Layer 2 Switch กับ Layer 3 Switch คืออะไร แตกต่างกันอย่างไร

ก่อนที่เราจะเข้าใจความแตกต่างระหว่าง Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch, เรามาทำความรู้จักกับ Switch กันก่อน เพื่อให้เข้าใจว่า Switch คืออะไร และทำไมมันถึงมีความสำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

Switch คืออะไร ?

Switch คืออุปกรณ์เครือข่ายที่ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ ใน ระบบเครือข่าย LAN ผ่าน สาย Ethernet โดยทำหน้าที่ในการส่งข้อมูลจาก Port หนึ่งไปยัง Port ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ปลายทาง ผ่านการตรวจสอบ MAC Address ซึ่งทำให้การติดต่อสื่อสารในระบบเครือข่ายเป็นไปอย่างเสถียรและปลอดภัย

คุณสมบัติหลักของ Switch

• เชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ ใน เครือข่าย LAN
• ตรวจสอบ MAC Address เพื่อส่งข้อมูลไปยัง Port ที่ถูกต้อง
• ใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ใน ระบบเครือข่ายเดียวกัน
• มีการส่งข้อมูล แบบเฉพาะเจาะจง (ไม่เหมือน Hub ที่ส่งข้อมูลไปยังทุกพอร์ต)

หน้าที่หลักของ Switch

Switch ช่วยให้การรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ใน VLAN เดียวกัน เป็นไปอย่างรวดเร็วและปลอดภัย โดยตรวจสอบ MAC Address และส่งข้อมูลไปยัง Port ที่ถูกต้อง เพื่อให้เครือข่ายทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ Switch ทำการส่งข้อมูลจาก Port หนึ่งไปยังปลายทางที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้น ข้อมูลจะไม่ถูกส่งไปยัง Port อื่น ๆ ยกเว้นในกรณีที่จำเป็น เช่น ข้อมูล Broadcast หรือ Multicast หรือข้อมูลที่ไม่สามารถระบุ MAC Address ได้ใน MAC Address Table

การทำงานของ Switch

• การเรียนรู้ MAC Address: Switch จะเก็บข้อมูล MAC Address ของอุปกรณ์ใน MAC Address Table เพื่อให้การส่งข้อมูลเป็นไปอย่างแม่นยำ
• การส่งข้อมูล: เมื่อข้อมูลต้องส่งไปยัง อุปกรณ์ปลายทาง Switch จะตรวจสอบ MAC Address ของข้อมูลในตารางเพื่อส่งข้อมูลไปยัง Port ที่ถูกต้อง
• การลดการชนกันของข้อมูล: Switch ช่วยลดปัญหา Collision ที่อาจเกิดขึ้นในเครือข่าย LAN

ความแตกต่างระหว่าง Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch

Layer 2 Switch คืออะไร ?

Layer 2 Switch ทำงานในระดับ Data Link Layer (Layer 2) ของ OSI Model โดยการส่งข้อมูลผ่าน MAC Address ในรูปแบบของ Frame ข้อมูลระหว่าง Port ต่าง ๆ ใน VLAN เดียวกัน ซึ่งทำให้ข้อมูลสามารถส่งได้โดยตรงภายใน VLAN เดียว

• STEP 1 : PC A ส่ง Frame ข้อมูลไปยัง Switch ผ่านพอร์ต F0/1 โดยจะแนบ MAC Address ของตัวเอง (Source MAC Address) และของเครื่องปลายทาง (Destination MAC Address) ไปด้วย
• STEP 2 : Switch บันทึก MAC Address ของ PC A ลงบน MAC Address Table จากนั้นจะ Broadcast Frame ผ่านไปยัง PC B และ PC C ผ่านพอร์ต F0/2 และ F0/3 เพื่อตรวจสอบว่าเครื่องไหนมี MAC Address ตรงกับ Destination MAC Address ที่ PC A ส่งมา
• STEP 3 : PC C ไม่ส่งอะไรกลับไปที่ Switch เพราะ MAC Address ไม่ตรงกับที่ Switch ส่งมาถาม ส่วน PC B จะส่งข้อมูล MAC Address ของตัวเองกลับไปให้ Switch เนื่องจากมี MAC Address ตรงกับที่ส่งมาถาม
• STEP 4 : Switch ทำการบันทึก MAC Address ของ PC B ลงบน MAC Address Table

และเมื่อ Switch มีข้อมูล MAC Address ของทั้ง PC A และ PC B แล้ว หลังจากนี้ทั้งสองเครื่องสามารถส่งข้อมูลหากันผ่าน Switch ได้ โดยที่ Switch ไม่จำเป็นต้อง Broadcast ไปขอ MAC Address อีกแล้วเพราะ MAC Address Table มีข้อมูลที่จะสามารถ Forward ไปยังอุปกรณ์ปลายทางผ่านทาง Port ที่ถูกต้องได้เลย

ขั้นตอนที่กล่าวมาทั้งหมด เป็นสิ่งที่ Layer 2 Switch ใช้ในการทำงาน แต่ก็จะมีปัญหาที่เกิดขึ้นได้หากอุปกรณ์ Host จำนวนมากกว่า 2 ตัวต้องการสื่อสารในช่วงเวลาเดียวกันและใน Network เดียวกันคือเกิดการชนกันของ Network (Collision) ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของ Network ลดลงไปเมื่อ Data Frame เกิดการชนกัน ทำให้เราต้องทำการส่งข้อมูลใหม่อีกครั้ง การ Broadcast ของ Layer 2 Switch นั้นจะ Forward ข้อมูล Broadcast Traffic ไปที่ทุก Port ยกเว้นว่า Port นั้นๆจะได้รับ Broadcast Packet กลับมาแล้ว ซึ่งการ Broadcast นี้จะทำกันใน Segment ของ Layer 2 เท่านั้น ข้อมูลเหล่านี้จะไม่ข้ามไปยังขอบเขตของ Layer 3 เพื่อแก้ปัญหาของการชนกันของข้อมูล หรือ Broadcast Storm จึงได้มีการพัฒนา Layer 2 Switch จากเดิมที่เป็นแบบ Unmanaged Switch ให้เป็นแบบ Managed Switch นั่นเอง โดย Layer 2 Switch แต่ละแบบมีความหมายดังนี้

• Unmanaged Switch คือ Switch ทั่วๆไปที่ใช้งานกันตามท้องตลาดทั่วๆไป เราสามารถใช้งาน Switch นี้ได้ทันทีโดยไม่ต้องตั้งค่าใดๆ หรือจะมองเป็น Hub ที่เพิ่มความสามารถของ Layer 2 เข้ามาก็ได้  มีความง่ายคือสะดวกในการใช้งาน แต่ก็มีข้อเสียคือขาดความยืดหยุ่นเพราะไม่สามารถ Monitor หรือ Configure สถานะใดๆได้
• Managed Switch มีความสามารถพื้นฐานของ Unmanaged Switch อยู่แล้ว และเพิ่มความสามารถในการ Configure การทำงานของพอร์ท เช่นการทำ MRP หรือทำ VLAN เป็นต้น ซึ่งเป็นความสามารถที่ช่วยแก้ข้อจำกัดของ Unmanaged Switch ได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำ VLAN ที่จะช่วยให้เราสามารถแย่ง Broadcast Domain ด้วย Switch ตัวเดียวกันได้

 

คุณสมบัติของ Layer 2 Switch

• ทำหน้าที่เป็นสะพานเครือข่ายที่เชื่อมโยงอุปกรณ์ปลายทางต่างๆ ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์บนแพลตฟอร์มเดียว พวกเขาสามารถส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพจากต้นทางไปยังปลายทางในเครือข่าย LAN
• ทำหน้าที่สลับเพื่อจัดเรียงเฟรมข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทางปลายทางใหม่โดยการเรียนรู้ที่อยู่ MAC ของโหนดปลายทางจากตารางที่อยู่ของสวิตช์
• ตารางที่อยู่ของ MAC Address จัดเตรียมที่อยู่เฉพาะของอุปกรณ์แต่ละเครื่องใน Layer 2 บนพื้นฐานของที่สามารถระบุอุปกรณ์ปลายทางและโหนดที่จะส่งข้อมูลได้
• แยกเครือข่าย LAN ที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ออกเป็นเครือข่าย VLAN ขนาดเล็ก
• ด้วยการกำหนดค่า VLAN หลายตัวภายในเครือข่าย LAN ขนาดใหญ่ การสลับจะเร็วขึ้นเนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อทางกายภาพ

การใช้งาน Layer 2 Switch

MAC Address ส่งข้อมูลไปยัง Port ที่เชื่อมต่อกับ MAC Address ของอุปกรณ์ปลายทาง และ Address Resolution Protocol (ARP) ใช้ ARP เพื่อค้นหา MAC Address ของอุปกรณ์ปลายทาง

 

Layer 3 Switch คือ

Layer 3 Switch ทำงานที่ Network Layer (Layer 3) ของ OSI Model และสามารถทำการ Routing ข้อมูลระหว่าง VLAN ต่าง ๆ โดยใช้ IP Address ซึ่งทำให้สามารถส่งข้อมูลข้าม Subnet หรือ VLAN ต่าง ๆ ได้

Layer 3 Switch นั้นจะทำงานที่โมเดลอ้างอิง OSI และดำเนินการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตข้อมูลโดยใช้ที่อยู่ IP มีความเร็วในการสลับเร็วกว่า Layer 2 Switch เนื่องจากทำการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตข้อมูลโดยไม่ต้องใช้ฮ็อพเพิ่มเติม จึงนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น การทำงานของเทคนิคการกำหนดเส้นทางนี้ใน Layer 3 Switch จึงถูกนำมาใช้สำหรับการสร้างเครือข่ายของเครือข่ายภายใน

 

คุณสมบัติของ Layer 3 Switch

• กำหนดเส้นทางแบบคงที่เพื่อถ่ายโอนข้อมูลระหว่าง VLAN ที่แตกต่างกัน ในขณะที่ Layer 2 Switch สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเครือข่ายของ VLAN เดียวกันเท่านั้น 
• กำหนดเส้นทางแบบไดนามิกในลักษณะเดียวกับที่ Router ดำเนินการ เทคนิคการกำหนดเส้นทางแบบไดนามิกนี้ช่วยให้สวิตช์ดำเนินการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตที่เหมาะสมที่สุด โดยจัดเตรียมชุดของหลายเส้นทางตามสถานการณ์แบบเรียลไทม์ของเครือข่ายเพื่อส่งแพ็กเก็ตข้อมูล เพื่อให้สวิตช์สามารถเลือกเส้นทางที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตข้อมูล เทคนิคการกำหนดเส้นทางยอดนิยม ได้แก่ RIP และ OSPF
• สามารถในการรับรู้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับที่อยู่ IP ซึ่งมุ่งหน้าไปยัง Switch เกี่ยวกับการรับส่งข้อมูล
• สามารถในการปรับใช้การจัดหมวดหมู่ QoS โดยขึ้นอยู่กับเครือข่ายย่อยหรือการติดแท็กการรับส่งข้อมูล VLAN แทนการกำหนดค่าพอร์ตสวิตช์ด้วยตนเอง 
• ให้เส้นทางที่มีความปลอดภัยสูงสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล ดังนั้นจึงมีการนำไปใช้ในกรณีที่ความปลอดภัยของข้อมูลถือเป็นเรื่องสำคัญ
• การรับรองความถูกต้อง 802.1x การตรวจจับลูปแบ็ค และการตรวจสอบ ARP ช่วยให้ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในกรณีที่จำเป็นต้องมีการส่งข้อมูลที่ปลอดภัย

 

การใช้งาน Layer 3 Switch

Layer 3 Switch มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในศูนย์ข้อมูลและวิทยาเขตขนาดใหญ่ เช่น มหาวิทยาลัยซึ่งมีการติดตั้งเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่มาก เนื่องจากคุณสมบัติต่างๆ เช่น การกำหนดเส้นทางแบบคงที่และไดนามิก และความเร็วในการสลับที่รวดเร็วกว่า Router จึงถูกนำมาใช้ในการเชื่อมต่อ LAN สำหรับการเชื่อมต่อโครงข่ายของเครือข่าย VLAN และ LAN หลายเครือข่าย

การใช้ Layer 3 Switch ร่วมกับ Layer 2 Switch จำนวนหนึ่งช่วยให้ผู้ใช้เชื่อมต่อบนเครือข่ายได้มากขึ้น ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในมหาวิทยาลัยและอุตสาหกรรมขนาดเล็ก ในกรณีที่จำนวนผู้ใช้ปลายทางบนแพลตฟอร์มเครือข่ายเพิ่มขึ้น หากไม่มีการปรับปรุงเครือข่ายใดๆ ก็สามารถรองรับสถานการณ์การทำงานเดียวกันได้อย่างง่ายดาย

 

Layer 2 Switch แตกต่างจาก Layer 3 Switch อย่างไร

การทำงาน : Layer 2 Switch ใช้ MAC Address ในการส่งข้อมูล ส่วน Layer 3 Switch ใช้ IP Address และสามารถ Routing ข้อมูลได้
การใช้งาน : Layer 2 Switch ส่งข้อมูลใน VLAN เดียวกัน ส่วน Layer 3 Switch ส่งข้อมูลระหว่าง VLAN ต่าง ๆ
การประมวลผล : Layer 2 Switch ทำงานใน Data Link Layer ส่วน Layer 3 Switch ทำงานใน Network Layer และสามารถทำ Routing

 

การทำงานร่วมกันของ Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch

Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch สามารถทำงานร่วมกันในเครือข่ายขนาดใหญ่เพื่อให้การส่งข้อมูลมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น โดยการใช้ Layer 2 Switch สำหรับการส่งข้อมูลภายใน VLAN เดียว และ Layer 3 Switch สำหรับการ Routing ข้อมูลระหว่าง VLAN ในบางครั้งของการใช้งานเราก็สามารถใช้งาน Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch ในการทำงานร่วมกันได้ ดังเช่นตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่างของการใช้งาน Layer 3 Switch เพื่อทำ Inter-VLAN Routing โดย PC A ที่อยู่ใน Faculty VLAN ต้องการสื่อสารกับ PC B ที่อยู่ในอีก VLAN หนึ่ง ซึ่งอยู่ใน Staff VLAN ซึ่งอุปกรณ์ทั้ง 2 ตัวอยู่คนละวง VLAN กัน ทำให้ต้องใช้ Layer 3 Switch ทำการ Routing ข้อมูลจาก Host1 ไปยัง Host2

Layer 2 Switch จะทำหน้าที่ในส่วนของการเรียนรู้ Destination Address ของ Host ปลายทางจาก MAC Table หลังจากนั้น Layer 3 Switch จะทำหน้าที่ในการ Switching และ Routing ด้วย IP Address และ Subnet Mask โดยทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่าง VLAN ทั้ง 2 วงที่แตกต่างกัน โดยสิ่งที่ต้องทำก่อนยังคงเหมือนเดิม คือ อุปกรณ์ใน Layer 3 ยังคงต้องการรู้ MAC Address ของ PC B ผ่านทาง ARP Request Broadcast ไปยัง VLAN20  จากนั้นมันจะทำการบันทึก Destination MAC Address ที่เหมาะสมแล้วทำการ Forward Packet บน Layer 2 ต่อไป

ดังนั้น จึงสรุปได้ว่า Layer 2 Switch เหมาะสำหรับการส่งข้อมูลใน VLAN เดียวกัน ส่วน Layer 3 Switch เหมาะสำหรับการ Routing ข้อมูลระหว่าง VLAN ต่างๆ หากคุณกำลังมองหาวิธีการขยายเครือข่าย LAN หรือ VLAN ที่มีประสิทธิภาพสูง การใช้ Layer 3 Switch ร่วมกับ Layer 2 Switch จะช่วยให้เครือข่ายของคุณสามารถรองรับการใช้งานที่มากขึ้นได้

Success Network and Communication

Tel : 02-973-1966

Admin : 063-239-3569

E-mail : info@success-network.co.th