La diferencia entre una red de capa 2 y una red de capa 3

Modelo ISO de siete capas

Capa física: la transmisión de la señal del terminal real y el flujo de código se transmite a través del medio físico. Los dispositivos de uso común incluyen: concentradores, repetidores, cables de red, cables de par trenzado, etc.

Capa de enlace de datos: proporciona acceso a los medios y gestión de enlaces. Combine bits en bytes y luego combine bytes en marcos para que los medios sean accesibles a través de la capa de enlace de datos

Capa de red: selección y enrutamiento de direcciones IP. Comprenda la conexión entre los dos extremos a través de la selección de la dirección IP y envíe paquetes a la capa de transporte del extremo de origen. Seleccione los nodos de enrutamiento y conmutación apropiados, y envíelos con precisión a la capa de transporte del destino de acuerdo con la dirección

Capa de transporte: establecimiento, mantenimiento y gestión de diferencias de extremo a extremo

Capa de sesión: establece, administra y mantiene sesiones para las entidades de la capa de presentación

Capa de presentación: conversión de formato de datos, cifrado de datos

Capa de aplicación: proporciona servicios para aplicaciones

Redes de capa 2 y capa 3

La red de dos capas y la red de tres capas no son conceptos en el modelo ISO de siete capas, pero se clasifican según la topología lógica

Red de capa 2: capa central, capa de acceso

Red de tres capas: capa central, capa de agregación, capa de acceso

La capa de acceso se enfrenta a los clientes terminales y proporciona funciones de acceso para los clientes.

De la introducción anterior, la transmisión de datos de la red de dos niveles se encuentra en la capa de enlace de datos, mientras que la red de tres niveles pertenece a la capa de red.

Las redes de capa 2 pueden comunicarse solo a través del direccionamiento MAC, pero solo dentro del mismo dominio de colisión

La red de tres niveles necesita lograr una comunicación entre redes a través del enrutamiento IP, que puede abarcar múltiples dominios de conflicto.

Red de capa 2

La red de capa 2 se basa en el conmutador para reenviar el paquete de datos. Si la dirección está incluida en la tabla de direcciones MAC, el paquete de datos se reenviará directamente al puerto con la dirección MAC especificada; si el paquete de datos es una dirección MAC desconocida , el conmutador inundará los paquetes que se transmiten a cada puerto)

Si el terminal de destino recibe el paquete de datos y responde al paquete de datos, el conmutador agrega la dirección MAC a la tabla de direcciones MAC

Sin embargo, las tormentas de red frecuentes (demasiadas tramas de datos de transmisión en la red, que ocupan casi todo el ancho de banda de la red, lo que resulta en una velocidad de red extremadamente lenta) limitarán la escala de la red de segundo nivel, por lo que no puede ser demasiado grande. , y generalmente se usa como una pequeña LAN

Los switches de capa 2 no siguen algoritmos de enrutamiento y sus direcciones de siguiente salto se implementan a través de ARP (Protocolo de resolución de direcciones)

Cómo funciona ARP

El dispositivo A comprobará su propia tabla de caché ARP antes de enviar datos y, si la hay, encapsulará directamente la MAC en la trama de datos; de lo contrario, utilizará ARP para obtener la información de MAC.
El dispositivo A envía un mensaje de solicitud ARP para obtener la dirección MAC del dispositivo B (el marco de datos no se puede transmitir sin una dirección MAC, por lo que el MAC en el mensaje ARP es todo F, marcando este marco de datos como un marco de datos de transmisión)
Cuando el conmutador recibe la trama de datos, inundará la trama y registrará la dirección IP y MAC del dispositivo A en la trama en su propia tabla de caché MAC
Todos los hosts en la red recibirán el mensaje de solicitud ARP y luego verificarán si la IP de destino en el marco de datos es su propia IP. Si los dos no coinciden, el marco de datos se descartará; después de recibir el marco de datos, el dispositivo B enviará la dirección IP y MAC del dispositivo A que están registradas en el fuselaje a la tabla de caché ARP, y luego enviará un mensaje de respuesta ARP (trama de datos de unidifusión, porque el dispositivo B ha obtenido la dirección IP y MAC del dispositivo A) para responder
Después de recibir el mensaje de respuesta enviado por el dispositivo B, el conmutador reenviará la trama y registrará la dirección MAC y el número de puerto del dispositivo B en su propia tabla de caché MAC.
El dispositivo A recibe el mensaje de respuesta enviado por el conmutador y registra la dirección MAC del dispositivo B en su propia tabla de caché ARP. En este momento, el dispositivo A ha obtenido la dirección MAC del dispositivo B y tiene las condiciones para la comunicación posterior.

Colisiones y dominios de difusión

En una red de Capa 2, pueden ocurrir colisiones si dos o más dispositivos intentan comunicarse en el mismo enlace en el mismo intervalo de tiempo. Cuando los marcos de datos chocan, el dispositivo debe volver a enviar los datos. Los conflictos tienen un grave impacto en el rendimiento de la red y deben evitarse

La transmisión es una forma de difusión de información, lo que significa que un dispositivo en la red envía datos a todos los dispositivos en la red. El rango de transmisión de datos es el dominio de transmisión.

Con el fin de superar los conflictos y los problemas de dominio de difusión en las redes de área local, se introduce la tecnología VLAN (Red de área local virtual) en los sistemas de redes informáticas.

VLAN

Hay dos métodos para separar los dominios de difusión: separación física y separación lógica.

Separación física: Separación por enrutadores

Divida la red físicamente en diferentes redes pequeñas y limite la comunicación entre cada red mediante el uso de diferentes máscaras de subred; además, los enrutadores también pueden aislar los datos de transmisión
Separación lógica: separados por VLAN

Use VLAN para aislar cada red pequeña y distinga cada red por ID de VLAN. Incluso si el mismo segmento de red y máscara de subred son iguales, las diferentes VLAN no pueden comunicarse.

Red de capa 3

La capa central es el canal de transmisión de datos de toda la red, por lo tanto, en una red de tres capas, los requisitos para el equipo en la capa central son relativamente altos. El equipo de la capa central debe incluir equipos de transferencia de redundancia de datos y equipos de equilibrio de carga para reducir la cantidad de datos transportados por los conmutadores de la capa central.

La capa de agregación se utiliza para conectar la capa central y cada capa de datos, y debe tener las siguientes funciones:

Implementación de funciones de seguridad (división de VLAN y configuración de ACL), funciones de acceso general de grupos de trabajo y funciones de filtrado de redes virtuales

En resumen, el equipo de la capa de agregación debe utilizar un conmutador de tres capas. El propósito principal del conmutador de tres capas es acelerar el intercambio de datos dentro de la LAN grande.

Las redes de capa 3 están direccionadas por IP y enrutamiento

Suponga que el dispositivo A y el dispositivo C pertenecen a terminales en diferentes enrutadores, y el dispositivo A envía datos al dispositivo C. En este momento, el dispositivo A intenta pasar el protocolo ARP. Cuando el enrutador 1 recibe el mensaje de difusión enviado por el dispositivo A, lo hará. enviar su propia dirección MAC para responder al dispositivo A

Después de eso, el enrutador calcula la dirección del siguiente salto del enrutador a través de RIP, OSPF, IS-IS, BGP, IGRP y otros protocolos, y finalmente encuentra el enrutador 2 de la subred donde se encuentra el dispositivo C.

El enrutador 2 localiza que el dispositivo C está en su propia subred a través de la transmisión y luego informa al enrutador 1 que el dispositivo C está en su propia subred. En este momento, se establece la ruta de comunicación entre el dispositivo A y el dispositivo C.