أصبحت بيئات الشبكات اليوم متشابكة للغاية لدرجة أن مفاتيح الطبقة 3 توفر الواجهة المطلوبة، وتجمع بين ميزات المفاتيح وأجهزة التوجيه التقليدية. تسعى هذه المقالة إلى تحليل ميزات مفاتيح الطبقة 3 ومقارنتها بمفاتيح وأجهزة توجيه الطبقة 2. أهداف القراء هي فهم كيفية استخدام هذه الأجهزة داخل الشبكة، وما هي الفوائد التي تعود من حيث الكفاءة والمرونة، وفي أي ظروف يمكن أن يكون استخدام مفتاح الطبقة 3 مفيدًا. مع اتساع قيود الشبكات الأساسية، يستمر ارتفاع متطلبات محترفي الشبكات للحصول على المعرفة المناسبة بمفاتيح الطبقة 3. ما هي وظيفة مفتاح الطبقة 3
كيف يعمل مفتاح الطبقة 3 هذا؟
من خلال الجمع بين ميزات المحولات والموجهات، يعمل محول الطبقة 3 بكفاءة أكبر في إعادة توجيه حزم البيانات في قطاعات الشبكة المختلفة لأنه يمكنه إجراء التوجيه بينها. ويمكنه أيضًا العثور على أفضل مسار للبيانات باستخدام المعلومات من الطبقة 3 من نموذج مرجع OSI. بينما تُستخدم محولات الطبقة 2 لنقل إطارات البيانات واستخدام عناوين MAC فقط للأجهزة الوجهة، يمكن لمفاتيح الطبقة الثالثة إرسال حزمة إلى أي شبكة باستخدام عنوان IP الخاص بها وبالتالي إجراء التوجيه دون جهاز توجيه. تساعد هذه المرونة التي تتمتع بها أجهزة الكمبيوتر الصغيرة في اتخاذ قرارات توجيه سريعة ومناسبة والتحكم في تدفق البيانات داخل الشبكة وخارجها. وبالتالي، فهي مثالية في أنظمة الشبكات المعقدة الحديثة حيث تكون الاتصال والسرعة أمرًا بالغ الأهمية.
ما هي الأهمية التشغيلية لمحول الطبقة 3؟
يعد مفتاح الطبقة 3 جهازًا متقدمًا يقوم بالتوجيه عالي السرعة ويحسن نقل البيانات بين اتصالات الشبكة. كما يوفر التبديل بين الطبقة 2 والطبقة الثالثة، مما يمكنه من حمل الحزم الموجهة عبر عنوان IP مع الاحتفاظ بتوجيه عنوان MAC ضمن سرعة الطبقة الثانية. يتيح هذا التقارب تنفيذ وظائف التوجيه بسرعة تصل إلى 850 مليون حزمة، مما يحسن كفاءة الشبكة بشكل كبير. علاوة على ذلك، تسهل مفاتيح الطبقة 3 أيضًا شبكات VLAN والتوجيه بين شبكات VLAN وتنفيذ بعض سياسات الأمان التي ستساعد في الإدارة السليمة ونمو الشبكة. تبرر بعض هذه الميزات استخدام مفاتيح الطبقة 3 في أماكن مثل مراكز البيانات وأسواق المؤسسات الكبيرة حيث يكون الجمع بين سرعة التبديل والتوجيه مطلوبًا لتحقيق الكفاءة.
لماذا يجب علينا استخدام مفاتيح الطبقة 3 بدلاً من أجهزة التوجيه؟
بالمقارنة مع أجهزة التوجيه القياسية، فإن مفاتيح الطبقة 3 تقدم العديد من المزايا، وخاصة من حيث السرعة والكفاءة. فهي تقوم بعمليات التوجيه بكفاءة مثل جهاز التوجيه ولكن بسرعة المفتاح. وهذا يؤدي إلى معالجة أسرع للبيانات ووقت استجابة أقل لمهام التبديل والتوجيه للتطبيقات الداخلية. كما تعد مفاتيح الطبقة 3 الحديثة مثالية للبيئات التي تجري حجمًا كبيرًا من حركة البيانات ويمكنها تقديم إنتاجية وسعات أعلى. كما أنها توفر وظائف الإدارة مثل شبكات VLAN والتبديل من الطبقة 2، والتي تساعد في تحسين إدارة الشبكة من حيث التجزئة وتدفق حركة المرور. وبالتالي، فهي مفيدة للغاية في شبكات المؤسسات التي تؤدي الكثير من سرعات نقل البيانات والأداء العالي دون فقدان قدرات التحكم المنطقي التي توفرها أجهزة التوجيه.
كيف تتم مقارنة مفاتيح الطبقة 3 بمفاتيح الطبقة 2؟
ما هو مفتاح الطبقة الثانية، وما هو مفتاح الطبقة الثالثة؟
تعمل مفاتيح الطبقة 2 على مستوى رابط البيانات وتقتصر على تبديل إطارات البيانات عن طريق عناوين MAC ضمن نفس شبكة VLAN. ولا يمكنها توجيه حركة المرور إلى شبكات VLAN أو شبكات مختلفة، مما يجعل استخدامها ذا صلة فقط بأقسام الشبكة المحلية. من ناحية أخرى، تعمل مفاتيح الطبقة 3 على مستوى الشبكة وتدمج وظائف مفتاح الطبقة 2 وأجهزة التوجيه. وهذا يسمح لحركة المرور التي تمر عبر مفاتيح الطبقة 3 بالانتقال من جزء شبكة إلى آخر حيث يُسمح بالتوجيه بين شبكات VLAN. وبالتالي، "توفر المفاتيح XNUMX مزيدًا من التحكم والمرونة وهي الأنسب للأماكن التي تحتاج إلى التحكم الأمثل في حركة المرور كما أنها قابلة للتطوير".
ما هي طبقة الشبكة التي يجب عليك استخدامها: الطبقة 2 أم الطبقة 3؟
تميل مفاتيح الطبقة 2 والطبقة 2 إلى الاستخدام في إعدادات الشبكة، وهو عامل يجب الاسترشاد به في هذه الحالة.) مفاتيح الطبقة 3 مفيدة بشكل أساسي في تكوينات الشبكة الأساسية حيث يلزم إعادة توجيه البيانات إلى شبكة VLAN واحدة فقط، ولا يتم إجراء أي معالجة تقريبًا. وهي مناسبة تمامًا للمواقف البسيطة حيث تكون التكلفة المنخفضة وسهولة الاستخدام أمرًا بالغ الأهمية لأنها تدير حركة المرور على الشبكة الداخلية فقط دون تكلفة توجيه. في هذا الصدد، يمكن استخدام مفاتيح الطبقة XNUMX في هياكل الشبكة المعقدة التي تتطلب إجراء التوجيه والتوجيه عبر شبكات VLAN وتبديل البيانات عبر أقسام مختلفة من الشبكات بسرعة. تتميز هذه المفاتيح بقدرات توجيه أكبر وميزات إدارة حركة مرور متقدمة، مما يتيح استخدامها لتغطية الشبكة على مستوى المؤسسة.
كيف تعمل مفاتيح الطبقة 3 على تعزيز أداء الشبكات؟
ما هو دور جهاز الطبقة 3 في التعامل مع شبكات VLAN وعناوين IP؟
يتعامل جهاز الطبقة 3 مع شبكات VLAN وعناوين IP باستخدام التوجيه لتمكين الاتصال بين شبكات VLAN المختلفة. يتم تخصيص شبكة فرعية IP فريدة لكل شبكة VLAN، ويتم التوجيه بواسطة أجهزة الطبقة الثالثة الأخرى لتسهيل الاتصال بين الأجهزة الموجودة في شبكات VLAN مختلفة. قم بنفس الإجراء كما في القاعدة 1 أعلاه. يخزن الجهاز جدولاً يسجل عناوين IP والشبكات الفرعية المرتبطة للسماح له بإعادة توجيه حركة المرور بين شبكات VLAN وهذه الشبكات الفرعية بمساعدة عناوين IP الوجهة. يضمن القيد عدم إهدار الموارد المتاحة من خلال إساءة استخدام الشبكة الفرعية والممارسات غير السليمة حيث لا تخرج البثوث التي لا تنتمي إلى شبكة VLAN معينة خارج حدودها في الشبكة.
هل يمكن للتوجيه من خلال الطبقة الثالثة تحسين أداء الشبكة المحلية (LAN)؟
لتحسين الكفاءة، توفر عوامل التوجيه في الطبقة 3 تحسينًا للشبكة من خلال السماح باتصالات سلسة بين شبكات VLAN وتقليل عمليات البث. وتوسعًا لسبب توفير الطبقة 3 للنطاق الترددي، تسمح أجهزة التوجيه في الطبقة 3 بنقل الحزم إلى شبكات VLAN مختلفة وتوجيهها بشكل أكبر لتحسين نقل البيانات. وبشكل عام، تعمل هذه السعة على تحسين أداء الشبكة وتخدم بشكل أفضل من حيث استخدام الموارد، مما يجعل العمليات أسرع مع الاستجابة بشكل فوري تقريبًا داخل شبكة المنطقة المحلية.
ما هو الدور الذي يلعبه مفتاح الطبقة 3 في أمان الشبكة؟
ما هي قائمة التحكم في الوصول في مفتاح الطبقة 3؟ هل يتم توفيرها
تُستخدم قوائم التحكم في الوصول (ACLs) في مفاتيح الطبقة 3. تعد قوائم التحكم في الوصول هذه مهمة للغاية في تحسين أمان الشبكة من خلال تنظيم حركة المرور الواردة والصادرة وفقًا لبعض القواعد المبرمجة التي تتضمن عناوين IP أو البروتوكول أو أرقام المنافذ. يمكن لمفاتيح الطبقة 3 استخدام قوائم التحكم في الوصول لتقييد تدفقات البيانات والسماح بها، وبالتالي تنفيذ سياسات الوصول إلى البيانات عبر القطاعات المنطقية في الشبكة. تحمي هذه الميزة الشبكة من الاختراقات والمخاطر الأخرى ولكنها تسمح بتدفق البيانات المطلوبة.
كيف يدعم مفتاح الطبقة 3 وظائف جدار الحماية؟
كيف يمكن لمحول الطبقة 3 أن يدعم ميزات جدار الحماية؟ إن محول الطبقة 3 عبارة عن "محول تمويه" مع طبقات أمان مدمجة، بما في ذلك قوائم التحكم في الوصول وتفتيش الحزم وفقًا للحالة. تعمل هذه الميزات مثل جدار الحماية من خلال تمكين المحول من السماح أو تقييد وصول مستخدمين محددين إلى البيانات أو إرسالها في الشبكة. وبالتالي، يمكن لمحول الطبقة 3 التحكم في تدفقات حركة المرور لهذا العنوان المعين، ومنع أو السماح بحركة حزم الضرائب ذات الرؤوس السياسية.
كيفية إعداد مفتاح الطبقة 3 بشكل صحيح: دليل شامل
خطوات تكوين VLAN لمفاتيح الطبقة 3.
لتكوين شبكات VLAN عبر مفتاح الطبقة 3، يجب أن تتضمن بعض الخطوات الأساسية ما يلي:
- الاتصال بالمحول:الخطوة الأولى هي الاتصال بالمفتاح باستخدام كابل وحدة التحكم أو أداة إدارة عن بعد مثل Telnet و SSH.
- الوصول إلى التكوين العالمي:اكتب configure terminal عند المطالبة بالوصول إلى وضع التكوين العالمي، مما يؤدي إلى تحسين مربع الحوار.
- تكوين شبكات VLAN: قم بتكوين شبكة VLAN التي تم إنشاؤها من خلال تحريرها باستخدام السمات الأساسية. لحذف شبكة VLAN أو الاستعداد لإنشاء أخرى، استخدم الأمر vlan الذي يحتوي على أرقام محددة تشير إلى شبكة VLAN التي تم إنشاؤها (على سبيل المثال، vlan 10).
- تكوين عضوية VLAN على منافذ التبديل:استخدم أمر تكوين الواجهة لتعيين منافذ معينة لشبكات VLAN. اكتب الواجهة متبوعة بمعرف الواجهة، على سبيل المثال، interface FastEthernet0/1، ثم استخدم الأمر switchport access vlan [VLAN ID] لوضع المنفذ في شبكة VLAN.
- تمكين التوجيه بين شبكات VLAN التي تم إنشاؤها: للسماح بالتوجيه بين شبكات VLAN، اكتب الأمر "توجيه IP" في موجه الأوامر. قم بتعيين عنوان IP فريد لكل واجهة VLAN تم تكوينها باستخدام الأمر interface vlan [VLAN ID] وقم بإعداد عنوان IP باستخدام الأمر IP address [عنوان IP] [قناع الشبكة الفرعية].
- التحقق من التكوين: عند الخروج إلى وضع EXEC المميز، استخدم الأوامر المناسبة للتحقق مما إذا كانت شبكات VLAN التي تم تكوينها مسبقًا قد تم تثبيتها وتكوينها بشكل صحيح (على سبيل المثال، show vlan brief و`show ip route').
تبرر هذه الخطوات تكوين شبكات VLAN، وخاصةً على مفاتيح الطبقة 3، لفصل حركة المرور في المؤسسة لتحسين الأداء والأمان.
كيفية تكوين توجيه الطبقة 3
لإنشاء توجيه الطبقة 3 على مفتاح الشبكة أو جهاز التوجيه، يجب اتباع الخطوات التالية:
- تمكين توجيه IP: قم بالدخول إلى وضع التكوين العالمي باستخدام أمر تكوين المحطة الطرفية، ثم قم بتشغيل توجيه IP عن طريق كتابة router، ' ip routing '.
- تكوين واجهات الطبقة 3:يجب تحديد كل واجهة ستشارك في توجيه الطبقة 3 وتخصيص عنوان IP لها. يتم إدخال أمر تكوين الواجهة "interface [type] [number]" لتكوين الواجهة المطلوبة. بعد ذلك، يتم تكوين عنوان IP ذي الصلة باستخدام الأمر "ip address [IP Address] [Subnet Mask]".
- إعداد مسارات ثابتة أو تمكين بروتوكولات التوجيه: إذا كنت تستخدم التوجيه الثابت، فحدد تقنيات التوجيه المستخدمة، وإذا أمكن، حدد "ip route [destination network] [mask] [next-hop address]" لكل مسار. بدلاً من ذلك، تسمح بروتوكولات التوجيه الأخرى (EIGRP وOSPF) باستخدام أوامر التكوين الخاصة بها لتمكين جميع التبادلات الضرورية للمسارات الديناميكية.
- التحقق من تكوين التوجيه: استخدم أوامر التحقق مثل "show ip route"، و"show ip interface Brief" لتأكيد صحة التوجيه والاتصال داخل الشبكة.
ومن خلال إنجاز الخطوات المذكورة أعلاه، يمكن تحقيق توجيه الطبقة 3 الفعال لتسهيل الاتصال المتبادل بين مناطق الشبكة المتنوعة.
مشاكل التكوين الشائعة وحلولها
للتحقق من وجود جميع شبكات VLAN المطلوبة، انتبه إلى تعيينات شبكات VLAN، وقم بإجراء التعديلات من خلال عرض موجز شبكة VLAN. يتم تكوين شبكات VLAN بشكل غير صحيح، وخاصةً عند فرض القواعد على الخلايا.
- من التحليل إلى مشاكل التطوير المستقبلية بسبب تعارضات خادم الشبكة: قد تتسبب عناوين IP المتضاربة في حدوث انقطاعات في الشبكة. تتطلب إدارة أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة عناوين IP فريدة لكل جهاز كمبيوتر.
- التوازن والأخطاء مثل حلقات التوجيه: يؤدي حدوث حلقات التوجيه إلى اتجاهات غير مرغوب فيها لتفاقم ضعف الشبكة. الحذر في حالة حدوث حلقات التوجيه، فهي محفوفة بالمخاطر لأنها تجعل الشبكة غير مستقرة. أيضًا، للحفاظ على التوجيه بأفضل أداء له من حيث عدد القفزات في كل مسار، يتم وضع آليات منع الحلقات.
- مشاكل جدول التوجيه: في هذه الحالة، يحتوي جدول التوجيه على المسارات المفقودة للحزم المخصصة لإعادة التوجيه إلى وجهتها النهائية، مما يعوق القدرة على أداء خدمة التوجيه. يجب تنفيذ هذه الوظيفة بشكل دوري، وكما تنص القائمة الرئيسية هذه، فمن المناسب استخدام عرض مسار IP عندما تحتاج إلى تأكيد وجود جداول مهمة وجيدة التوجيه تم تثبيتها.
- إدارة الموارد: قد يؤدي التحميل الزائد لأجهزة الشبكة إلى انخفاض الأداء بسبب عدم كفاية الموارد. ومع ذلك، يعتمد هذا على معدل حركة المرور. لذلك، يجب تتبع استخدام الموارد، ويجب ترقية أجهزة الموارد لتوفير الموارد الكافية للتعامل مع حركة المرور المتزايدة.
إن الاهتمام بهذه المشكلات باستخدام التكوينات والتحققات الصحيحة يمكن أن يحسن أداء الشبكة وموثوقيتها بشكل كبير.
مصادر مرجعية
الأسئلة الشائعة (FAQs)
س: ما هو مفتاح الطبقة الثالثة وكيف يعمل على الطبقة الثالثة من نموذج OSI؟
ج: مفتاح الطبقة 3، والذي يُشار إليه أحيانًا باسم مفتاح L3، هو نوع من أجهزة الشبكة التي تتمتع بقدرات التبديل والتوجيه. وعلى عكس مفاتيح الطبقة 2 العادية، تتمتع مفاتيح الطبقة 3 بقدرات التوجيه والأنظمة التي تستخدم أكثر من مجرد عنوان MAC ويمكنها استخدام عناوين IP، مما يسمح بالتوجيه داخل شبكة الطبقة 3.
س: ما هي الميزة الكبرى لمفاتيح الطبقة الثالثة مقارنة بمفاتيح الطبقة الثانية التقليدية؟
ج: العامل المميز بين مفاتيح الطبقة 2 والطبقة 3 هو التوجيه بشكل أساسي. يقتصر مفتاح الطبقة الثانية على مرافق التبديل استنادًا إلى عنوان MAC وحده، بينما يمكن لمفتاح الطبقة 3 القيام بذلك وأكثر من ذلك بكثير، حيث يربط بين شبكات فرعية أو أجزاء IP مختلفة. وهذا يجعل مفاتيح الطبقة 3 أشبه بأجهزة توجيه من حيث أنها أكثر كفاءة في القيام بجزء التوجيه الذي يشكل عبئًا كبيرًا على مفاتيح الطبقة الثانية. ونتيجة لذلك، فإن هذا يفسر بشكل أكبر سبب كون مفاتيح الطبقة 3 مثالية لتخفيف ازدحام الشبكة وتسهيل تدفق حركة المرور المعاكسة.
س: متى يجب عليك استخدام مفتاح الطبقة الثالثة بدلاً من جهاز التوجيه المخصص؟
ج: يجب استخدام مفتاح الطبقة 3 بدلاً من جهاز توجيه مخصص عند ربط شبكات المنطقة المحلية (LANs) حيث تكون هناك حاجة إلى التوجيه ويجب القيام بذلك بسرعة. يمكن وضع أي نوع من مفاتيح الطبقة الثالثة في البيئات المحيطة مثل مراكز البيانات أو شبكات المؤسسات، وخاصة لأن وظائف المفتاح الخاصة بها تساعد في تعزيز كفاءة البيانات بأقل تأخير مقارنة بالطبقة 2 مقابل الطبقة 3.
س: هل يحتوي مفتاح الطبقة 3 على وظائف تسمح بإدارة شبكة VLAN؟ وكيف يعمل على تحسين التجزئة؟
ج: نعم، يمكن لمحول الطبقة 3 إدارة شبكات VLAN (شبكات المناطق المحلية الافتراضية). فهو يعزز تقسيم الشبكة من خلال السماح لشبكات VLAN المختلفة بالتواصل مع بعضها البعض. ويمكن أن يعزى ذلك إلى دور محول الطبقة 3، حيث يتم مقاطعة حركة المرور من شبكات VLAN المختلفة، وبالتالي السماح بتقسيم شبكات VLAN بشكل أفضل من خلال المقاطعة، وهي وظيفة مهمة لإدارة حركة المرور بشكل صحيح.
س: ما هو الدور الذي تلعبه المنافذ الموجودة على المفتاح في تكوين شبكة جيجابت؟
ج: تعد المنافذ الموجودة على المحول عناصر أساسية في التركيبة الخصبة لشبكة جيجابت. وفي أغلب الأحيان، يمتلك المحول من الطبقة 3 عددًا أكبر من منافذ جيجابت إيثرنت، مما يجعل من الممكن نقل المزيد من البيانات عبر المزيد من الأجهزة. تساعد هذه المنافذ في تطوير شبكة بنية تحتية مستقرة وسريعة يمكنها تخزين الكثير من البيانات مع التعرض لوقت تعطل ضئيل أو معدوم.
س: كيف يؤثر مفتاح الطبقة 3 على جودة الخدمات في الشبكة؟
أ: يؤثر مفتاح الطبقة 3 على جودة الخدمة من خلال إدارة حركة المرور على الشبكة إلى خدمات أو أنواع معينة من البيانات بناءً على مستوى أهميتها. كما يسمح بتخصيص النطاق الترددي بناءً على طبيعة الحزم، مما يمنع إهدار النطاق الترددي للخدمات غير الأساسية ويضمن زمن انتقال منخفض للخدمات المهمة.
س: ما هي المزايا المحددة التي تقدمها مفاتيح Cisco layer 3 في أي إعداد شبكة؟
ج: ومع ذلك، تتمتع مفاتيح Cisco من الطبقة 3 بالعديد من المزايا، على سبيل المثال، القدرة الرائعة على العمل مع أي بروتوكولات توجيه متقدمة مثل OSPF وBGP والتبديل السريع للحزم والموثوقية. وهي قادرة على تقديم حلول مؤسسية متقدمة مع تعزيز الأمان والإبداع في تكوين الشبكة، وبالتالي تميل إلى أن تكون مفضلة لمجموعة متنوعة من تطبيقات الشبكات.
س: بأي الطرق تساعد طبقة الأجهزة في مفتاح الطبقة 3 في عملياته؟
ج: تدعم طبقة الأجهزة في مفتاح الطبقة 3 وظيفتها من خلال تمكين المعالجة السريعة والتبديل لحزم البيانات باستخدام دوائر متكاملة مخصصة للتطبيقات يشار إليها على وجه السرعة باسم ASICs للتوجيه. يمنع هذا التوجيه السريع للأجهزة التأخير غير المبرر في إعادة توجيه حزم البيانات، مما يؤدي إلى إمكانية ممارسة العديد من مهام التبديل مع انخفاض طفيف للغاية في الكفاءة.
س: هل هناك حالة استخدام جيدة لمفتاح الطبقة الثالثة في المنزل، وما هي المزايا التي ستضيفها إلى مثل هذا الإعداد؟
ج: قد يجد المستهلكون صعوبة في استخدام مفاتيح الطبقة 3 لأنها أجهزة تُستخدم عادةً في شبكات الشركات. ومع ذلك، يمكن نشر هذه الأجهزة بشكل مناسب في الشبكات المنزلية من قبل المستخدمين المتقدمين الذين يحتاجون إلى قدرات توجيه إضافية بالإضافة إلى شبكات VLAN المتعددة. تتضمن بعض المزايا الاستخدام الفعّال للشبكة من خلال استدعاء ميزات مثيرة للاهتمام في العديد من الإشارات وتحسين تنسيق حركة المرور وتقسيم الشبكة.
س: كيف يرتبط جهاز التوجيه بمفتاح الطبقة 3 حيث يتمتع كلاهما بوظيفة التوجيه؟
ج: التوجيه متأصل تمامًا في كل من جهاز التوجيه ومفتاح الطبقة 3، لكن الجهازين يؤديان وظائف مختلفة. جهاز التوجيه هو جهاز الغرض الرئيسي منه هو الانضمام إلى العديد من الشبكات التي يتم تبديل حزم البيانات فيها، مما يتيح نقل البيانات على الإنترنت في حين أن معظمها يحتوي على منافذ شبكة واسعة النطاق. من ناحية أخرى، تم تصميم مفتاح الطبقة 3 لتمكين نقل حركة المرور بين شبكات فرعية IP مختلفة بدلاً من ربط العديد من الشبكات المستقلة المختلفة للإنترنت، وبالتالي الحصول على كثافة منافذ أكبر ووظائف تبديل تستهدف التحكم السريع في حركة المرور.