بررسی مدل 3 لایه ای در شبکه

مدل سه‌لایه‌ای شبکه (Three-Tier Architecture) یکی از رایج‌ترین الگوهای طراحی شبکه‌های سازمانی است که شبکه را به سه لایه منطقی Access Layer، Distribution Layer و Core Layer تقسیم می‌کند. در این مدل به‌جای اینکه تمام دستگاه‌ها مستقیما به هم متصل شوند، هر لایه نقش مشخصی دارد و به صورت ساختارمند با لایه‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کند. هدف اصلی مدل 3 لایه، جداسازی وظایف شبکه‌ای، کاهش پیچیدگی طراحی، افزایش کارایی و ساده‌سازی عیب‌یابی است. .

در این مقاله همراه ما باشید تا در مورد مدل 3 لایه ای سیسکو توضیح دهیم.

مزایای استفاده از مدل سه لایه‌ای شامل موارد زیر است:

استفاده از مدل سه‌لایه‌ای سیسکو مزایای متعددی دارد که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

مقیاس‌پذیری (Scalability)
شبکه به‌راحتی قابل گسترش است بدون اینکه ساختار کلی آن دچار تغییر اساسی شود. می‌توان سوئیچ‌ها و دستگاه‌های جدید را به‌سادگی اضافه کرد.

مدیریت آسان‌تر (Manageability)
به دلیل تفکیک وظایف در هر لایه، مدیریت شبکه ساده‌تر می‌شود. هر مشکل معمولاً در یک لایه خاص قابل ردیابی است.

قابلیت اطمینان بالا (High Availability)
با استفاده از افزونگی (Redundancy) در لایه‌ها، در صورت خرابی یک مسیر یا دستگاه، شبکه همچنان فعال می‌ماند.

بهبود کارایی (Performance)
ترافیک شبکه به‌صورت بهینه‌تری توزیع می‌شود و گلوگاه‌ها کاهش می‌یابند.

عیب‌یابی ساده‌تر (Easier Troubleshooting)
اگر مشکلی رخ دهد، مدیر شبکه می‌تواند سریع‌تر تشخیص دهد که مشکل مربوط به Access، Distribution یا Core است.

امنیت بهتر (Better Security):
سیاست‌های امنیتی را می‌توان در لایه Distribution پیاده‌سازی کرد، مثل VLANها، ACLها و فایروال‌ها.

کاربرد مدل 3 لایه شبکه بر اساس مقیاس شبکه

شبکه‌ها بر اساس اندازه و پیچیدگی به سه دسته تقسیم می‌شوند و در این 3 سطح می توان از شبکه لایه 3 را استفاده کرد:

1. شبکه‌های کوچک (Small Networks)

• معمولاً فقط از یک یا دو سوئیچ تشکیل شده‌اند.

• ممکن است مدل سه‌لایه‌ای به‌طور کامل اجرا نشود.

• مناسب برای شرکت‌های کوچک، دفاتر کوچک یا آزمایشگاه‌ها.

2. شبکه‌های متوسط (Medium Networks)

• معمولاً دارای چندین سوئیچ در لایه Access و یک یا دو سوئیچ در لایه Distribution هستند.

• مدل سه‌لایه‌ای معمولاً به‌صورت منطقی اجرا می‌شود.

• مناسب برای مدارس، دانشگاه‌ها، شرکت‌های متوسط و سازمان‌ها.

3. شبکه‌های بزرگ (Enterprise Networks)

• شامل تعداد زیادی سوئیچ Access، چندین سوئیچ Distribution و سوئیچ‌های قدرتمند Core است.

• دارای مسیرهای افزونه (Redundant Links)، VLANهای متعدد و پروتکل‌های پیشرفته مسیریابی مثل OSPF یا EIGRP است.

• مناسب برای دیتاسنترها، شرکت‌های بزرگ، ارائه‌دهندگان اینترنت (ISP) و سازمان‌های دولتی.

تجهیزات مورد نیاز برای طراحی شبکه در سه لایه زیر:

1. تجهیزات لایه Access (Access Layer)

این لایه نزدیک‌ترین سطح به کاربران است. تجهیزات معمول آن عبارت‌اند از:

• سوئیچ‌های Access مانند Cisco Catalyst سری 2960 یا 9200 یا سوئیچ سیسکو 3850

• کامپیوترها، لپ‌تاپ‌ها، پرینترها، تلفن‌های IP

• Access Pointهای وایرلس

• دستگاه‌های IoT

وظایف اصلی این لایه:

• اتصال کاربران به شبکه

• ایجاد VLANها

• کنترل دسترسی اولیه کاربران

2. تجهیزات لایه Distribution (Distribution Layer)

این لایه نقش واسطه بین Access و Core را دارد و معمولاً شامل تجهیزات زیر است:

• سوئیچ‌های لایه 3 (مانند Cisco Catalyst 9300 یا 9400)

• روترها در برخی طراحی‌ها

• فایروال‌ها در برخی سازمان‌ها

وظایف اصلی این لایه:

• مسیریابی بین VLANها (Inter-VLAN Routing)

• اعمال سیاست‌های امنیتی

• کنترل ترافیک بین بخش‌های مختلف شبکه

3. تجهیزات لایه Core (Core Layer)

این لایه ستون فقرات شبکه است و معمولاً شامل:

• سوئیچ‌های بسیار قدرتمند (مانند Cisco Catalyst 9500 یا Nexus در دیتاسنتر)

• روترهای پرسرعت

• لینک‌های فیبر نوری

وظایف اصلی این لایه:

• انتقال سریع داده‌ها بین بخش‌های مختلف شبکه

• جلوگیری از تأخیر (Latency)

• فراهم کردن مسیرهای افزونه برای پایداری شبکه

میزان کارآیی سوئیچ‌ها در طراحی 3 لایه

کارایی سوئیچ‌ها در هر لایه متفاوت است:

سوئیچ‌های لایه Access

• سرعت متوسط (1Gbps یا 2.5Gbps)

• هزینه کمتر

• پشتیبانی از VLAN و PoE

• مناسب برای کاربران نهایی

سوئیچ‌های لایه Distribution

• سرعت بالاتر (10Gbps)

• قابلیت مسیریابی لایه 3

• پشتیبانی از ACL و امنیت شبکه

• پردازش بیشتر نسبت به Access

سوئیچ‌های لایه Core

• بسیار پرسرعت (40Gbps یا 100Gbps)

• تاخیر بسیار کم

• قابلیت افزونگی بالا

• تحمل ترافیک سنگین سازمانی

به‌طور کلی، هرچه از Access به سمت Core می‌رویم، سوئیچ‌ها قدرتمندتر، سریع‌تر و گران‌تر می‌شوند.

جمع‌بندی

مدل سه‌لایه‌ای سیسکو یک استاندارد جهانی برای طراحی شبکه‌های سازمانی است که باعث می‌شود شبکه‌ها:

• قابل توسعه باشند

• پایدارتر شوند

• مدیریت آسان‌تری داشته باشند

• امنیت بهتری فراهم کنند