Switches de Camada 2 vs Switches de Camada 3: Qual deles você precisa?

Em geral, um switch de camada 2 é um dos dispositivos fundamentais usados para conectar todas as redes e dispositivos clientes. No entanto, com a crescente diversificação das aplicações de rede e a concretização da convergência de redes, os switches de camada 3 floresceram em data centers, redes empresariais complexas e aplicações comerciais. Então, surge a pergunta: Entre switches de camada 2 e switches de camada 3, qual é a escolha certa para comutação de rede?

Switches de Camada 2 e Switches de Camada 3: O Que São?

O modelo de Interconexão de Sistemas Abertos (OSI) emprega switches de camada 2 e switches de camada 3. Este modelo é um quadro de referência para descrever e explicar a comunicação em rede. O modelo OSI consiste em sete camadas: Aplicação, Apresentação, Sessão, Transporte, Rede, Ligação de Dados e Física. As camadas 2 e 3 correspondem às camadas de Ligação de Dados e Rede, respectivamente. Os switches que operam nessas camadas são conhecidos como switches de camada 2 e switches de camada 3.

Figura 1: Camadas 2 e 3 no modelo OSI.

Diferenças Entre Switches de Camada 2 e Camada 3

A principal distinção entre a camada 2 e a camada 3 reside nas suas capacidades de roteamento. Os switches de camada 2 usam apenas endereços MAC e não se preocupam com endereços IP ou detalhes de camadas superiores. Os switches de camada 3, ou switches multilayer, podem executar todas as funções dos switches de camada 2, juntamente com roteamento estático e dinâmico adicionais. Isso significa que os switches de camada 3 possuem tanto tabelas de endereços MAC como tabelas de roteamento IP, permitindo-lhes lidar com comunicação VLAN e roteamento de pacotes entre VLANs diferentes. Existem também switches de camada 2+ (Layer 3 Lite) que apenas adicionam roteamento estático. Além do roteamento de pacotes, os switches de camada 3 incluem funcionalidades que requerem conhecimento dos endereços IP dos dados de entrada, como a marcação de tráfego VLAN com base em endereços IP em vez da configuração manual de portas. Os switches de camada 3 melhoram a potência e a segurança conforme necessário.

Ao decidir entre switches de camada 2 e camada 3, considere o contexto da aplicação. Se você tem um domínio puramente de camada 2, um switch de camada 2 é suficiente. Um domínio puro de camada 2 é onde os hosts estão conectados e os switches de camada 2 funcionam lá. Isso é frequentemente referido como a camada de acesso na topologia de rede. Se você precisa agregar switches e realizar roteamento VLAN entre eles, um switch de camada 3 é necessário. Isso corresponde à camada de distribuição na topologia de rede.

Figura 2: Quando usar switches de camada 2, switches de camada 3 e roteadores?

Considerações-Chave ao Comprar Switches de Camada 2 e Camada 3

Ao comprar switches de camada 2 ou camada 3, vários parâmetros-chave devem ser examinados, incluindo taxa de encaminhamento, largura de banda do backplane, número de VLANs, memória de endereços MAC e latência.

A taxa de encaminhamento (ou throughput) refere-se à capacidade do backplane (ou matriz de comutação) de encaminhar dados. Quando a capacidade de encaminhamento ultrapassa a soma de todas as velocidades das portas, considera-se não bloqueante. A taxa de encaminhamento é medida em pacotes por segundo (pps). A fórmula de cálculo para a taxa de encaminhamento do switch é a seguinte:

Taxa de encaminhamento (pps) = número de portas de 10 Gbit/s * 14.880.950 pps + número de portas de 1 Gbit/s * 1.488.095 pps + número de portas de 100 Mbit/s * 148.809 pps

Por exemplo, se o FS S5850-32S2Q tiver 32 portas de 10G e 2 portas de 40G, sua taxa de encaminhamento é:

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

O próximo parâmetro é a largura de banda do backplane ou capacidade da matriz de comutação, que é a soma de todas as velocidades das portas. A soma de todas as velocidades das portas é calculada duas vezes, uma para a direção Tx e outra para a direção Rx. A largura de banda do backplane é expressa em bits por segundo (bps).

Largura de banda do backplane (bps) = Número de portas * Taxa de dados da porta * 2

Assim, para o S5850-32S2Q, a largura de banda do backplane é:

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

Outro parâmetro crucial é o número configurável de VLANs. Geralmente, um switch de camada 2 com 1K (1024) VLANs é suficiente, enquanto um número típico de VLANs para switches de camada 3 é 4k (4096). A memória da tabela de endereços MAC indica o número de endereços MAC que o switch pode armazenar, normalmente representada como 8k ou 128k. A latência refere-se ao tempo de atraso experimentado durante a transmissão de dados, e é desejável que seja o mais curto possível, normalmente medida em nanossegundos (ns).

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