ก่อนที่เราจะมาทำความรู้จักกันว่า Layer 2 Switch กับ Layer 3 Switch คืออะไร แตกต่างจากกันอย่างไรนั้น เราต้องทำความเข้าใจกันก่อนว่า Switch คืออะไร หน้าที่หลักของ Switch เป็นเช่นไร และใช้ทำงานอย่างไร
Switch คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบเครือข่ายแบบมีสายต่อสัญญาณในเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นโดยใช้สายแลนแบบอีเทอร์เน็ต (Ethernet) เป็นตัวกลางในการส่ง-รับข้อมูล ซึ่งสวิตช์ช่วยให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อแต่ละเครื่องสามารถดำเนินการทำงานในระบบเครือข่ายได้เสถียรสูงและแจกจ่ายสัญญาณให้กับอุปกรณ์ต่างๆที่อยู่ในอาณาเขตเครือข่ายอย่างทั่วถึง สวิตซ์สามารถรับและส่งสัญญาณปลายทางแบบหลากหลายสายได้อย่างรวดเร็ว อีกทั้งสวิตช์ช่วยป้องกันการรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์สองเครื่องจากการขัดขวางอุปกรณ์อื่นๆ ในเครือข่ายเดียวกันเพื่อป้องกันข้อมูลส่วนตัวของผู้ใช้รั่วไหลไปในเครือข่ายเน็ตเวิร์คนอก
หน้าที่หลักของ Switch คือ เป็นเครื่องมือที่คอยเชื่อมเป็นสะพานการรับส่งข้อมูลให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยกัน ตั้งแต่สองเครื่องเป็นต้นไป อีกทั้งสวิตซ์เป็นเครืองมือที่ช่วยเบิกเส้นทางเพื่อเพิ่มจำนวนอุปกรณ์ที่อยู่ภายในเครือข่ายสัญญาณให้เข้ารองรับเข้าถึงระบบอินเทอร์เน็ตมากขึ้น ตัวสวิตซ์เองเปรียบเสมือนประตูที่คอยเปิดและปิดเพื่อประมวลสัญญาณแต่ละเครือข่ายให้สามารถเข้าถึงกับอุปกรณ์รับสัญญาณปลายทางได้อย่างปลอดภัย
Switch จะมีหลักการทำงานก็คือ การส่งข้อมูลจาก Port อันนึงไปยังปลายทางที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้น ข้อมูลนั้นจะไม่ถูกส่งออกไปยัง Port อื่นๆ ยกเว้นมีความจำเป็นในบางกรณี เช่น ข้อมูลที่ส่งกันไม่มีผู้รับที่เชื่อมต่ออยู่ใน Switch ของตัวเอง หรือ ข้อมูลที่ต้องส่งนั้น เป็นข้อมูลที่ต้องส่งออกไปในลักษณะของ Broadcast หรือ Multicast โดยหลักการในการส่งต่อข้อมูลของ Switch นั้น จะพิจารณาพวก Mac Address เป็นหลัก การที่ Port ใดๆ จะส่งข้อมูลถึงกันนั้น Switch ก็จะทำการตรวจสอบ Mac Address ของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกันอยู่ และมีการทำ Table เอาไว้เพื่อเก็บข้อมูลเหล่านี้ และเมื่อเวลามีการส่งข้อมูลระหว่างกันก็จะเอา Mac Addres ปลายทาง ที่อยู่ในส่วน Header ของ Frame มาเทียบกับตารางที่ตัวเองมีอยู่ซึ่งถ้าหากว่า มีข้อมูล Mac Address อันนั้นอยู่ในตาราง และได้มีการบันทึกเอาไว้ว่าเป็นของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่กับ Port ไหน Switch ก็จะทำการส่งข้อมูลไปยัง Port นั้นทันที
หลังจากที่เรารู้จักกับ Switch กันแล้ว ต่อไปเราจะมาทำความรู้จักกับ Switch แบบ Layer 2 และ Layer 3 กันว่าคืออะไร และเราจะไปทำการเปรียบเทียบกันว่า Layer 2 Switch แตกต่างจาก Layer 3 Switch อย่างไร
Layer 2 Switch คือ
Layer 2 Switch คือ switch ที่มีการทำงานในการ ส่งต่อข้อมูล ใน OSI Model Layer 2 หรือในระดับของ Data Link Layer ซึ่งจะมีหลักในการพิจารณ์ในการส่งข้อมูล โดยดูจาก MAC Address เป็นหลัก และส่งข้อมูลออกมาในลักษณะของ Frame ข้อมูลนั้นจะส่งจาก Port นึงไปยังอีก Port แต่ก็มีบ้างที่จะทำการส่งข้อมูลโดยกระจายออกไปยังทุก Port การส่งข้อมูลแบบนี้ทำให้มีความปลอดภัยในระดับนึง และลดความคับคั่งของการสื่อสารในเครือข่าย
เนื่องจากการที่ Layer 2 Switch ทำงานบน Layer 2 ของ OSI model ซึ่งตัว packet จะถูกส่งไปที่พอร์ทของตัว Switch โดยอ้างอิงจาก destination MAC Address เป็นหลัก ดังนั้นอุปกรณ์ที่อยุ่บน Segment ของ Layer 2 เดียวกันจะไม่จำเป็นต้องทำการ Routing เพื่อเข้าถึงอุปกรณ์แต่ละตัว แต่จะทำการค้นหา Destination MAC address ด้วยวิธีที่เรียกว่า Address Resolution Protocol (ARP) ซึ่งแสดงได้ดังนี้
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
- Layer 2 Switch ทำหน้าที่เป็นสะพานเครือข่ายที่เชื่อมโยงอุปกรณ์ปลายทางต่างๆ ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์บนแพลตฟอร์มเดียว พวกเขาสามารถส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพจากต้นทางไปยังปลายทางในเครือข่าย LAN
- Layer 2 Switch ทำหน้าที่สลับเพื่อจัดเรียงเฟรมข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทางปลายทางใหม่โดยการเรียนรู้ที่อยู่ MAC ของโหนดปลายทางจากตารางที่อยู่ของสวิตช์
- ตารางที่อยู่ของ MAC Address จัดเตรียมที่อยู่เฉพาะของอุปกรณ์แต่ละเครื่องในLayer 2 บนพื้นฐานของที่สามารถระบุอุปกรณ์ปลายทางและโหนดที่จะส่งข้อมูลได้
- Layer 2 Switch จะแยกเครือข่าย LAN ที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ออกเป็นเครือข่าย VLAN ขนาดเล็ก
- ด้วยการกำหนดค่า VLAN หลายตัวภายในเครือข่าย LAN ขนาดใหญ่ การสลับจะเร็วขึ้นเนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อทางกายภาพ
การใช้งาน Layer 2 Switch
การใช้งาน Layer 2 Switch ทำให้เราสามารถส่งเฟรมข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทางที่ตั้งอยู่ใน VLAN เดียวกันได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องเชื่อมต่อทางกายภาพหรืออยู่ที่ตำแหน่งเดียวกัน
ดังนั้นเซิร์ฟเวอร์ของบริษัทซอฟต์แวร์ จึงสามารถจัดวางไว้ที่ศูนย์กลางตำแหน่งเดียวได้ และถึงแม้มีไคลเอนต์ที่กระจัดกระจายไปยังตำแหน่งอื่นๆ ก็สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องเสียเวลา จึงช่วยประหยัดต้นทุนและเวลาของเซิร์ฟเวอร์ นอกจากนี้แต่ละองค์กรยังสามารถทำการสื่อสารภายในได้โดยการกำหนดค่าโฮสต์บน VLAN เดียวกันของระบบเครือข่าย โดยไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต
Layer 3 Switch คือ
Layer 3 Switch เป็น Switch ที่สามารถทำงานเพิ่มเติมในส่วนของ Routing Function ได้ โดยอุปกรณ์ฝั่ง Client นั้นต้องทำการระบุ Default Gateway ด้วยเพื่อให้การทำงานฝั่ง Layer 3 สามารถส่งข้อมูลไปยัง Subnet อื่นได้ เมื่ออุปกรณ์ฝั่งหนึ่งต้องการส่งข้อมูลไปยังอีก Subnet หนึ่งนั้น Destination MAC address ใน Packet จะเป็นของ Default Gateway ซึ่งเป็น Packet ในส่วนของ Layer 2 และจากนั้นก็จะทำขั้นตอนการ Route Traffic ด้วยปลายทางที่เหมาะสมด้วย Routing Table บน Layer 3 ต่อไป
Layer 3 Switch นั้นจะทำงานที่ Layer 3 ของโมเดลอ้างอิง OSI และดำเนินการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตข้อมูลโดยใช้ที่อยู่ IP มีความเร็วในการสลับเร็วกว่า Layer 2 Switch เนื่องจากทำการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตข้อมูลโดยไม่ต้องใช้ฮ็อพเพิ่มเติม จึงนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น การทำงานของเทคนิคการกำหนดเส้นทางนี้ใน Layer 3 Switch จึงถูกนำมาใช้สำหรับการสร้างเครือข่ายของเครือข่ายภายใน
คุณสมบัติของ Layer 3 Switch
- Layer 3 Switch มีดำเนินการกำหนดเส้นทางแบบคงที่เพื่อถ่ายโอนข้อมูลระหว่าง VLAN ที่แตกต่างกัน ในขณะที่ Layer 2 Switch สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเครือข่ายของ VLAN เดียวกันเท่านั้น
- Layer 3 Switch มีการดำเนินการกำหนดเส้นทางแบบไดนามิกในลักษณะเดียวกับที่ Router ดำเนินการ เทคนิคการกำหนดเส้นทางแบบไดนามิกนี้ช่วยให้สวิตช์ดำเนินการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตที่เหมาะสมที่สุด โดยจัดเตรียมชุดของหลายเส้นทางตามสถานการณ์แบบเรียลไทม์ของเครือข่ายเพื่อส่งแพ็กเก็ตข้อมูล เพื่อให้สวิตช์สามารถเลือกเส้นทางที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตข้อมูล เทคนิคการกำหนดเส้นทางยอดนิยม ได้แก่ RIP และ OSPF
- Layer 3 Switch มีความสามารถในการรับรู้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับที่อยู่ IP ซึ่งมุ่งหน้าไปยัง Switch เกี่ยวกับการรับส่งข้อมูล
- Layer 3 Switch มีความสามารถในการปรับใช้การจัดหมวดหมู่ QoS โดยขึ้นอยู่กับเครือข่ายย่อยหรือการติดแท็กการรับส่งข้อมูล VLAN แทนการกำหนดค่าพอร์ตสวิตช์ด้วยตนเอง
- Layer 3 Switch ให้เส้นทางที่มีความปลอดภัยสูงสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล ดังนั้นจึงมีการนำไปใช้ในกรณีที่ความปลอดภัยของข้อมูลถือเป็นเรื่องสำคัญ
- Layer 3 Switch 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 3 Switch มีทักษะในการปลดภาระเราเตอร์ที่โอเวอร์โหลด ซึ่งสามารถทำได้โดยการกำหนดค่า Layer 3 Switch โดยแต่ละตัวมีเราเตอร์หลักในสถานการณ์เครือข่ายบริเวณกว้าง เพื่อให้สวิตช์สามารถจัดการการกำหนดเส้นทาง VLAN ระดับท้องถิ่นทั้งหมดได้เมื่อปฏิบัติตามสถานการณ์ประเภทข้างต้น ประสิทธิภาพการทำงานของเราเตอร์จะดีขึ้น และสามารถใช้งานได้โดยเฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อทางไกล (WAN) และการส่งข้อมูล
Layer 3 Switch มีความชาญฉลาดพอที่จะจัดการและจัดการการกำหนดเส้นทางและการควบคุมการรับส่งข้อมูลของเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์ปลายทางที่เชื่อมต่อภายในเครื่องโดยใช้แบนด์วิธสูง ดังนั้น โดยทั่วไปบริษัทต่างๆ จะใช้ Layer 3 Switch เพื่อเชื่อมต่อเซิร์ฟเวอร์การตรวจสอบและโหนดโฮสต์ในศูนย์กลาง NOC ใดๆ ของระบบย่อยซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่
Layer 2 Switch แตกต่างจาก Layer 3 Switch อย่างไร
โดยสรุปแล้ว Layer 2 Switch แตกต่างจาก Layer 3 Switch คือ ในส่วนของ Layer 2 Switch นั้น จะทำงานใน Layer 2 โดยจะดูจาก MAC Address เป็นหลัก ทำการส่งข้อมูลออกมาในลักษณะของ Frame ข้อมูล และทำการส่งข้อมูลจาก Port นึงไปยังอีก Port แต่ส่วน Layer 3 Switch นั้น จะทำงานได้ทั้งในส่วนของ Layer 2 และ Layer 3 คือ มีการเพิ่มเติมความสามารถในเรื่องของการ Routing ข้อมูล ที่ทำงานอยู่ใน Layer 3 ซึ่งช่วยทำให้ความเร็วในการสลับข้อมูลเร็วกว่า Layer 2 Switch จึงทำให้ใช้งาน Switch ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นนั้นเอง
การทำงานร่วมกันของ Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch
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
นี่เป็นหนึ่งในตัวอย่างการใช้งาน Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch ในการทำหน้าที่ประสานข้อมูลระหว่างวง VLAN ซึ่งทำให้เราเห็นถึงการใช้งานร่วมกันของ Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch ที่เหมาะในการนำไปขยายระบบให้มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขี้น
จากบนความข้างต้น ทุกคนคงรู้กันแล้วถึงความต่างของ Layer 2 Switch และ Layer 3 Switch กันแล้ว รวมถึงการใช้งานร่วมกันของทั้ง 2 Switch อีกด้วย ถ้าคุณเห็นถึงประโยชน์ต่างๆของการใช้งาน Switch และคุณต้องการที่จะเลือกซื้อ Layer 2 Switch หรือ Layer 3 Switch ที่มีคุณภาพดี มีให้เลือกหลากหลายตามความต้องการใช้งานของคุณ คุณสามารถสามารถติดต่อเราเพื่อขอรายละเอียดเพิ่มเติม หรือขอคำปรึกษาฟรีๆ ได้ที่
Success Network and Communication
Tel : 02-973-1966
Admin : 063-239-3569
E-mail : info@success-network.co.th