ما الفرق بين المحولات المُدارة من الطبقة الثانية والمحولات المُدارة من الطبقة الثالثة؟

مفتاح الطبقة الثانية: تعمل محولات الطبقة الثانية في الطبقة الثانية (طبقة ربط البيانات) من نموذج OSI، حيث تقوم بتحديد معلومات عناوين MAC في حزم البيانات، وإعادة توجيهها بناءً على هذه العناوين، وتسجيلها مع المنافذ المقابلة لها في جدول عناوين داخلي. لذا، تتطلب محولات الطبقة الثانية قدرات قوية في التعرف على البيانات وإعادة توجيهها.

يعتمد مفتاح الطبقة الثانية على المعلومات الموجودة في طبقة الربط (مثل عناوين MAC) لإتمام تبادل البيانات بسرعة الخط بين المنافذ المختلفة. تشمل وظائفه الرئيسية العنونة الفيزيائية، والتحقق من الأخطاء، وتسلسل الإطارات، والتحكم في تدفق البيانات. لا تتميز مفاتيح سطح المكتب عادةً بمستوى عالٍ من التعقيد الوظيفي، وتقع في أسفل الشبكة، لذا فهي لا تحتاج إلا إلى توفير وظائف ربط البيانات الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لبعض مفاتيح الطبقة الثانية على مستوى المؤسسات تنفيذ VLAN، وترحيل DHCP، وجودة الخدمة (QoS)، وأمان المنافذ، ونسخ المنافذ، ووظائف أخرى.

عندما يستقبل المحول حزمة بيانات من منفذ معين، فإنه يقرأ أولاً عنوان MAC المصدر في رأس الحزمة، ليعرف المنفذ الذي يتصل به الجهاز ذو عنوان MAC المصدر. ثم يقرأ عنوان MAC الوجهة من رأس الحزمة ويبحث عن المنفذ المقابل في جدول العناوين. بعد ذلك، ينسخ حزمة البيانات مباشرةً إلى المنفذ المقابل لعنوان MAC الوجهة في الجدول. إذا لم يُعثر على المنفذ المقابل في الجدول، تُبث الحزمة إلى جميع المنافذ. وعندما يستجيب الجهاز الوجهة للجهاز المصدر، يستطيع المحول معرفة المنفذ المقابل لعنوان MAC الوجهة، وبالتالي لن يحتاج إلى بث الحزمة إلى جميع المنافذ عند إرسال البيانات في المرة القادمة.

مفتاح الطبقة الثالثة: يُعدّ محوّل الطبقة الثالثة نوعًا خاصًا من أجهزة التوجيه، يتميّز بأداء تحويل عالي وتكلفة منخفضة. تعمل تقنية التحويل التقليدية على الطبقة الثانية من نموذج OSI القياسي للشبكات - طبقة ربط البيانات، بينما صُمّمت محوّلات الطبقة الثالثة لبروتوكول الإنترنت (IP)، بواجهات بسيطة وقدرات معالجة حزم قوية على مستوى الطبقة الثانية. يمكنها العمل على مستوى الطبقة الثالثة من البروتوكول لاستبدال وظائف أجهزة التوجيه التقليدية أو إكمالها جزئيًا، مع الحفاظ على سرعة تحويل تقارب سرعة الطبقة الثانية، وبأسعار معقولة نسبيًا.

مبدأ عمل مفتاح الطبقة الثانية: عندما يستقبل المحوّل حزمة بيانات من منفذ معين، يقرأ أولًا عنوان MAC المصدر في رأس الحزمة، ليعرف المنفذ الذي يتصل به الجهاز ذو عنوان MAC المصدر. ثم يقرأ عنوان MAC الوجهة من رأس الحزمة ويبحث عن المنفذ المقابل في جدول العناوين. بعد ذلك، ينسخ حزمة البيانات مباشرةً إلى المنفذ المقابل لعنوان MAC الوجهة في الجدول. إذا لم يُعثر على المنفذ المقابل في الجدول، تُبث الحزمة إلى جميع المنافذ. وعندما يستجيب الجهاز الوجهة للجهاز المصدر، يستطيع المحوّل معرفة المنفذ المقابل لعنوان MAC الوجهة، وبالتالي لن يحتاج إلى بث الحزمة إلى جميع المنافذ عند إرسال البيانات في المرة القادمة.

مبدأ عمل مفتاح الطبقة الثالثة: بشكل عام، تُقسّم الشبكات المحلية الكبيرة إلى شبكات أصغر بناءً على عوامل وظيفية أو جغرافية. عادةً ما تُربط الشبكات المحلية عبر أجهزة التوجيه، مما يُتيح استخدام تقنية الشبكات المحلية الافتراضية (VLAN) على نطاق واسع. مع ذلك، فإن قدرة التوجيه في أجهزة التوجيه التقليدية ضعيفة للغاية. فاستخدام أجهزة التوجيه فقط للوصول بين الشبكات محدود من حيث عدد المنافذ وبطيء في سرعة التوجيه، مما يُحدّ من حجم الشبكة وسرعة الوصول إليها. أما استخدام منافذ جيجابت أو 100 ميجابت في الثانية على مُبدّل الطبقة الثالثة لربط الشبكات الفرعية أو الشبكات المحلية الافتراضية المختلفة، فيُحلّ مشكلة الاعتماد على أجهزة التوجيه للاتصال بين الشبكات الفرعية بعد تقسيمها، مع الحفاظ على الأداء الأمثل.

الفرق بين محولات الطبقة 3 ومحولات الطبقة 2 هو أن محولات الطبقة 3 تعمل في الطبقة الثالثة (طبقة الشبكة) من نموذج OSI، بينما تعمل محولات الطبقة 2 في الطبقة الثانية (طبقة ربط البيانات) من نموذج OSI.

تستطيع محولات الطبقة الثانية التعرف على معلومات عنوان MAC في حزم البيانات، وإعادة توجيهها بناءً على هذا العنوان، وتسجيل هذه العناوين والمنافذ المقابلة لها في جدول عناوين داخلي. أما تقنية تحويل الطبقة الثالثة، فهي إضافة تقنية إعادة توجيه الطبقة الثالثة إلى تقنية تحويل الطبقة الثانية لتحقيق سرعة عالية في إعادة توجيه الحزم وتسريع تبادل البيانات داخل الشبكات المحلية الكبيرة.

يرغب الجهاز (أ) في إرسال بيانات إلى الجهاز (ب). إذا كان عنوان IP الوجهة معروفًا، يستخدم (أ) قناع الشبكة الفرعية للحصول على عنوان الشبكة، ويحدد ما إذا كان عنوان IP الوجهة يقع في نفس شريحة الشبكة. إذا كانا في نفس شريحة الشبكة، ولكنهما لا يعرفان عنوان MAC المطلوب لإعادة توجيه البيانات، يرسل (أ) طلبًا، ويرد (ب) بعنوان MAC الخاص به. يستخدم (أ) عنوان MAC هذا لتغليف حزمة البيانات، ثم يرسلها إلى المحول. يستخدم المحول وحدة تحويل من الطبقة الثانية للبحث في جدول عناوين MAC، ثم يعيد توجيه حزمة البيانات إلى المنفذ المناسب.

إذا لم يكن عنوان IP الوجهة ضمن نفس شريحة الشبكة، ولم يكن هناك إدخال عنوان MAC مطابق في سجل بيانات التدفق، فسيتم إرسال أول حزمة بيانات عادية إلى بوابة افتراضية تابعة لوحدة توجيه الطبقة الثالثة. تستقبل وحدة الطبقة الثالثة هذه الحزمة، وتستعلم من جدول التوجيه لتحديد المسار إلى الجهاز B، ثم يقوم محول الطبقة الثالثة بدور التوجيه وإعادة التوجيه. بعد إنشاء العلاقة بين عناوين MAC ومنافذ إعادة التوجيه للجهازين A وB، تُسلّم البيانات اللاحقة من A إلى B مباشرةً إلى وحدة تحويل الطبقة الثانية لإتمام العملية. يُشار إلى هذه العملية عادةً باسم "إعادة توجيه متعددة لكل مسار".