网络知识之交换机各层间的区别

一、二层交换机相关

1. 工作层级与协议
2. 二层交换机工作在OSI/RM开放体系模型的第二层数据链路层，对应于第二协议层来定义的。
3. 功能特性
4. 依赖链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换。
5. 主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。
6. 工作原理
7. 当交换机从某个端口收到一个数据包，先读取包头中的源MAC地址，这样就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上；再读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；如果表中有与目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这个端口上；如果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，交换机又可以学习目的MAC地址与哪个端口对应，下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
8. 内部的CPU会在每个端口成功连接时，将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。由于对多数端口的数据进行同时交换，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，就能实现线速交换。并且会学习端口连接机器的MAC地址写入地址表（地址表大小影响交换机的接入容量，一般有BEFFERRAM和MAC表项数值两种表示方式），还含有专门用于处理数据包转发的ASIC芯片，转发速度非常快。
9. 设计目的与应用场景
10. 应用最为普遍（主要是价格便宜，功能符合中、小企业实际应用需求），一般应用于小型企业或中型以上企业网络的桌面层次。

二、三层交换机相关

1. 工作层级与协议
2. 工作于OSI/RM模型的第三层网络层，对应于第三协议层来定义的，比二层交换机更加高档，功能更强大。
3. 功能特性
4. 具有路由功能，将IP地址信息提供给网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。它是将路由技术与交换技术合二为一的技术，主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址，工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。路由情况的信息一般按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。
5. 对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。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个目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。
6. 工作原理
7. 三层交换技术就是二层交换技术 + 三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
8. 与二层交换机在功能等方面的区别
9. 二层交换机根据MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行；三层交换机根据IP地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。
10. 交换机之间如果存在回路，根据交换机地址学习和站表建立算法，必须启动生成树算法，阻塞掉产生回路的端口；而三层交换机类似路由器，路由协议没有这个问题，之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。
11. 二层交换机只能缩小冲突域，不能缩小广播域，整个交换式网络是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络；而三层交换机类似路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过三层交换机继续进行广播，划分子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。