二層交換機(jī)與三層交換機(jī)在組網(wǎng)上的區(qū)別

簡(jiǎn)單的講二層交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層（第二層），三層交換機(jī)工作在網(wǎng)絡(luò)層（第三層）二層交換機(jī)二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)并將這些MAC地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個(gè)地址表中。具體的工作流程如下1當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包它先讀取包頭中的源MAC地址這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的2再去讀取包頭中的目的MAC地址并在地址表中查找相應(yīng)的端口3如表中有與這目的MAC地址對(duì)應(yīng)的端口把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上4如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上當(dāng)目的機(jī)器對(duì)源機(jī)器回應(yīng)時(shí)交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個(gè)端口對(duì)應(yīng)在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對(duì)所有端口進(jìn)行廣播了。不斷的循環(huán)這個(gè)過(guò)程對(duì)于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學(xué)習(xí)到二層交換機(jī)就是這樣建立和維護(hù)它自己的地址表。從二層交換機(jī)的工作原理可以推知以下三點(diǎn)1由于交換機(jī)對(duì)多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)交換這就要求具有很寬的交換總線帶寬如果二層交換機(jī)有N個(gè)端口每個(gè)端口的帶寬是M交換機(jī)總線帶寬超過(guò)NXM那么這交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)線速交換2學(xué)習(xí)端口連接的機(jī)器的MAC地址寫(xiě)入地址表地址表的大?。ㄒ话銉煞N表示方式一為BEFFERRAM一為MAC表項(xiàng)數(shù)值），地址表大小影響交換機(jī)的接入容量3還有一個(gè)就是二層交換機(jī)一般都含有專門(mén)用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASICApplicationspecificIntegratedCircuit芯片因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個(gè)廠家采用ASIC不同直接影響產(chǎn)品性能。三層交換機(jī)三層交換機(jī)就是具有部分路由器功能的交換機(jī)三層交換機(jī)的最重要目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換所具有的路由功能也是為這目的服務(wù)的能夠做到一次路由多次轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過(guò)程由硬件高速實(shí)現(xiàn)而象路由信息更新、路由表維護(hù)、路由計(jì)算、路由確定等功能由軟件實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用背景出于安全和管理方便的考慮主要是為了減小廣播風(fēng)暴的危害必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃成一個(gè)個(gè)小的局域網(wǎng)這就使VLAN技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中得以大量應(yīng)用而各個(gè)不同VLAN間的通信都要經(jīng)過(guò)路由器來(lái)完成轉(zhuǎn)發(fā)隨著網(wǎng)間互訪的不斷增加。單純使用路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間訪問(wèn)不但由于端口數(shù)量有限而且路由速度較慢從而限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和訪問(wèn)速度?；谶@種情況三層交換機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生三層交換機(jī)是為IP設(shè)計(jì)的接口類(lèi)型簡(jiǎn)單擁有很強(qiáng)二層包處理能力非常適用于大型局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)路由與交換它既可以工作在協(xié)議第三層替代或部分完成傳統(tǒng)路由器的功能同時(shí)又具有幾乎第二層交換的速度且價(jià)格相對(duì)便宜些。在企業(yè)網(wǎng)和教學(xué)網(wǎng)中一般會(huì)將三層交換機(jī)用在網(wǎng)絡(luò)的核心層用三層交換機(jī)上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網(wǎng)或VLAN。不過(guò)應(yīng)清醒認(rèn)識(shí)到三層交換機(jī)出現(xiàn)最重要的目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換所具備的路由功能也多是圍繞這一目的而展開(kāi)的所以它的路由功能沒(méi)有同一檔次的專業(yè)路由器強(qiáng)。畢竟在安全、協(xié)議支持等方面還有許多欠缺并不能完全取代路由器工作。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中典型的做法是處于同一個(gè)局域網(wǎng)中的各個(gè)子網(wǎng)的互聯(lián)以及局域網(wǎng)中VLAN間的路由用三層交換機(jī)來(lái)代替路由器而只有局域網(wǎng)與公網(wǎng)互聯(lián)之間要實(shí)現(xiàn)跨地域的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)時(shí)才通過(guò)專業(yè)路由器。三層交換機(jī)工作原理三層交換技術(shù)就是二層交換技術(shù)三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層一一數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。應(yīng)用第三層交換技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由的功能又可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況做到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能。為什么使用三層交換機(jī)？1、網(wǎng)絡(luò)骨干少不了三層交換要說(shuō)三層交換機(jī)在諸多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的作用用“中流砥柱”形容并不為過(guò)。在校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)中從骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)骨干、匯聚層都有三層交換機(jī)的用武之地尤其是核心骨干網(wǎng)一定要用三層交換機(jī)否則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成千上萬(wàn)臺(tái)的計(jì)算機(jī)都在一個(gè)子網(wǎng)中不僅毫無(wú)安全可言也會(huì)因?yàn)闊o(wú)法分割廣播域而無(wú)法隔離廣播風(fēng)暴。如果采用傳統(tǒng)的路由器雖然可以隔離廣播但是性能又得不到保障。而三層交換機(jī)的性能非常高既有三層路由的功能又具有二層交換的網(wǎng)絡(luò)速度。二層交換是基于MAC尋址三層交換則是轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流除了必要的路由決定過(guò)程外大部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程由二層交換處理提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率。三層交換機(jī)通過(guò)使用硬件交換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了IP的路由功能其優(yōu)化的路由軟件使得路由過(guò)程效率提高解決了傳統(tǒng)路由器軟件路由的速度問(wèn)題。因此可以說(shuō)三層交換機(jī)具有“路由器的功能、交換機(jī)的性能”。2、連接子網(wǎng)少不了三層交換同一網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)如果超過(guò)一定數(shù)量(通常在200臺(tái)左右視通信協(xié)議而定)就很可能會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上大量的廣播而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低下。為了避免在大型交換機(jī)上進(jìn)行廣播所引起的廣播風(fēng)暴可將其進(jìn)一步劃分為多個(gè)虛擬網(wǎng)(VLAN)。但是這樣做將導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題VLAN之間的通信必須通過(guò)路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是傳統(tǒng)路由器也難以勝任VLAN之間的通信任務(wù)因?yàn)橄鄬?duì)于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量來(lái)說(shuō)傳統(tǒng)的普通路由器的路由能力太弱。而且千兆級(jí)路由器的價(jià)格也是非常難以接受的。如果使用三層交換機(jī)上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網(wǎng)或VLAN就在保持性能的前提下經(jīng)濟(jì)地解決了子網(wǎng)劃分之后子網(wǎng)之間必須依賴路由器進(jìn)行通信的問(wèn)題因此三層交換機(jī)是連接子網(wǎng)的理想設(shè)備。使用三層交換機(jī)的好處除了優(yōu)秀的性能之外三層交換機(jī)還具有一些傳統(tǒng)的二層交換機(jī)沒(méi)有的特性這些特性可以給校園網(wǎng)和城域教育網(wǎng)的建設(shè)帶來(lái)許多好處列舉如下。1、高可擴(kuò)充性三層交換機(jī)在連接多個(gè)子網(wǎng)時(shí)子網(wǎng)只是與第三層交換模塊建立邏輯連接不像傳統(tǒng)外接路由器那樣需要增加端口從而保護(hù)了用戶對(duì)校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)的投資。并滿足學(xué)校35年網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用快速增長(zhǎng)的需要。2、高性價(jià)比三層交換機(jī)具有連接大型網(wǎng)絡(luò)的能力功能基本上可以取代某些傳統(tǒng)路由器但是價(jià)格卻接近二層交換機(jī)?，F(xiàn)在一臺(tái)百兆三層交換機(jī)的價(jià)格只有幾萬(wàn)元與高端的二層交換機(jī)的價(jià)格差不多。3、內(nèi)置安全機(jī)制三層交換機(jī)可以與普通路由器一樣具有訪問(wèn)列表的功能可以實(shí)現(xiàn)不同VLAN間的單向或雙向通訊。如果在訪問(wèn)列表中進(jìn)行設(shè)置可以限制用戶訪問(wèn)特定的IP地址這樣學(xué)校就可以禁止學(xué)生訪問(wèn)不健康的站點(diǎn)。訪問(wèn)列表不僅可以用于禁止內(nèi)部用戶訪問(wèn)某些站點(diǎn)也可以用于防止校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)外部的非法用戶訪問(wèn)校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)資源從而提高網(wǎng)絡(luò)的安全。4、適合多媒體傳輸教育網(wǎng)經(jīng)常需要傳輸多媒體信息這是教育網(wǎng)的一個(gè)特色。三層交換機(jī)具有QoS(服務(wù)質(zhì)量)的控制功能可以給不同的應(yīng)用程序分配不同的帶寬。例如在校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)中傳輸視頻流時(shí)就可以專門(mén)為視頻傳輸預(yù)留一定量的專用帶寬相當(dāng)于在網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)辟了專用通道其他的應(yīng)用程序不能占用這些預(yù)留的帶寬因此能夠保證視頻流傳輸?shù)姆€(wěn)定性。而普通的二層交換機(jī)就沒(méi)有這種特性因此在傳輸視頻數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)視頻忽快忽慢的抖動(dòng)現(xiàn)象。另外視頻點(diǎn)播(VOD)也是教育網(wǎng)中經(jīng)常使用的業(yè)務(wù)。但是由于有些視頻點(diǎn)播系統(tǒng)使用廣播來(lái)傳輸而廣播包是不能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段的這樣VOD就不能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段進(jìn)行如果采用單播形式實(shí)現(xiàn)VOD雖然可以實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段但是支持的同時(shí)連接數(shù)就非常少一般幾十個(gè)連接就占用了全部帶寬。而三層交換機(jī)具有組播功能VOD的數(shù)據(jù)包以