تصور کنید در حال طراحی شبکه‌ای هستید که هر روز بزرگ‌تر می‌شود؛ کاربرهای جدید اضافه می‌شوند، VLANها یکی پس از دیگری ساخته می‌شوند و سرویس‌های حیاتی سازمان روی این بستر حرکت می‌کنند. حالا یک پرسش حیاتی پیش روی شماست: آیا همچنان می‌توان این حجم از ترافیک و پیچیدگی را با سوئیچ‌های لایه ۲ مدیریت کرد یا زمان آن رسیده که به لایه ۳ اعتماد کنیم؟
این سؤال شبیه لحظه‌ای است که یک معمار تصمیم می‌گیرد: آیا اسکلت ساختمانی دوطبقه کفایت می‌کند یا باید برای برج ده‌طبقه طراحی شود؟ در شبکه هم تفاوت سوئیچ لایه 2 و لایه 3 و انتخاب بین آنها، تصمیمی استراتژیک است که آینده‌ی مقیاس‌پذیری، امنیت و کارایی سازمان را رقم می‌زند.
در این مقاله به جای مرور صرفا تئوری، سراغ یک مقایسه‌ی فنی و کاربردی می‌رویم؛ مقایسه‌ای که کمک می‌کند مهندسان شبکه در تصمیم‌گیری‌های واقعی خود دیدی روشن‌تر داشته باشند.

تفاوت سوئیچ لایه 2 و لایه 3 در مدل OSI

مدل OSI همچنان بهترین نقطه برای درک جایگاه سوئیچ‌هاست.

• لایه ۲ (Data Link): مسئول انتقال فریم‌ها بر اساس آدرس MAC است و محدوده‌ی عملکرد آن معمولا به یک Broadcast Domain محدود می‌شود.
  
• لایه ۳ (Network): مسئول مسیریابی بسته‌ها بر اساس آدرس IP است و امکان ارتباط بین شبکه‌های مختلف را فراهم می‌کند.

سوئیچ‌های مدرن در مرز این دو لایه قرار دارند. آن‌ها علاوه بر وظایف کلاسیک لایه ۲، قابلیت‌های Routing را نیز ارائه می‌دهند. این همان چیزی است که تحول سوئیچ‌های ساده به Multi-layer Switchها را رقم زد.

تفاوت سوئیچ لایه 2 و لایه 3 در مقیاس‌پذیری شبکه

سوئیچ لایه 2 ساده‌تر و ارزان‌تر هستند، اما محدودیت‌هایی دارند. در مقابل، سوئیچ‌های لایه ۳ قدرت بیشتری برای طراحی شبکه‌های مقیاس‌پذیر فراهم می‌کنند.

لایه ۲:

• تصمیم‌گیری بر اساس MAC Address Table
  
• وابستگی به یک Broadcast Domain (با ریسک Broadcast Storm)
  
• نیاز به STP (Spanning Tree Protocol) برای جلوگیری از Loop، همراه با محدودیت‌هایی مثل بلااستفاده ماندن لینک‌ها

لایه ۳:

• تصمیم‌گیری بر اساس IP Routing
  
• پشتیبانی از Routing استاتیک و دینامیک (OSPF، EIGRP و در برخی مدل‌ها BGP محدود)
  
• استفاده از ARP برای نگاشت IP به MAC
  
• بهره‌گیری از فناوری‌هایی مثل Cisco Express Forwarding (CEF) برای سرعت بالا در Routing
  

مقیاس‌پذیری و طراحی سازمانی

یکی از بزرگ‌ترین تفاوت‌ها میان این دو دسته، بحث مقیاس‌پذیری است.

در روش سنتی Router-on-a-stick، ارتباط بین VLANها باید از روتر عبور می‌کرد و همین موضوع به گلوگاه شبکه تبدیل می‌شد. اما سوئیچ‌های لایه ۳ با اجرای Inter-VLAN Routing داخل خود دستگاه، این محدودیت را برطرف کردند.

• در معماری Campus Network، معمولا لایه Access بر پایه‌ی لایه ۲ طراحی می‌شود و لایه Distribution از سوئیچ‌های لایه ۳ برای Routing و Segmentation استفاده می‌کند.
  
• در دیتاسنترهای مدرن، فناوری‌هایی مانند VXLAN و EVPN به شدت وابسته به قابلیت‌های لایه ۳ هستند و مقیاس‌پذیری بسیار بیشتری نسبت به VLAN سنتی ارائه می‌دهند.

مقایسه عملکرد سوئیچ لایه 2 و 3

مقایسه سوئیچ لایه 2 و سوئیچ لایه 3 نیازمند بررسی نحوه عملکرد و قابلیت‌های کلیدی هر یک است. تفاوت‌ها در عملکرد، مقیاس‌پذیری و امنیت به وضوح قابل مشاهده هستند.

کارایی (Throughput و Latency)

سوئیچ‌های لایه ۲ تمام پردازش‌ها را در سطح سخت‌افزار (ASIC) انجام می‌دهند و بنابراین تأخیر (Latency) بسیار کم است. این ویژگی، سوئیچ لایه 2 را برای محیط‌های سوئیچینگ محلی و شبکه‌های کوچک مناسب می‌سازد.
در سوئیچ‌های لایه ۳ نیز معماری مشابهی استفاده شده است، اما در سناریوهایی که شامل پردازش ACLها یا فیلترینگ پیچیده باشد، بخشی از پردازش به CPU منتقل می‌شود و ممکن است بر عملکرد تاثیر گذار باشد.

مدیریت ترافیک (QoS)

سوئیچ لایه 2 قابلیت اولویت‌بندی پایه ترافیک را ارائه می‌دهد، اما در سوئیچ لایه 3 امکانات پیشرفته‌تری برای مدیریت جریان‌ها وجود دارد، از جمله:

• تعریف Policyهای پیشرفته
  
• کنترل End-to-End جریان‌ها
  
• اطمینان از کیفیت سرویس برای ترافیک حساس مانند VoIP و ویدئو کنفرانس

امنیت

امنیت شبکه یکی از حوزه‌هایی است که تفاوت سوئیچ لایه 2 و لایه 3 مشهود است:

• در لایه ۲ ابزارهایی مانند Port Security و احراز هویت 802.1X بیشتر برای کنترل دسترسی ابتدایی استفاده می‌شوند.
  
• در لایه ۳ امکان پیاده‌سازی ACLها، Segmentation و Micro-segmentation فراهم است که شبکه را به بخش‌های ایزوله و امن تقسیم می‌کند؛ این ویژگی در دیتاسنترهای مدرن اهمیت ویژه‌ای دارد.
  

دسترس‌پذیری بالا (High Availability)

سوئیچ‌های لایه ۳ از پروتکل‌هایی مانند HSRP، VRRP و GLBP پشتیبانی می‌کنند که امکان طراحی Gatewayهای Redundant را فراهم می‌سازند. این قابلیت باعث می‌شود که در صورت بروز اختلال در یک مسیر، کاربران بدون وقفه به خدمات شبکه دسترسی داشته باشند.

پروتکل‌های کلیدی در سوئیچ لایه 2 و سوئیچ لایه 3

پروتکل‌های هر لایه محدوده‌ی خاصی دارند:

• لایه ۲: STP برای جلوگیری از Loop، LACP برای تجمیع لینک‌ها و VLAN Trunking برای انتقال VLANها بین تجهیزات
  
• لایه ۳: OSPF، EIGRP و در برخی مدل‌ها BGP

با این حال باید توجه داشت که سوئیچ‌های لایه ۳ جایگزین کامل روترهای اختصاصی نیستند. برای مثال در مدیریت BGP Full Table همچنان به روترهای قدرتمند نیاز داریم.

سناریوی واقعی: انتخاب سوئیچ لایه 2 یا لایه 3 در یک سازمان

فرض کنید یک سازمان متوسط قصد طراحی شبکه‌ی جدید خود را دارد. هدف این است که شبکه علاوه بر کارایی، هزینه بهینه و مقیاس‌پذیری مناسب داشته باشد. برای این منظور، ترکیبی از سوئیچ‌های لایه ۲ و لایه ۳ می‌تواند بهترین راهکار باشد:

• Access Layer : گزینه پیشنهادی: سوئیچ لایه 2
  برای اتصال کاربران و دستگاه‌ها به شبکه، سوئیچ‌های لایه ۲ بهترین انتخاب هستند. این سوئیچ‌ها مدیریت ساده و هزینه پایین را فراهم می‌کنند و برای محیط‌های Access که تعداد VLAN محدود و ترافیک پیچیده کمتر است، ایده‌آل هستند.

برای مثال سوئیچ لایه دو C9200L-24P-4X قابلیت ایجاد VLANهای ساده، PoE برای دستگاه‌ها و مدیریت آسان را دارد و برای Access Layer مناسب است.

• Distribution Layer : گزینه پیشنهادی: سوئیچ لایه 3
  برای ارتباط بین VLANها و پیاده‌سازی Segmentation و سیاست‌های امنیتی، سوئیچ‌های لایه ۳ توصیه می‌شوند. این سوئیچ‌ها امکان Routing داخلی سریع، مدیریت QoS پیشرفته و کنترل دقیق دسترسی را فراهم می‌کنند.

برای مثال سوئیچ لایه سه C9300-24UX با پشتیبانی از Inter-VLAN Routing و ACLهای پیشرفته، گزینه مناسبی برای لایه Distribution است.

• Core Layer : روترهای اختصاصی (در صورت نیاز)
  اگر شبکه نیاز به مسیریابی پیشرفته یا ارتباطات WAN دارد، استفاده از روترهای اختصاصی در لایه Core بهترین راهکار است. این تجهیزات باعث می‌شوند شبکه پایدار، قابل اعتماد و آماده رشد باشد.
  

با این طراحی، ترکیب سوئیچ لایه 2 برای Access و سوئیچ لایه 3 برای Distribution، همراه با روترهای Core در صورت نیاز، شبکه‌ای ایجاد می‌کند که هم کارآمد، هم مقیاس‌پذیر و هم قابل مدیریت است.

جمع‌بندی: انتخاب بین سوئیچ لایه 2 و لایه 3 در شبکه‌های سازمانی

سوئیچ‌های لایه ۲ برای شبکه‌های کوچک و محیط‌هایی که تنها نیاز به VLANهای محدود دارند کافی هستند. اما به محض اینکه شبکه بزرگ‌تر می‌شود، چندین VLAN تعریف می‌شود یا نیاز به Segmentation و مقیاس‌پذیری وجود دارد، سوئیچ‌های لایه ۳ ضروری خواهند بود.

با این حال باید در نظر داشت که حتی قدرتمندترین سوئیچ‌های لایه ۳ هم نمی‌توانند کاملا جایگزین روترها شوند. روترهای اختصاصی همچنان در مدیریت ارتباطات بین‌سایتی و اجرای پروتکل‌های پیچیده برتری دارند.

توصیه نهایی این است که پیش از خرید یا طراحی شبکه، نیازها و معماری سازمانی خود را با معیارهایی که گفته شد تطبیق دهید. انتخاب درست بین لایه ۲ و لایه ۳ نه تنها هزینه‌ها را بهینه می‌کند، بلکه آینده‌ی شبکه‌ی شما را نیز تضمین خواهد کرد. در این راستا می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر یا دریافت مشاوره رایگان با کارشناسان فنی ما در تتیس نت تماس بگیرید و یا فرم درخواست مشاوره تخصصی زیر را پر کنید: