二層和三層交換機的區別

　　二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數據鏈路層設備，可以識別數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進(jìn)行轉發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個(gè)地址表中。具體的工作流程如下：

　　(1) 當交換機從某個(gè)端口收到一個(gè)數據包，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的端口;

　　(3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數據包直接復制到這端口上;

　　(4) 如表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時(shí)，交換機又可以學(xué)習一目的MAC地址與哪個(gè)端口對應，在下次傳送數據時(shí)就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。

　　不斷的循環(huán)這個(gè)過(guò)程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學(xué)習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

　　從二層交換機的工作原理可以推知以下三點(diǎn)：

　　(1) 由于交換機對多數端口的數據進(jìn)行同時(shí)交換，這就要求具有很寬的交換總線(xiàn)帶寬，如果二層交換機有N個(gè)端口，每個(gè)端口的帶寬是M，交換機總線(xiàn)帶寬超過(guò)N×M，那么這交換機就可以實(shí)現線(xiàn)速交換;

　　(2) 學(xué)習端口連接的機器的MAC地址，寫(xiě)入地址表，地址表的大小(一般兩種表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數值)，地址表大小影響交換機的接入容量;

　　(3) 還有一個(gè)就是二層交換機一般都含有專(zhuān)門(mén)用于處理數據包轉發(fā)的'ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非�？�。由于各個(gè)廠(chǎng)家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。

　　以上三點(diǎn)也是評判二三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術(shù)參數，這一點(diǎn)請大家在考慮設備選型時(shí)注意比較。

　　路由技術(shù)

　　路由器工作在OSI模型的第三層---網(wǎng)絡(luò )層操作，其工作模式與二層交換相似，但路由器工作在第三層，這個(gè)區別決定了路由和交換在傳遞包時(shí)使用不同的控制信息，實(shí)現功能的方式就不同。工作原理是在路由器的內部也有一個(gè)表，這個(gè)表所標示的是如果要去某一個(gè)地方，下一步應該向那里走，如果能從路由表中找到數據包下一步往那里走，把鏈路層信息加上轉發(fā)出去;如果不能知道下一步走向那里，則將此包丟棄，然后返回一個(gè)信息交給源地址。

　　路由技術(shù)實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō)不過(guò)兩種功能：決定最優(yōu)路由和轉發(fā)數據包。路由表中寫(xiě)入各種信息，由路由算法計算出到達目的地址的最佳路徑，然后由相對簡(jiǎn)單直接的轉發(fā)機制發(fā)送數據包。接受數據的下一臺路由器依照相同的工作方式繼續轉發(fā)，依次類(lèi)推，直到數據包到達目的路由器。

　　而路由表的維護，也有兩種不同的方式。一種是路由信息的更新，將部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通過(guò)互相學(xué)習路由信息，就掌握了全網(wǎng)的拓撲結構，這一類(lèi)的路由協(xié)議稱(chēng)為距離矢量路由協(xié)議;另一種是路由器將自己的鏈路狀態(tài)信息進(jìn)行廣播，通過(guò)互相學(xué)習掌握全網(wǎng)的路由信息，進(jìn)而計算出最佳的轉發(fā)路徑，這類(lèi)路由協(xié)議稱(chēng)為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。

　　由于路由器需要做大量的路徑計算工作，一般處理器的工作能力直接決定其性能的優(yōu)劣。

　　當然這一判斷還是對中低端路由器而言，因為高端路由器往往采用分布式處理系統體系設計。

　　三層交換技術(shù)

　　近年來(lái)的對三層技術(shù)的宣傳，耳朵都能起繭子，到處都在喊三層技術(shù)，有人說(shuō)這是個(gè)非常新的技術(shù)，也有人說(shuō)，三層交換嘛，不就是路由器和二層交換機的堆疊，也沒(méi)有什么新的玩意，事實(shí)果真如此嗎?下面先來(lái)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )來(lái)看看三層交換機的工作過(guò)程。

　　組網(wǎng)比較簡(jiǎn)單

　　使用IP的設備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設備B

　　比如A要給B發(fā)送數據，已知目的IP，那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡(luò )地址，判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段。

　　如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉發(fā)數據所需的MAC地址，A就發(fā)送一個(gè)ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數據包并發(fā)送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數據包轉發(fā)到相應的端口。

　　如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實(shí)現和B的通訊，在流緩存條目中沒(méi)有對應MAC地址條目，就將第一個(gè)正常數據包發(fā)送向一個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)一般在操作系統中已經(jīng)設好，對應第三層路由模塊，所以可見(jiàn)對于不是同一子網(wǎng)的數據，最先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址;

　　然后就由三層模塊接收到此數據包，查詢(xún)路由表以確定到達B的路由，將構造一個(gè)新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的'MAC地址。通過(guò)一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關(guān)系，并記錄進(jìn)流緩存條目表，以后的A到B的數據，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說(shuō)的一次路由多次轉發(fā)。

　　以上就是三層交換機工作過(guò)程的簡(jiǎn)單概括，可以看出三層交換的特點(diǎn)：

　　1、由硬件結合實(shí)現數據的高速轉發(fā)。

　　2、這就不是簡(jiǎn)單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線(xiàn)上，突破了傳統路由器的接口速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板帶寬，這些是三層交換機性能的兩個(gè)重要參數。

　　3、簡(jiǎn)潔的路由軟件使路由過(guò)程簡(jiǎn)化。

　　4、大部分的數據轉發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是又二層模塊高速轉發(fā)，路由軟件大多都是經(jīng)過(guò)處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡(jiǎn)單照搬路由器中的軟件。

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