ما هو الفرق بين المفاتيح الصناعية من الطبقة 2 والطبقة 3؟

يكمن الاختلاف الأساسي بين المحولات الصناعية من الطبقة 2 (L2) والطبقة 3 (L3) في وظائف وإمكانيات الشبكات، خاصة في كيفية التعامل مع نقل البيانات والتوجيه وتجزئة الشبكة. يعد فهم هذه الاختلافات أمرًا بالغ الأهمية عند تصميم شبكة صناعية أو صيانتها، حيث يمكن أن يؤثر اختيار نوع المحول المناسب بشكل كبير على أداء الشبكة وأمانها وقابلية التوسع. وفيما يلي وصف تفصيلي للاختلافات الرئيسية بين المحولات الصناعية من الطبقة 2 والطبقة 3:

1. نموذج الشبكات وطبقات OSI

تعمل كل من محولات الطبقة 2 والطبقة 3 بناءً على نموذج الاتصال البيني للأنظمة المفتوحة (OSI)، ولكنها تعمل في طبقات مختلفة:

مفاتيح الطبقة الثانية (طبقة ربط البيانات):

--- تعمل في الطبقة الثانية من نموذج OSI (طبقة ارتباط البيانات).

--- يقومون بإعادة توجيه البيانات بناءً على عناوين MAC.

--- الوظيفة الأساسية: التبديل، وهو ما يعني إعادة توجيه الحزم داخل شبكة محلية (أي داخل نفس مجال البث).

--- يستخدم لتوصيل أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار والمعدات الصناعية على نفس شبكة VLAN أو الشبكة الفرعية.

مفاتيح الطبقة الثالثة (طبقة الشبكة):

--- تعمل في الطبقة الثالثة من نموذج OSI (طبقة الشبكة).

--- إعادة توجيه البيانات بناءً على عناوين IP، بالإضافة إلى عناوين MAC.

--- الوظيفة الأساسية: التوجيه بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة، بالإضافة إلى التبديل داخل نفس الشبكة الفرعية.

--- فهي تجمع بين إمكانيات جهاز التوجيه (توجيه IP) والمحول (تبديل عنوان MAC).

2. الوظائف وحالات الاستخدام

المفاتيح الصناعية من الطبقة الثانية:

--- التبديل: تتعامل محولات L2 فقط مع حركة المرور داخل نفس مقطع الشبكة أو مجال البث (أي نفس شبكة VLAN أو الشبكة الفرعية). يقومون بإعادة توجيه الإطارات بناءً على عناوين MAC المخزنة في جدول عناوين MAC الخاص بهم. عند استلام إطار، يتحقق المحول من عنوان MAC الوجهة ويعيد توجيهه إلى المنفذ الصحيح.

--- حالة الاستخدام: تعتبر محولات L2 مثالية للشبكات البسيطة حيث تكون جميع الأجهزة جزءًا من نفس شبكة VLAN أو الشبكة الفرعية، كما هو الحال في الإعدادات الصناعية الصغيرة حيث لا توجد حاجة لتوجيه حركة المرور بين شبكات مختلفة. يتم استخدامها بشكل أساسي لتجميع حركة المرور في شبكات المنطقة المحلية (LAN).

--- مثال: في المصنع، قد يقوم محول L2 بتوصيل عدة أجهزة على خط إنتاج تكون جميعها جزءًا من نفس شبكة VLAN. فهو يقوم بإعادة توجيه البيانات بكفاءة بين هذه الأجهزة بناءً على عناوين MAC الخاصة بها، مما يسمح لها بالاتصال دون الحاجة إلى التوجيه.

--- القيود: لا تستطيع محولات L2 توجيه البيانات بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة. في حالة وجود شبكات VLAN متعددة في الشبكة، ستكون هناك حاجة إلى جهاز توجيه أو محول من الطبقة الثالثة لتسهيل الاتصال بينها.

المفاتيح الصناعية من الطبقة الثالثة:

--- التبديل والتوجيه: يمكن لمحولات L3 إجراء كل من التحويل (إعادة التوجيه استنادًا إلى عناوين MAC داخل نفس شبكة VLAN أو الشبكة الفرعية) والتوجيه (إعادة التوجيه استنادًا إلى عناوين IP بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة). لديهم جداول توجيه ويمكنهم اتخاذ القرارات بشأن أفضل مسار لإرسال الحزم بين الشبكات المختلفة، تمامًا مثل جهاز التوجيه.

--- حالة الاستخدام: تُستخدم محولات L3 في الشبكات الصناعية المعقدة أو الكبيرة حيث توجد شبكات VLAN أو شبكات فرعية متعددة، ويجب توجيه حركة المرور بين هذه المقاطع. إنها مثالية للبيئات التي تحتاج فيها إلى الاتصال بالشبكة المحلية والقدرة على إعادة توجيه حركة المرور بين أجزاء مختلفة من الشبكة.

--- مثال: في منشأة صناعية كبيرة بها أقسام متعددة (على سبيل المثال، الإنتاج ومراقبة الجودة والإدارة)، قد يكون كل قسم على شبكة محلية ظاهرية (VLAN) مختلفة. يسمح محول الطبقة الثالثة بالاتصال بين شبكات VLAN هذه عن طريق توجيه حركة المرور في طبقة الشبكة.

المزايا:

--- التوجيه بين شبكات VLAN: يمكن لمحولات L3 توجيه حركة المرور بين شبكات VLAN المختلفة دون الحاجة إلى جهاز توجيه خارجي، مما يقلل زمن الوصول ويبسط تصميم الشبكة.

--- تجزئة الشبكة: إنها توفر تجزئة وأمانًا أفضل للشبكة من خلال عزل حركة المرور بين قطاعات الشبكة المختلفة.

--- أداء: غالبًا ما تؤدي محولات L3 التوجيه بشكل أسرع من أجهزة التوجيه التقليدية لأنها تؤدي كلاً من التحويل والتوجيه في الأجهزة (بدلاً من البرامج)، مما يؤدي إلى تحسين الإنتاجية وتقليل تأخيرات الشبكة.

3. عنوان MAC مقابل إعادة توجيه عنوان IP

مفاتيح الطبقة الثانية:

--- استخدم عناوين MAC لإعادة توجيه الإطارات. يتعرف كل منفذ على المحول على عناوين MAC الخاصة بالأجهزة المتصلة به ويستخدم هذه المعلومات لإعادة توجيه الإطارات إلى الجهاز المناسب.

--- يتم اتخاذ قرارات إعادة التوجيه بناءً على رأس الطبقة الثانية، والذي يتضمن عناوين MAC الخاصة بأجهزة المصدر والوجهة.

مفاتيح الطبقة 3:

--- استخدم عناوين MAC للتبديل بين عناوين VLAN وعناوين IP للتوجيه بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة.

--- تقوم محولات L3 بفحص رأس الطبقة الثالثة (IP) لاتخاذ قرارات إعادة التوجيه بين الشبكات الفرعية المختلفة، تمامًا مثل جهاز التوجيه.

--- يحتفظون بجداول التوجيه لتحديد أفضل مسار لإعادة توجيه الحزم بناءً على وجهة IP.

4. دعم VLAN والتوجيه بين شبكات VLAN

مفاتيح الطبقة الثانية:

--- دعم شبكات VLAN (شبكات المنطقة المحلية الافتراضية)، مما يسمح بتجزئة الشبكة عن طريق فصل حركة المرور إلى شبكات VLAN مختلفة.

--- ومع ذلك، لا تستطيع محولات L2 إجراء التوجيه بين شبكات VLAN. للسماح بالاتصال بين شبكات VLAN المختلفة، تحتاج إلى جهاز توجيه خارجي أو محول من الطبقة الثالثة لتوجيه حركة المرور.

مفاتيح الطبقة 3:

--- لا يمكنه التعامل مع شبكات VLAN فحسب، بل يمكنه أيضًا توفير التوجيه بين شبكات VLAN، مما يسمح للأجهزة الموجودة في شبكات VLAN المختلفة بالتواصل مع بعضها البعض.

--- يؤدي ذلك إلى تقليل الحاجة إلى جهاز توجيه منفصل، مما يؤدي إلى تبسيط بنية الشبكة وتقليل زمن الوصول نظرًا لأن التوجيه يتم داخليًا بواسطة المحول.

--- مثال: يمكن للأجهزة الموجودة على VLAN 10 وVLAN 20 التواصل مع بعضها البعض من خلال محول الطبقة 3، دون الحاجة إلى جهاز توجيه خارجي.

5. قابلية تطوير الشبكة وتصميمها

مفاتيح الطبقة الثانية:

--- مثالي لتصميمات الشبكات المسطحة، حيث تكون جميع الأجهزة جزءًا من شبكة VLAN أو شبكة فرعية واحدة.

--- يتم استخدامها في الشبكات المحلية الصغيرة أو كمفاتيح وصول في الشبكات الأكبر.

--- محدودة في قابلية التوسع نظرًا لعدم قدرتها على توجيه حركة المرور بين شبكات فرعية أو شبكات VLAN مختلفة.

مفاتيح الطبقة 3:

--- مناسب لتصميمات الشبكات الهرمية أو المعقدة التي تتطلب التوجيه بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية متعددة.

--- توفير المزيد من قابلية التوسع لأنها تسمح بتقسيم الشبكة إلى مجالات بث مختلفة، وتحسين الأداء والأمان والإدارة.

--- غالبًا ما تستخدم كمحولات أساسية في الشبكات الصناعية، حيث تتعامل مع حركة المرور المحلية والتوجيه بين قطاعات الشبكة المختلفة.

6. الأمن والسيطرة

مفاتيح الطبقة الثانية:

--- محدودة من حيث ميزات الأمان مقارنة بمحولات الطبقة الثالثة. إنهم يعتمدون بشكل أساسي على التصفية المستندة إلى MAC وتجزئة VLAN للتحكم في حركة المرور.

مفاتيح الطبقة 3:

--- تقديم المزيد من ميزات الأمان المتقدمة، بما في ذلك القدرة على التحكم في حركة المرور بناءً على عناوين IP.

--- دعم قوائم التحكم في الوصول (ACLs)، والتي يمكنها تصفية حركة المرور على مستوى الطبقة الثالثة (على سبيل المثال، بناءً على عناوين IP والبروتوكولات والمنافذ).

--- يمنح هذا مسؤولي الشبكة تحكمًا أكثر تفصيلاً في الأجهزة والمستخدمين الذين يمكنهم الوصول إلى أجزاء مختلفة من الشبكة.

7. اعتبارات الأداء

مفاتيح الطبقة الثانية:

--- توفر عادةً تحويلاً عالي السرعة في طبقة ارتباط البيانات، مما يجعلها فعالة في التعامل مع حركة المرور المحلية داخل نفس شبكة VLAN.

--- إذا كان التوجيه مطلوبًا، فيجب أن تمر حركة المرور عبر جهاز توجيه خارجي، مما قد يتسبب في زمن انتقال إضافي.

مفاتيح الطبقة 3:

--- توفير إمكانات التحويل والتوجيه عالية السرعة.

--- يتم التوجيه بسرعات الأجهزة (باستخدام ASICs — الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات)، والتي تكون بشكل عام أسرع من أجهزة التوجيه التقليدية التي تقوم بالتوجيه على مستوى البرنامج.

--- يعمل هذا على تحسين الأداء عند التوجيه بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة في الشبكات الصناعية الكبيرة.

8. فروق التكلفة

مفاتيح الطبقة الثانية:

--- أقل تكلفة مقارنة بمحولات الطبقة الثالثة، مما يجعلها مناسبة للشبكات الصغيرة أو حالات الاستخدام المحددة حيث لا تكون هناك حاجة إلى التوجيه.

مفاتيح الطبقة 3:

--- أكثر تكلفة بشكل عام نظرًا لقدرات التوجيه المتقدمة الخاصة بها، ولكنها توفر قيمة أفضل على المدى الطويل في الشبكات الصناعية المعقدة وواسعة النطاق حيث يلزم التوجيه بين شبكات VLAN والميزات المتقدمة.

خاتمة

باختصار، يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المحولات الصناعية من الطبقة الثانية والطبقة الثالثة في القدرة على توجيه حركة المرور بين الشبكات المختلفة:

--- تعمل محولات الطبقة الثانية في طبقة ارتباط البيانات، مع التركيز على تبديل البيانات داخل نفس الشبكة باستخدام عناوين MAC. إنها مثالية للشبكات البسيطة أو المحلية حيث تكون الأجهزة على نفس شبكة VLAN أو الشبكة الفرعية.

--- تعمل محولات الطبقة الثالثة في كل من طبقة ارتباط البيانات وطبقة الشبكة، وهي قادرة على التبديل داخل الشبكة والتوجيه بين شبكات VLAN أو شبكات فرعية مختلفة باستخدام عناوين IP. وهي مناسبة للشبكات الأكثر تعقيدًا التي تتطلب إمكانات التحويل والتوجيه، مما يجعلها مثالية للبيئات الصناعية الكبيرة التي تحتاج إلى قابلية التوسع والأمان وإدارة حركة مرور البيانات بكفاءة.

يعتمد الاختيار بين محولات الطبقة الثانية والطبقة الثالثة على الحجم والتعقيد والمتطلبات المحددة لشبكتك الصناعية.