Data Sheet Layer 2 dan Layer 3

Layer

Switch Layer 2 sering dipasang di perusahaan untuk konektivitas kecepatan tinggi antara stasiun akhir pada lapisan data link. Layer 3 switch adalah fenomena yang relatif baru, dipopulerkan oleh (antara lain) pers perdagangan. Artikel ini menjelaskan beberapa masalah dalam evolusi Layer 2 dan Layer 3 switch. Kami berhipotesis bahwa teknologi itu evolusi dan asal-usulnya dalam produk sebelumnya.

Switch layer 2 beroperasi pada lapisan Data Link, yang merupakan lapisan kedua dari bawah dari model OSI. 

Layer 2 Switch

Gambar 1

Menjembatani teknologi telah ada sejak tahun 1980-an (dan bahkan mungkin sebelumnya). Bridging melibatkan segmentasi jaringan area lokal (LAN) pada Layer 2 tingkat. Sebuah jembatan multiport biasanya belajar tentang Media Access Control (MAC) alamat di setiap pelabuhan dan transparan melewati frame MAC ditakdirkan untuk orang-port. Jembatan ini juga memastikan bahwa frame ditakdirkan untuk alamat MAC yang terletak pada port yang sama sebagai stasiun yang berasal tidak diteruskan ke port lain. Untuk kepentingan diskusi ini, kami hanya mempertimbangkan Ethernet LAN. 

Layer 2 switch secara efektif memberikan fungsi yang sama. Mereka mirip dengan multiport jembatan di bahwa mereka belajar dan bingkai maju pada port masing-masing. Perbedaan utama adalah keterlibatan perangkat keras yang memastikan bahwa beberapa switching path di dalam saklar dapat diaktifkan pada waktu yang sama. Sebagai contoh, perhatikan Gambar 1, yang merinci suatu saklar empat-port dengan stasiun A pada port 1, B di port 2, C pada port 3 dan D pada 4 port. Asumsikan bahwa A keinginan untuk berkomunikasi dengan B, dan C keinginan untuk berkomunikasi dengan D. Di jembatan CPU tunggal, forwarding ini biasanya akan dilakukan dalam perangkat lunak, di mana CPU akan mengambil frame dari masing-masing pelabuhan secara berurutan dan ke depan mereka sesuai output port. Proses ini sangat efisien dalam skenario seperti yang ditunjukkan sebelumnya, di mana lalu lintas antara A dan B tidak ada hubungannya dengan lalu lintas antara C dan D. Gambar 1: Layer 2 saklar eksternal dengan Router untuk lalu lintas Inter-VLAN dan menghubungkan ke Internet (Klik pada gambar untuk memperbesar). 
Masukkan hardware berbasis Layer 2 switching. Layer 2 switch dengan dukungan hardware mereka bisa maju bingkai secara paralel sehingga A dan B dan C dan D dapat melakukan percakapan simultan. Sejajar-isme memiliki banyak keuntungan. Asumsikan bahwa A dan B adalah NetBIOS stasiun, sedangkan C dan D adalah Internet Protocol (IP) stasiun. Mungkin tidak ada rea-anak untuk komunikasi antara A dan C dan A dan D. Layer 2 switching memungkinkan ini hidup berdampingan tanpa mengorbankan efisiensi. 

Virtual LAN

Namun dalam kenyataannya, LAN jarang sangat bersih. Asumsikan situasi dimana A, B, C, dan D adalah semua stasiun IP. A dan B termasuk ke dalam subnet IP yang sama, sedangkan C dan D milik subnet yang berbeda. Layer 2 switching baik-baik saja, selama hanya A dan B atau C dan D berkomunikasi. Jika A dan C, yang pada dua subnet IP yang berbeda, perlu berkomunikasi, Layer 2 switching tidak memadai komunikasi yang membutuhkan router IP. Sebuah konsekuensi dari ini adalah bahwa A dan B dan C dan D milik domain siaran yang berbeda yaitu, A dan B tidak boleh lihat siaran lapisan MAC dari C dan D, dan sebaliknya. Namun, suatu Layer 2 saklar tidak dapat membedakan antara siaran menjembatani melibatkan teknologi broadcast forwarding ke semua port lain. Dan tidak dapat mengetahui bahwa suatu siaran terbatas pada subnet IP yang sama. Virtual LAN (VLAN) berlaku dalam situasi ini. Singkatnya, VLAN adalah Layer 2 domain penyiaran. MAC siaran terbatas pada VLAN yang dikonfigurasi ke stasiun. Bagaimana Layer 2 saklar membuat perbedaan ini dengan konfigurasi. VLAN melibatkan konfigurasi port atau alamat MAC. Port-based VLAN menunjukkan bahwa semua frame yang berasal dari pelabuhan milik VLAN yang sama, sementara alamat MAC VLAN berbasis menggunakan alamat MAC untuk menentukan keanggotaan VLAN. Dalam Gambar 1, port 1 dan 2 milik VLAN yang sama, sedangkan 3 dan 4 milik port ke VLAN yang berbeda. Perlu diketahui bahwa ada hubungan implisit antara VLAN dan IP subnet Namun, Konfigurasi dari Layer 2 VLAN tidak melibatkan menentukan parameter Layer 3. Kami menunjukkan sebelumnya bahwa stasiun pada dua VLAN yang berbeda dapat com-municate hanya melalui router. Router biasanya terhubung ke salah satu port switch (Gambar 1). router ini kadang-kadang disebut sebagai router satu-bersenjata karena ke depan menerima dan lalu lintas ke port yang sama. Pada kenyataannya  tentu saja, router tersebut terhubung ke switch lain atau untuk jaringan yang luas (WAN). Beberapa Layer 2 switch menyediakan fungsi Layer 3 routing dalam kotak yang sama untuk menghindari router exter-nal dan bebas lain port switch. Skenario ini mengingatkan pada router Multiprotocol besar awal 90-an, yang menawarkan fungsi routing dan bridging. Store-dan-forward switch menerima seluruh Layer 2 frame sebelum membuat keputusan forwarding. switch Hybrid beradaptasi yang mengadaptasi dari cut-sampai toko-dan-maju berdasarkan tingkat kesalahan dalam frame MAC yang sangat populer.

Karakteristik 
Layer 2 switch sendiri bertindak sebagai akhir node IP untuk Wikipedia Network Management Protocol (SNMP) manajemen, Telnet, dan manajemen berbasis web. fungsi manajemen tersebut melibatkan kehadiran IP stack pada router bersama dengan User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), Telnet, dan fungsi SNMP. Akan aktif sendiri memiliki alamat MAC sehingga mereka dapat diatasi sebagai node Layer 2 akhir sementara juga menyediakan fungsi switch transparan. Layer 2 switching tidak, pada umumnya mengubah bingkai MAC. Namun, ada beberapa situasi ketika switch mengubah bingkai MAC. IEEE 802.1 Komite ini bekerja pada standar VLAN yang melibatkan penandaan bingkai MAC dengan VLAN itu milik proses penandaan yang melibatkan perubahan frame MAC. Menjembatani teknologi juga melibatkan Protokol Spanning-Tree. Hal ini diperlukan dalam jaringan multibridge untuk menghindari loop. Prinsip yang sama juga berlaku terhadap Layer 2 switch, dan yang paling komersial Layer 2 switch mendukung Protokol Spanning-Tree. Pembahasan sebelumnya memberikan garis besar Layer 2 switching func-tions. Layer 2 switching adalah berdasarkan MAC frame, tidak melibatkan mengubah bingkai MAC, secara umum, dan menyediakan switching transparan dalam nominal-alel dengan bingkai MAC. Karena switch beroperasi pada Layer 2, mereka adalah protokol independen. Namun, Layer 2 switching skala tidak baik karena siaran. Meskipun VLAN mengatasi masalah ini sampai batas tertentu, pasti ada kebutuhan untuk mesin pada VLAN yang berbeda untuk berkomunikasi. Salah satu contoh adalah situasi di mana sebuah orga-nization memiliki beberapa server intranet pada subnet yang terpisah (dan karenanya VLAN), menyebabkan banyak lalu lintas intersubnet. Dalam kasus tersebut, penggunaan router yang tidak dapat dihindari.

Layer 3 switch

Layer 3 switching adalah istilah yang relatif baru, yang telah diperpanjang oleh berbagai vendor untuk menggambarkan produk mereka. Misalnya, satu sekolah menggunakan istilah ini untuk menggambarkan IP routing cepat melalui perangkat keras, sedangkan sekolah lain menggunakannya untuk menggambarkan Multi Protokol Lebih dari ATM (MPOA).

Evolusi 

Pertimbangkan konteks Layer 2 switching ditunjukkan pada Gambar 1. Layer 2 switch beroperasi dengan baik ketika ada lalu lintas yang sangat sedikit antara VLAN. Untuk menambah fungsi Layer 2, kita membutuhkan sebuah router yang mengakibatkan hilangnya kinerja karena router biasanya lebih lambat daripada switch. Skenario ini mengarah ke pertanyaan, Mengapa tidak menerapkan sebuah router di dalam saklar itu sendiri, seperti dijelaskan pada bagian sebelumnya, dan melakukan forwarding di hardware.
Meskipun konfigurasi ini adalah mungkin, memiliki satu batasan, Layer 2 switch perlu beroperasi hanya pada frame Ethernet MAC. Skenario ini pada gilirannya menyebabkan algoritma forwarding yang jelas yang dapat diimplementasikan dalam perangkat keras. Algoritma ini tidak dapat diperpanjang dengan mudah untuk layer 3 protokol karena ada beberapa Layer 3 routable protokol seperti IP, IPX, AppleTalk, dan seterusnya, dan kedua, keputusan forwarding di protokol seperti biasanya lebih rumit daripada Layer 2 keputusan forwarding. IP adalah yang paling umum di antara semua protokol Layer 3 saat ini, sebagian besar switch Layer 3 hari ini melakukan IP switching di tingkat hardware dan meneruskan protokol lain di layer 2. Isu kedua yang rumit, 3 keputusan Layer forwarding terbaik diilustrasikan dengan pengolahan opsi IP, yang biasanya menyebabkan panjang header IP bervariasi, rumit membangun mesin forwarding hardware. Namun, sejumlah besar paket IP tidak termasuk opsi IP? Begitu, mungkin memerlukan banyak usaha keras untuk merancang pengolahan ini ke silikon. kompromi adalah bahwa keputusan forwarding paling umum (jalan cepat) dirancang menjadi silikon, sedangkan yang lainnya biasanya ditangani oleh CPU pada Layer 3 switch. 
Sebagai rangkuman, Layer 3 switch router dengan cepat forwarding dilakukan melalui perangkat keras. IP forwarding biasanya melibatkan pencarian rute, decrementing Waktu Untuk Live (TTL) menghitung dan menghitung ulang checksum, dan meneruskan frame dengan header MAC sesuai dengan port output yang benar. Lookup dapat dilakukan di perangkat keras, demikian juga decrementing dari TTL dan perhitungan kembali dari checksum. Router menjalankan routing protokol seperti Open Shortest Path First (OSPF) atau Routing Informasi Protocol (RIP) untuk berkomunikasi dengan lainnya Layer 3 switch atau router dan membangun tabel routing mereka. Routing tabel ini dicari untuk menentukan rute untuk paket masuk. 

trunking port yang disediakan untuk menjamin sangat handal koneksi berkecepatan tinggi. Menggabungkan beberapa koneksi fisik dalam koneksi logis tunggal menyediakan baik bandwidth yang lebih besar dan redundansi. Rapid spanning tree protocol (RSTP) – pertama kali diperkenalkan pada tahun 1982 sebagai pembaharuan dari STP(standar 802.1D). Menyediakan konvergensi stanning-tree yang lebih cepat ketika ada perubahan topologi.

Layer 2  switching adalah perangkat jaringan yang saluran data masuknya dari berbagai input port ke output port tertentu dari tujuan. Layer 2 switching beroperasi pada lapisan data link dari model komunikasi Open System Interconnection (OSI). Data Link  layer ini berkaitan dengan memindahkan data links fisik ke dalam jaringan. Dalam lingkungan Ethernet local area network (LAN), ini berarti switch terlihat pada setiap paket atau data unit dan menentukan alamat dari Media Access Control (MAC) dengan perangkat unit data atau ditujukan untuk switch ke arah tujuan perangkat output.

Pada layer 2 switching terjadi  perulangan jaringan ketika  ada   lalu lintas broadcast antara subnet.  Broadcast paket dari sumber ke beberapa  port melalui single link yang akan mengembalikan broadcast ke sumber asli melalui redundant link  jika lebih dari satu jalan yang  terhubung ke dua subnet. Hal ini dapat memicu proses untuk mengulang dan menghasilkan perulangan  logis  aliran paket tanpa henti di seluruh jaringan fisik.  Salah satu teknik untuk menghentikan perulangan dalam jaringan dan menyediakan manajemen yang efektif redundant link adalah  Spanning Tree Protokol (802.1d). Spanning Tree(802.1d) merupakan sebuah protokol yang berada di jaringan  switch yang memungkinkan semua perangkat untuk berkomunikasi  antara satu sama lain  agar dapat mendeteksi dan mengelola  redundant link dalam jaringan. Dalam perkembangannya, fungsi Spanning Tree memiliki versi yang lebih baru setelah STP, yaitu Multiple Spanning Tree (MISTP) IEEE 802.1s, dan Rapid Spanning Tree (RSTP) IEEE 802.1w. Multiple Spanning Tree Protokol (MISTP) 802.1s adalah sebuah standar IEEE yang memungkinkan VLAN dan STP untuk bekerja bersama. Sedangkan Rapid Spanning Tree Protokol (RSTP) 802.1w merupakan evolusi dari IEEE STP 802.1d standar. Rapid Spanning Tree P rotokol (RSTP) 802.1w merupakan evolusi dari IEEE STP 802.1d standar. Perbedaan utama antara STP dan RSTP adalah dalam negosiasi antara node pada jaringan. Format  BPDU telah berubah karena konsolidasi dari beberapa aspek STP untuk merampingkan kinerja.

RSTP IEEE 802.1w memiliki tiga port state,  yaitu discarding, learning dan forwarding.Port menyatakan blocking,  listening , dandisabled di STP IEEE 802.1d sekarang digabungkan dalam RSTP discarding state.  Tidak ada perbedaan antara  port di  blocking state dan  p o r t di listening state. Diasumsikan bahwa  listening port  ditunjuk atau  root  pada perjalanan  forwarding state. Akan tetapi, di forwarding state, tidak dapat mengetahui apakah  port root yang  ditunjuk dan mengakibatkan kegagalan state berdasarkan terminologi. Peran  port RSTP  sekarang  adalah variabel yang ditetapkan ke  port tertentu.  Peranan Root port tetap tidak berubah. Peranan yang membloking port sekarang terpecah ke dalam cadangan dan peran  port alternatif. Dalam Algoritma  Spanning Tree (STA), BPDU menentukan peran dari sebuah  port.

VLAN Trunking Protocol (VTP) merupakan fitur Layer 2 yang terdapat pada jajaran switch Cisco Catalyst, yang sangat berguna terutama dalam lingkungan switch skala besar yang meliputi beberapa Virtual Local Area Network (VLAN). Di dalam artikel VLAN pada beberapa edisi sebelumnya, Anda telah melihat konsep VLAN dan juga VLAN tagging protocol seperti ISL. Jika Anda ingat kembali, tujuan mengonfigurasi VLAN tagging adalah agar traffic dari beberapa VLAN dapat melewati trunk link yang digunakan untuk menghubungkan antar-switch. Meskipun hal ini merupakan hal yang baik dalam lingkungan yang besar, VLAN tagging tidak melakukan apa-apa untuk mempermudah pengonfigurasian VLAN pada beberapa switch. Di sinilah VTP mengambil bagian.

Switch layer 3 dapat membuat route di antara VLAN-VLAN dengan menggunakan teknologi switch virtual interface (SVI). SVI merupakan interface (secara logika) yang dikonfigurasi untuk suatu VLAN. SVI perlu dikonfigurasi untuk membuat route antar VLAN atau untuk memberikan koneksi IP dengan host. Secara default, SVI dibuat untuk VLAN 1 sehingga bisa dikelola secara remote.

Sebuah VLAN Native ditandai dengan sebuah port trunk 802.1Q. Sebuah port trunk 802.1Q mendukung traffic dari banyak VLAN sama seperti traffic yang tidak berasal dari sebuah VLAN.  Trunk adalah link point-to point diantara satu atau lebih interface ethernet device jaringan seperti router atau switch. Trunk Ethernet membawa lalu lintas dari banyak VLAN melalui link tunggal. Sebuah VLAN trunk mengijinkan kita untuk memperluas VLAN melalui seluruh jaringan. Jadi link Trunk digunakan untuk menghubungkan antar device intermediate. Dengan menggunakan port trunk, dapat digunakan sebuah link fisik untuk menghubungkan banyak VLAN.