二层、三层、四层交换机的区别

1、二层、二层、 三层、三层、 四层交换机的区别四层交换机的区别 二层交换技术是发展比较成熟，二层交换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，可以识别数据包中机属数据链路层设备，可以识别数据包中的的MAC地址信息，根据地址信息，根据MAC地址进行转发，地址进行转发，并将这些并将这些MAC地址与对应的端口记录在自地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：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地地址，这样它就知道源址，这样它就知道源MAC地

2、址的机器是连在哪个端口上的；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；地址，并在地址表中查找相应的端口； （3） 如表中有与这目的如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；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，地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所

3、有端口进行广播了。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。层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。这是交换机的最基本操作。二层交换机是最原始的交换这是交换机的最基本操作。二层交换机是最原始的交换技术技术产品，目前接产品，目前接入型交换机一般是属于这类型，一般来说所承担的工作复杂性不是很强，入型交换机一般是属于这类型，一般来说所承担的工作复杂性不是很强，又处于交换又处于交换网络网络的最底层，所以也就只需要提供最基本的二层的最底层，

4、所以也就只需要提供最基本的二层数据数据转发功转发功能即可。目前二层交换机应用最为广泛，一般应用于小型企业或中型以上能即可。目前二层交换机应用最为广泛，一般应用于小型企业或中型以上企业企业网络网络的接入层次。的接入层次。 二层交换机指向智能千兆二层交换机指向智能千兆二层交换机从原先的二层交换机从原先的10M交换非网管，逐渐走交换非网管，逐渐走向向10/100M非网管到非网管到10/100M普通可网管，现在已普通可网管，现在已经走向智能可网管，并且正在走向经走向智能可网管，并且正在走向1000M的交换能的交换能力。二层交换机不断地被增强了智能性，开始能能力。二层交换机不断地被增强了智能性，开始能能

5、够处理基于二层到四层的够处理基于二层到四层的数据数据包流，这提高了交换包流，这提高了交换机的机的服务服务质量（质量（QOS）和安全策略。）和安全策略。 而推动而推动“千兆千兆到桌面到桌面”的二层千兆交换机也将是即将来到的热点。的二层千兆交换机也将是即将来到的热点。网管指向智能网管指向智能最初的交换机是没有网管功能的，它只最初的交换机是没有网管功能的，它只能识别能识别数据数据包的目的包的目的MAC地址，根据这个硬地址，根据这个硬件地址进行件地址进行数据数据包的转发。交换环境产生的包的转发。交换环境产生的固有问题，对业务的控制，对安全的需要使固有问题，对业务的控制，对安全的需要使得二层交换机需要加

6、上得二层交换机需要加上网络网络的管控能力，这的管控能力，这才产生了可网管交换机。而现在的可网管已才产生了可网管交换机。而现在的可网管已经指向智能的功能，这包括：经指向智能的功能，这包括：服务服务质量质量（QOS）和安全策略。）和安全策略。 从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：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，每个端口的带宽是个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过交换机总线带宽超过NM

7、，那么这交换机就可以实现线速交换；，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学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：（一般两种表示方式： 一为一为BEFFER RAM，一为，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；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）芯片，因

8、此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。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。家在考虑设备选型时注意比较。 三层交换技术 近年来的对三层技术的宣传繁多，到处都在喊三层近年来的对三层技术的宣传繁多，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，也层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什

9、么新的没有什么新的 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网络来看看三层交换机的工作过程 组网比较简单组网比较简单 使用使用IP的设备的设备A-三层交换机三层交换机-使用使用IP的设备的设备B 比如比如A要给要给B发送数据，已知目的发送数据，已知目的IP，那么，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但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不知道转发数据所需的MAC地址，地址，A就发送就发送一个一个ARP请求，请求，B

10、返回其返回其MAC地址，地址，A用此用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据地址表，将数据包转发到相应的端口。包转发到相应的端口。 如果目的如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么地址显示不是同一网段的，那么A要实现和要实现和B的通的通讯，在流缓存条目中没有对应讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正地址条目，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统中已经

11、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，最先在一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的表中放的是缺省网关的MAC地址；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，其中以缺省网关的的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址地址为源为源MAC地址，以主机地址，以主机B的的MAC地址为目的地址为目的MAC地址。通过地址。通过一定的识别触发机制，确立主机一定的识别触发机制，确立主机A与与B的的MAC地址及转发端口地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的的对应

12、关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到到B的数据，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。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：交换的特点： 由硬件结合实现数据的高速转发。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，

13、速率可达几十率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。机性能的两个重要参数。 简洁的路由软件使路由过程简化。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，都是由二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化是由二层模块高速转发，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。软件，并不是简单照搬路由器中的软件。 三种交换技术的区别三种交换技术的区别 二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用二层交换机用

14、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。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分担，链路备份及和其他网络进行路

15、由信息的交换等等路由器所具有功能。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，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

16、和和路由转发速度慢，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。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，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，前提是不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户

17、的腰包很鼓，不然就退而求其次，让客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。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第四层交换的一个简单定义是:它是一种功能，它它是一种功能，它决定传输不仅仅依据决定传输不仅仅依据MAC地址地址(第二层网桥第二层网桥)或源或源/目标目标IP地址地址(第三层路由第三层路由),而且依据而且依据TCP/UDP(第第四层四层) 应用端口号。第四层交换功能就象是虚应用端口号。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指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或

18、其他协议。或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在平衡算法。在IP世界，业务类型由终端世界，业务类型由终端TCP或或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端间则由源端和终端IP地址、地址、TCP和和UDP端口共同端口共同决定。决定。 在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚立虚IP地址地址(VIP)，每组服务器支持某种应用。在，每组服务器支持某种应用。在域名服务器域名服务器(DNS)中存储的每个应用服务器地址中存储的每个应

19、用服务器地址是是VIP，而不是真实的服务器地址。，而不是真实的服务器地址。 当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求连接请求(例如一个例如一个TCP SYN包包)发给服务器发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的将终端地址中的VIP用实际服务器的用实际服务器的IP取代，并将取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。间进行

20、传输。第四层交换的原理第四层交换的原理 OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是协议栈中这是TCP(一种传输协议一种传输协议)和和UDP(用户用户数据包协议数据包协议)所在的协议层。所在的协议层。 在第四层中，在第四层中，TCP和和UDP标题包含端口号标题包含端口号(portnumber)，它们可以唯一区分每个数据包包，它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议含哪些应用协议(例如例如HTTP、FTP等等)。端点系统。端点系统利用这种信息来区分包中的数据

21、，尤其是端口号利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备设备IP地址的组合通常称作地址的组合通常称作“插口插口(socket)”。 1和和255之间的端口号被保留，他们称为之间的端口号被保留，他们称为“熟知熟知”端口，也就是说，在所有主机端口，也就是说，在所有主机TCP/IP协议栈实现中，这些端口号是相同协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了的。除了“熟知熟知”端口外，标准端口外，标准UNIX服务服务分配在分配在256到到1

22、024端口范围，定制的应用端口范围，定制的应用一般在一般在1024以上分配端口号以上分配端口号.分配端口号的分配端口号的最近清单可以在最近清单可以在RFc1700”Assigned Numbers”上找到。上找到。TCP/UDP端口号提供端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第是第4层交换的基础。层交换的基础。熟知熟知端口号举例端口号举例: 应用协议应用协议 端口号端口号 FTP 20(数据数据) 21(控制控制) TELNET 23 SMTP25 HTTP80 NNTP119 NNMP16 162(SNMP traps) TCP/UDP端口号提供

23、的附加信息可以为网端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第四层交换的基础。络交换机所利用，这是第四层交换的基础。具有第四层功能的交换机能够起到与服务具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的器相连接的“虚拟虚拟IP”(VIP)前端的作用。每前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个组都配置一个VIP地址。地址。 这个这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注地址被发送出去并在域名系统上注册。在发出一个服务请求时，第四层交换册。在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始，来识别一次会话的

24、开始。然后它利用复杂的算法来确定处理开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的定，交换机就将会话与一个具体的IP地址地址联系在一起，并用该服务器真正的联系在一起，并用该服务器真正的IP地址地址来代替服务器上的来代替服务器上的VIP地址。地址。 每台第四层交换机都保存一个与被选择的每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源服务器相配的源IP地址以及源地址以及源TCP 端口相端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户服务器转

25、发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。在使用第四层交换的换机发现会话为止。在使用第四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器连接在情况下，接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。务器的容量来分配传输流。 路由技术路由技术 路由器工作在路由器工作在OSI模型的第三层模型的第三层-网络层操网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由作，其工作模式与二层交换相似，但路由

26、器工作在第三层，这个区别决定了路由和器工作在第三层，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。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，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那里走，把链路层信息加上转发出去;如果不能知如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。个信息交给源地址。 路由技术实质上来说不过两种功能路由技术实质上来说不过两种功能:决定最优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