二层三层交换机

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1、二层交换机二层交换机简单的讲二层交换机工作在数据链路层（第二层） ，三层交换机工作在网络层（第三层）二层交换机 二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数 据包中的 MAC 地址信息，根据 MAC 地址进行转发，并将这些 MAC 地址与对应的端口记 录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下： （1） 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源 MAC 地址，这样它 就知道源 MAC 地址的机器是连在哪个端口上的； （2） 再去读取包头中的目的 MAC 地址，并在地址表中查找相应的端口； （3） 如表中有与这目的 MAC 地址对应的端口，把数据包直接复制到

2、这端口上； （4） 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回 应时，交换机又可以学习一目的 MAC 地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需 要对所有端口进行广播了。 不断的循环这个过程，对于全网的 MAC 地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样 建立和维护它自己的地址表。 从二层交换机的工作原理可以推知以下三点： （1） 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽， 如果二层交换机有 N 个端口，每个端口的带宽是 M，交换机总线带宽超过 NM，那么这 交换机就可以实现线速交换； （2） 学习端口连接的机器的 MAC 地址，写入地

3、址表，地址表的大小（一般两种表示 方式：一为 BEFFER RAM，一为 MAC 表项数值） ，地址表大小影响交换机的接入容量； （3） 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的 ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂 家采用 ASIC 不同，直接影响产品性能。三层交换机三层交换机三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局 域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次 转发。对于数据包转发等规律性的过程（二层交换机

4、的功能）由硬件高速硬件高速实现，而像路由 信息（路由器的功能）更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件软件实现。 例子例子：使用 IP 的设备 A三层交换机使用 IP 的设备 B 比如 A 要给 B 发送数据，已知目的 IP，那么 A 就用子网掩码取得网络地址，判断目 的 IP 是否与自己在同一网段。 如果在同一网段在同一网段，但不知道转发数据所需的 MAC 地址，A 就发送一个 ARP 请求，B 返回其 MAC 地址，A 用此 MAC 封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块， 查找 MAC 地址表，将数据包转发到相应的端口。 如果不是同一网段不是同一网段的，那么 A 要实

5、现和 B 的通讯，在流缓存条目中没有对应 MAC 地 址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已 经设好。对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在 MAC 表中放 的是缺省网关的 MAC 地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达 B 的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的 MAC 地址为源 MAC 地址，以主机 B 的 MAC 地址为目的 MAC 地址。通过一定的识别触发机制，确立主机 A 与 B 的 MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的以后的 A 到到 B 的数据，就直接交由的数据，就直接交

6、由 二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。 以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点： 由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层 路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速 率可达几十 Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由 软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是 又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由 器中的软件。小结论小结论 二

7、层交换机用于小型的局域网络，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的 快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大 型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行 路由信息的交换等等路由器所具有功能。三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络 内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，如果把大型网络按照部门， 地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机地域等等因素划分成一个个小局域网

8、，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机 不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制 网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。一般来 说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作， 会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发 挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为 网

9、际互连。各种设备的区别各种设备的区别交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别为了更深一步认识交换机，我们有必要先了解交换机与集线器的区别：如果我们把集线器看成是一条内置的以太网总线的话，交换机则可以被视为多条总线的交换矩阵互连。 从技术上来讲，交换机把每一个端口都挂在一条带宽很高的背板总线上（至少比端口带宽高出一个数量级），并与一个交换机相连。由端口接收的封装数据包经背板总线进入交换机，并通过直通转发和存储转发两种方式进行交换。从硬件上看，交换机比集线器多出背板总线和交换两大部分，从而多出两种交换方式。这也是相同接口、相同带宽的交换机比集线器贵很多的原因。 从使用效果上讲，交换机的性价比更高。

10、以前，交换机价格较高，因此许多企业退而求次，选择集线器产品。近几年，随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降。时至今日，交换机的性价比已远远超过集线器。一、集线器工作在物理层，一口进，多口出，功能是将多条线路连接在一起，数据在长距离的传输过程中会衰减，远距离传输仍能保证数据的传输质量。二、交换机工作在数据链路层，功能就是分割冲突域，分割不了广播域，根据 MAC 地址表进行转发数据，但是交换机可以划分 VLAN，来分割广播域。数据在长距离的传输过程中会衰减，100M 内加一个交换机，仍能保证数据的传输质量。3、路由器工作是在网络层，路由器的工作原理，根据数据包的目的 IP 查找路由表来

11、进行转发数据。路由表 记录路由器可到达的网段和接口的对应关系。四、三层交换机，及工作在数据链路层也工作在网络层，将交换机和路由的功能都融入在一起，交换机是由硬件转发数据，而路由器是由软件转发数据，三层交换机将网络层的数据也由硬件转发数据，三层交换机充分提高了转发数据的速度。这也是三层交换机的最大亮点，所以价格也是比较昂贵的！ 总之：三层交换机就是具有部分路由功能的交换机,三层交换机最重要目的是加快大型 局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转 发。如果路由功能没有，她就等同于一台二层交换机。这和是否划分 VLAN 没关系! 其次， 交换机只能隔离碰撞域

12、，而不能隔离广播域。所以，如果你三层交换机的三层功能没启用， 就无法防止广播风暴产生。最后，如果划分 VLAN，就要用到三层路由功能，广播风暴不会 透过路由转发出去。具体应用具体应用出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功 能或地域等因素划成一个个小的局域网，这就使 VLAN 技术在网络中得以大量应用，而各而各 个不同个不同 VLAN 间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。单纯使用间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。单纯使用 路由器来实现网间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的路由器来实现网

13、间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的 规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应运而生规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应运而生，三层交换机是为 IP 设计的，接口 类型简单，拥有很强二层包处理能力，非常适用于大型局域网内的数据路由与交换，它既 可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的 速度，且价格相对便宜些。在企业网和教学网中，一般会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换机上的千兆在企业网和教学网中，一般会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换机上的千兆 端口或百兆端口连接不同的子网或端口或百兆端口连接不同的子网或

14、VLAN。不过应清醒认识到三层交换机出现最重要的目 的是加快大型局域网内部的数据交换，所具备的路由功能也多是围绕这一目的而展开的， 所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。毕竟在安全、协议支持等方面还有许多 欠缺，并不能完全取代路由器工作。在实际应用过程中，典型的做法是：处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网在实际应用过程中，典型的做法是：处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网 中中 VLAN 间的路由，用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨间的路由，用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨 地域的网络访问时，才通过专业路由器。地域的网

15、络访问时，才通过专业路由器。为什么使用三层交换机？为什么使用三层交换机？1、网络骨干少不了三层交换要说三层交换机在诸多网络设备中的作用，用“中流砥柱”形容并不为过。在校园网、城 域教育网中，从骨干网、城域网骨干、汇聚层都有三层交换机的用武之地，尤其是核心骨 干网一定要用三层交换机，否则整个网络成千上万台的计算机都在一个子网中，不仅毫无 安全可言，也会因为无法分割广播域而无法隔离广播风暴。如果采用传统的路由器，虽然可以隔离广播，但是性能又得不到保障。而三层交换机的 性能非常高，既有三层路由的功能，又具有二层交换的网络速度。二层交换是基于 MAC 寻址，三层交换则是转发基于第三层地址的业务流；除了

16、必要的路由决定过程外，大部分 数据转发过程由二层交换处理，提高了数据包转发的效率。三层交换机通过使用硬件交换机构实现了 IP 的路由功能，其优化的路由软件使得路由过 程效率提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题。因此可以说，三层交换机具有“路由 器的功能、交换机的性能”。2、连接子网少不了三层交换同一网络上的计算机如果超过一定数量（通常在200台左右，视通信协议而定） ，就很可 能会因为网络上大量的广播而导致网络传输效率低下。为了避免在大型交换机上进行广播 所引起的广播风暴，可将其进一步划分为多个虚拟网（VLAN） 。但是这样做将导致一个问 题：VLAN 之间的通信必须通过路由器来实现。但是传统路由器也难以胜任 VLAN 之间的 通信任务，因为相对于局域网的网络流量来说，传统的普通路由器的路由能力太弱。而且千兆级路由器的价格也是非常难以接受的。如果使用三层交换机上的千兆端口或百 兆端口连接不同的子网或 VLAN，就在保持性能的前提下，经济地解决了子网划分之后子 网之间必须依赖路由器进行通信的问题，因此三层交换机是连接子网的理想设备。使用三层交换机的好处：除了优秀的性能之外，三层