Herkömmliche Netzwerk-Switches arbeiten auf Layer 2 des OSI-Modells, während Netzwerk-Router auf Layer 3 arbeiten. Dies führt häufig zu Verwirrung über die Definition und den Zweck eines Layer 3-Switch (auch als Multilayer-Switch bezeichnet).
Ein Layer 3-Switch ist ein spezielles Hardwaregerät, das beim Netzwerk-Routing verwendet wird. Layer-3-Switches haben technisch gesehen viel mit herkömmlichen Routern zu tun, nicht nur im physischen Erscheinungsbild. Beide können dieselben Routing-Protokolle unterstützen, eingehende Pakete prüfen und auf der Grundlage der Quell- und Zieladressen dynamische Routing-Entscheidungen treffen.
Einer der Hauptvorteile eines Layer-3-Switches gegenüber einem Router liegt in der Art und Weise, wie Routingentscheidungen ausgeführt werden. Bei Switches der Schicht 3 ist die Netzwerklatenz weniger wahrscheinlich, da Pakete keine zusätzlichen Schritte durch einen Router durchführen müssen.
Zweck von Schicht 3 Switches
Layer-3-Switches wurden als Technologie zur Verbesserung der Netzwerkrouting-Leistung in großen lokalen Netzwerken (LANs) wie z. B. Unternehmens-Intranets konzipiert.
Der Hauptunterschied zwischen Layer 3 Switches und Routern liegt in den Hardware-Interna. Die Hardware in einem Layer-3-Switch kombiniert die von herkömmlichen Switches und Routern, wobei einige Software-Logik eines Routers durch integrierte Schaltungshardware ersetzt werden, um eine bessere Leistung für lokale Netzwerke zu bieten.
Da ein Layer-3-Switch für den Einsatz in Intranets konzipiert wurde, verfügt er normalerweise nicht über die WAN-Ports und Wide Area Network-Funktionen, die ein herkömmlicher Router immer hat.
Diese Switches werden am häufigsten verwendet, um das Routing zwischen virtuellen LANs (VLANs) zu unterstützen. Die Vorteile von Layer 3-Switches für VLANs sind:
- Reduzierung des Rundfunkverkehrs
- Vereinfachtes Sicherheitsmanagement
- Verbesserte Fehlerisolierung
Wie Layer 3 Switches funktionieren
Ein herkömmlicher Switch leitet den Verkehr zwischen seinen einzelnen physischen Ports dynamisch gemäß den physischen Adressen (MAC-Adressen) der verbundenen Geräte weiter. Switches der Schicht 3 verwenden diese Funktion zur Verwaltung des Datenverkehrs in einem LAN.
Sie erweitern dies auch, indem sie IP-Adressinformationen verwenden, um bei der Verwaltung des Datenverkehrs zwischen LANs Routingentscheidungen zu treffen. Im Gegensatz dazu verwenden Layer 4-Switches auch TCP- oder UDP-Portnummern.
Verwenden eines Layer 3-Switches mit VLANs
Jedes virtuelle LAN muss auf dem Switch eingegeben und einem Port zugeordnet werden. Routing-Parameter für jede VLAN-Schnittstelle müssen ebenfalls angegeben werden.
Einige Layer 3-Switches implementieren DHCP-Unterstützung, mit der IP-Adressen an Geräte in einem VLAN automatisch zugewiesen werden können. Alternativ kann ein externer DHCP-Server verwendet oder statische IP-Adressen separat konfiguriert werden.
Probleme mit Layer 3 Switches
Layer 3-Switches kosten mehr als herkömmliche Switches, jedoch weniger als herkömmliche Router. Das Konfigurieren und Verwalten dieser Switches und VLANs erfordert ebenfalls zusätzlichen Aufwand.
Die Anwendungen von Layer-3-Switches sind auf Intranet-Umgebungen mit ausreichend großen Einheiten-Subnetzen und Datenverkehr beschränkt. Heimnetzwerke haben normalerweise keine Verwendung für diese Geräte. Da Layer-3-Switches keine WAN-Funktionalität bieten, können sie Router nicht ersetzen.
Die Benennung dieser Switches beruht auf Konzepten im OSI-Modell, bei denen die Schicht 3 als Netzwerkschicht bezeichnet wird. Leider kann dieses theoretische Modell die praktischen Unterschiede zwischen Industrieprodukten nicht gut unterscheiden. Die Benennung hat auf dem Markt viel Verwirrung verursacht.
