật lý. Cả hai đều có thể hỗ trợ các giao thức định tuyến giống nhau, kiểm tra các gói dữ liệu đến và đưa ra quyết định định tuyến động dựa trên địa chỉ nguồn và đích bên trong.
Một trong những ưu điểm chính của chuyển đổi Lớp 3 qua bộ định tuyến là theo cách định tuyến các quyết định được thực hiện. Chuyển mạch lớp 3 ít có khả năng gặp độ trễ mạng vì các gói không phải thực hiện các bước bổ sung thông qua bộ định tuyến.
Mục đích của công tắc lớp 3
Chuyển mạch lớp 3 đã được hình thành như một công nghệ để cải thiện hiệu suất định tuyến mạng trên mạng cục bộ lớn (LAN) như mạng nội bộ của công ty.
Sự khác biệt chính giữa thiết bị chuyển mạch lớp 3 và bộ định tuyến nằm trong phần cứng bên trong. Phần cứng bên trong công tắc Lớp 3 kết hợp các thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến truyền thống, thay thế một số phần mềm logic của bộ định tuyến bằng phần cứng mạch tích hợp để mang lại hiệu năng tốt hơn cho các mạng cục bộ.
Ngoài ra, đã được thiết kế để sử dụng trên mạng nội bộ, một chuyển đổi Lớp 3 thường sẽ không sở hữu các cổng WAN và các tính năng mạng diện rộng mà một bộ định tuyến truyền thống sẽ luôn có.
Các switch này thường được sử dụng để hỗ trợ định tuyến giữa các mạng LAN ảo (VLAN). Lợi ích của chuyển mạch lớp 3 cho VLAN bao gồm:
- Giảm số lượng lưu lượng truy cập phát sóng
- Quản lý bảo mật đơn giản
- Cải thiện cách ly lỗi
Cách chuyển mạch lớp 3 hoạt động
Một công tắc truyền thống tự động định tuyến lưu lượng giữa các cổng vật lý riêng lẻ của nó theo các địa chỉ vật lý ( địa chỉ MAC ) của các thiết bị được kết nối. Chuyển mạch lớp 3 sử dụng khả năng này khi quản lý lưu lượng trong mạng LAN.
Họ cũng mở rộng về điều này bằng cách sử dụng thông tin địa chỉ IP để đưa ra các quyết định định tuyến khi quản lý lưu lượng giữa các mạng LAN. Ngược lại, thiết bị chuyển mạch lớp 4 cũng sử dụng số cổng TCP hoặc UDP .
Sử dụng chuyển đổi lớp 3 với VLAN
Mỗi mạng LAN ảo phải được nhập và ánh xạ cổng trên nút chuyển. Các tham số định tuyến cho mỗi giao diện VLAN cũng phải được xác định.
Một số thiết bị chuyển mạch Lớp 3 thực hiện hỗ trợ DHCP có thể được sử dụng để tự động gán địa chỉ IP cho các thiết bị trong VLAN. Ngoài ra, có thể sử dụng máy chủ DHCP bên ngoài hoặc địa chỉ IP tĩnh được định cấu hình riêng.
Các vấn đề với công tắc lớp 3
Thiết bị chuyển mạch lớp 3 có chi phí cao hơn các công tắc truyền thống nhưng ít hơn so với các bộ định tuyến truyền thống. Việc cấu hình và quản lý các switch và các VLAN cũng đòi hỏi phải có thêm nỗ lực.
Các ứng dụng của thiết bị chuyển mạch lớp 3 được giới hạn trong môi trường mạng nội bộ với quy mô mạng con và lưu lượng truy cập thiết bị đủ lớn. Mạng gia đình thường không sử dụng cho các thiết bị này. Thiếu chức năng WAN, thiết bị chuyển mạch lớp 3 không thay thế cho bộ định tuyến.
Việc đặt tên của các thiết bị chuyển mạch này xuất phát từ các khái niệm trong mô hình OSI, trong đó lớp 3 được gọi là Lớp mạng. Thật không may, mô hình lý thuyết này không làm tốt sự khác biệt thực tế giữa các sản phẩm công nghiệp. Việc đặt tên đã gây ra nhiều nhầm lẫn trên thị trường.