Switch layer 2 o layer 3: Di quale hai bisogno?

In generale, uno switch layer 2 è una delle attrezzature di base utilizzate per connettere tutti i dispositivi di rete e client. Ma per ora, lo switch layer 3 sta prosperando nei data center, nelle reti aziendali complesse e nelle applicazioni commerciali in seguito alla crescente diversità delle applicazioni di rete e le implementazioni di reti convergenti. La domanda è quindi: qual è lo switch di rete migliore, layer 2 o layer 3?

Switch layer 2 e switch layer 3: Cosa sono?

Lo switch layer 2 e lo switch layer 3 sono adottati nel modello Open System Interconnect (OSI), modello di riferimento per descrivere e spiegare le comunicazioni di rete. Il modello OSI ha sette livelli: layer applicazione, layer presentazione, layer sessione, layer trasporto, layer rete, layer collegamento dati e layer fisico, tra i quali il layer 2 e 3 si riferiscono rispettivamente al layer di collegamento dati e al layer di rete. Gli switch che lavorano in questi livelli sono chiamati switch layer 2 e switch di layer 3.

Figura 1: Layer 2 e Livello 3 nel modello OSI.

Switch layer 2 vs switch layer 3

I layer 2 e 3 si differenziano principalmente per la funzione di routing. Uno switch layer 2 lavora solo con gli indirizzi MAC e non si preoccupa degli indirizzi IP o di altri elementi di livelli superiori. Uno switch layer 3, o switch multilayer, può fare tutto il lavoro di uno switch layer 2 più routing statico e dinamico. Ciò significa che uno switch layer 3 ha sia tabella indirizzi MAC e tabella routing IP, gestendo comunicazione intra-VLAN e routing pacchetti tra diverse VLAN. Vi è anche uno switch layer 2+ (layer 3 lite) aggiungendo solamente il routing statico. Oltre al routing di pacchetti, gli switch layer 3 includono anche funzioni che richiedono di comprendere le informazioni d'indirizzo IP dei dati in entrata dello switch, come il taggig del traffico VLAN sulla base dell'idirizzo IP invece di configurare manualmente una porta. Gli switch layer 3 sono più potenti e sicuri come richiesto dalle esigenze attuali.

Quando si è indecisi tra uno switch layer 2 e layer 3, bisogna pensare a dove verranno utilizzati. Se si dispone di un dominio layer 2 puro, si può semplicemente optare per uno switch layer 2. Un dominio layer 2 puro è quello in cui gli host sono collegati, quindi uno switch layer 2 funzionerà bene. Questo è solitamente chiamato layer accesso in una topologia di rete. Se lo switch deve aggregare più switch di accesso ed eseguire il routing inter-VLAN, allora è necessario uno switch layer 3. Questo è noto come livello di distribuzione in una topologia di rete.

Figura 2: Quando utilizzare switch layer 2, switch layer 3 e router?

Item	Switch layer 2	Switch layer 3
Funzione di instradamento	Solo indirizzo Mac	Supporta un routing superiore, come il routing statico e il routing dinamico
Tagging VLAN in base all'indirizzo IP	No	Sì
Inter-VLAN	No	Sì
Utilizzo dello scenario	Dominio layer 2 puro	Switch ad accesso multiplo aggregato

Switch layer 2 vs layer 3: Parametri chiave da considerare al momento dell'acquisto

Se state acquistando uno switch layer 2 o layer 3, ci sono alcuni parametri chiave che dovreste controllare, tra cui la velocità di inoltro, la larghezza di banda del backplane, il numero di VLAN, la memoria degli indirizzi MAC, la latenza, ecc.

La velocità di inoltro (o velocità di throughput) è la capacità di inoltro di un backplane (o switch fabric). Quando le capacità di inoltro sono maggiori della somma delle velocità di tutte le porte, il backplane viene definito non bloccante. La velocità di inoltro è espressa in pacchetti al secondo (pps). La formula seguente indica come calcolare la velocità di inoltro di uno switch:

Velocità di inoltro (pps) = numero di porte 10Gbit/s * 14.880.950 pps + numero di porte 1 Gbit/s * 1.488.095 pps + numero di porte 100Mbit/s * 148.809 pps

Ad esempio, FS S5850-32S2Q ha 32 porte da 10 Gbit/s e 2 porte da 40 Gbit/s, quindi la sua velocità di inoltro è:

32 * 14.880.950 pps + 2 * 4 * 14.880.950 pps = 595.238.000 pps ≈ 596 Mpps

Il parametro successivo è la larghezza di banda del backplane o la capacità dello switch fabric, che è la somma delle velocità di tutte le porte. La somma delle velocità di tutte le porte viene contata due volte, una per la direzione Tx e una per la direzione Rx. La larghezza di banda del backplane è espressa in bit al secondo (bps o bit/s).

Larghezza di banda del backplane (bps) = numero della porta * velocità dei dati della porta * 2

Quindi la larghezza di banda del backplane per S5850-32S2Q è:

(32 * 10 Gbps + 2 * 40 Gbps) * 2 = 800 Gbps

Altri parametri importanti sono il numero di VLAN configurabili. In genere, 1K = 1024 VLAN è sufficiente per uno switch di livello 2, mentre il numero tipico di VLAN per uno switch di livello 3 è 4k = 4096. La memoria della tabella degli indirizzi MAC è il numero di indirizzi MAC che uno switch può conservare, solitamente espresso in 8k o 128k. La latenza è il tempo di ritardo che subisce un trasferimento di dati. Deve essere il più breve possibile, quindi la latenza è solitamente espressa in nanosecondi (ns).

Conclusioni

Questo post ha spiegato le differenze tra gli switch layer 2 e layer 3. Sono state inoltre confrontate le loro funzioni, nella speranza di risolvere il problema di decidere tra questi dispositivi. Sono stati inoltre discussi i parametri chiave per la misurazione di uno switch layer 2 o layer 3. Non è sempre detto che un dispositivo più avanzato sia migliore, ma è giusto scegliere quello più appropriato per la propria applicazione specifica.