二层和三层交换机的区别。 路由和交换机的区别。 都工作在哪层。都什么工作原理。

二层交换机 三层交换机 四层交换机的区别
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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N×M，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 （Applicati
on 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。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型
时注意比较。
（二）路由技术
路由器工作在OSI模型的第三层---网络层 *** 作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工
作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方
式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地
方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息
加上转发出去；如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源
地址。
路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息
，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据
包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达
目的路由器。
而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或者全部的路由
信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由
协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相
学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转发路径，这类路由协议称为链路状态路由
协议。
由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。
当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设
计。
（三）三层交换技术
近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常
新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的
玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。
组网比较简单
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，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。
如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和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 *** 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A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。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。
结论
二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，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，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。
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，当然，前提是客户的腰包很鼓，
不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。
第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网
桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层) 应用端口号。第四层交换功
能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有>

交换机是怎么进行工作的和交换机工作原理是什么啊？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，这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。

交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。

在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口）。

方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。

1．网络中的广播帧

目前广泛使用的网络 *** 作系统有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。

每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。

如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。

2．虚拟网的划分

虚拟网是交换机工作原理的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种：

(1)静态端口分配

静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。

（2）动态虚拟网

支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时。

交换机工作原理端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。

（3）多虚拟网端口配置

该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。

但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的`产品还谈不上互 *** 作性。Cisco公司开发了Inter－Switch Link（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。

3高速局域网技术的应用

快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。

目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。

3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAY stack workgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。

三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。

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