通過兩個(gè)“區(qū)別\"來(lái)認(rèn)識(shí)三層交換機(jī)

摘要：三層交換機(jī)是工作在OSI參考模型第三層的設(shè)備，即網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。它與二層交換機(jī)有什么區(qū)別，與路由器又有什么區(qū)別?三層交換機(jī)應(yīng)該在，何種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用，相信很多人都會(huì)有這些疑問，之所以有RT清楚什么是三層交換機(jī)，與路由器之間有什么區(qū)別，最根本原因就是三層交換機(jī)也具有“路由”功能，與傳統(tǒng)路由器的路由功能總體上是一致的。但三層交換機(jī)與路由器還是存在著本質(zhì)區(qū)別。通過與二層交換機(jī)和路由器的區(qū)別進(jìn)一步認(rèn)識(shí)三層交換機(jī)。

關(guān)鍵詞：路由器 三層交換 局域網(wǎng)

0 引言

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)和信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越感覺到傳統(tǒng)路由器已經(jīng)從原來(lái)的交通指揮員變成了現(xiàn)在的路口瓶頸。傳統(tǒng)路由器在網(wǎng)絡(luò)中起到隔離網(wǎng)絡(luò)、隔離廣播、路由轉(zhuǎn)發(fā)、防火墻的作業(yè)，并且隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，它們的工作量也在迅速增長(zhǎng)。如今出于安全和管理方便等方面的考慮，VLAN(虛擬局域網(wǎng))技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中大量應(yīng)用。VLAN技術(shù)可以邏輯隔離各個(gè)不同的網(wǎng)段、端口，甚至主機(jī)，而各個(gè)不同VLAN間的通信都要經(jīng)過路由器來(lái)完成轉(zhuǎn)發(fā)。由于局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)流量很大，VLAN間大量的信息交換都要通過路由器來(lái)完成轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)候隨著數(shù)據(jù)流量的不斷增長(zhǎng)，路由器就成為了網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。為了解決局域網(wǎng)的這個(gè)瓶頸，很多企業(yè)內(nèi)部、學(xué)校和小區(qū)建設(shè)局域網(wǎng)時(shí)都采用了三層交換機(jī)。

1 三層交換技術(shù)

三層交換技術(shù)，也稱多層交換技術(shù)或IP交換技術(shù)，是相對(duì)于二層交換技術(shù)提出的。因工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第三層而得名，傳統(tǒng)的路由器也工作在第三層，它可以處理大量的跨越IP子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，但是它的轉(zhuǎn)發(fā)效率比較低，而三層交換技術(shù)在問絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了分組的高速轉(zhuǎn)發(fā)，效率大大提高。三層交換技術(shù)的出現(xiàn)，解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分后，網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速，子網(wǎng)與子網(wǎng)之間訪問、向外訪問的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備，是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī)，但它是兩者有機(jī)的結(jié)合，并不是簡(jiǎn)單的把路由器硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。它的出現(xiàn)，既解袂了二層交換技術(shù)不能處理不同IP子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換的缺點(diǎn)，又解袂了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題特別適合于組建高速局域網(wǎng)。

2 與二層交換機(jī)及路由器的區(qū)別

2.1與二層交換機(jī)的區(qū)別二層交換機(jī)使用二層交換轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，而三層交換機(jī)的路由模塊使用三層交換路由數(shù)據(jù)包。二層交換與三層交換的不同在于，二層交換是基于MAC地址的，而三層交換是基于網(wǎng)絡(luò)層地址的，即IP地址。二層交換機(jī)通過讀取封裝在數(shù)據(jù)幀頭里的目的MAC地址，然后通過和-MAC地址表里的條目對(duì)比，找到該數(shù)據(jù)幀所要被發(fā)送去的端口或接口，將它轉(zhuǎn)發(fā)。如果該目的MAC地址在MAC地址表里沒有記錄，則向除接收到該數(shù)據(jù)幀的端口以外的交換機(jī)的所有端口發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。

三層交換機(jī)的路由模塊通過讀取封裝在數(shù)據(jù)包頭里的目的IP地址，然后通過和路由表里的條目對(duì)比。找到該數(shù)據(jù)包所要被發(fā)送去的接口并將它轉(zhuǎn)發(fā)。如果該目的IP地址在路由表里沒有相應(yīng)的路由條目，則丟棄該數(shù)據(jù)包。

2.2與路由器的區(qū)別三層交換機(jī)和路由器之間的區(qū)別，最根本的就是三層交換機(jī)也具有“路由”功能，與傳統(tǒng)路田器的路由功能總體上是一致的。雖然如此，三層交換機(jī)與路由器還是存在本質(zhì)區(qū)別的。三層交換機(jī)并不等于路由器，同時(shí)也不可能取代路由器。三層交換機(jī)非常適應(yīng)局域網(wǎng)環(huán)境，而路由器非常適合應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。也就是說，三層交換機(jī)無(wú)法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓鳟悺鬏攨f(xié)議不同的廣域網(wǎng)系統(tǒng)。具體而言，有下面幾點(diǎn)。

2.2.1主要功能不同雖然三層交換機(jī)與路由器都具有路由功能，但不能因此把它們等同起來(lái)。現(xiàn)在有管寬帶路由器不僅具有路由功能，還提供了交換機(jī)端口、硬件防火墻功能，但不能把它同交換機(jī)或者防火墻等同起來(lái)。因?yàn)檫@些路由器的主要功能還是路由功能，其他功能只不過其附加功能，其目的是使設(shè)備適用面更廣，使其更加實(shí)用。三層交換機(jī)也一樣，它仍是交換機(jī)產(chǎn)品，只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換機(jī)，它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。也就是說它同時(shí)具備了數(shù)據(jù)交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能，但其主要功能還是數(shù)據(jù)交換而路由器僅具有路由轉(zhuǎn)發(fā)這一種主要功能。

2.2.2使用的場(chǎng)所不同三層交換機(jī)主要是用于簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)連接。因此，三層交換機(jī)的路由功能通常比較簡(jiǎn)單，路由路徑遠(yuǎn)沒有路由器那么復(fù)雜。它在局域網(wǎng)中的主要用途還是提供快速數(shù)據(jù)交換功能，滿足局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的應(yīng)用特點(diǎn)。而路由器則不同，它主要是為了滿足不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接。雖然也適用于局城網(wǎng)之間的連接，但它的路由功能更多地體現(xiàn)在不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)上，如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的連接、不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接等，所以路由器主要是用于不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間。它最主要的功能就是路由轉(zhuǎn)發(fā)，解決好各種復(fù)雜路由路徑網(wǎng)絡(luò)的連接就是它的最終日的，所以路田器的路由功能通常非常強(qiáng)大，不僅適用于同種協(xié)議的局域網(wǎng)間，更適用于不同協(xié)議的局域網(wǎng)與廠域網(wǎng)間。它的優(yōu)勢(shì)在于選擇最佳路由、負(fù)荷分擔(dān)、鏈路備份及和其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由信息的交換等路由器所具有的功能。為了與各種類型的網(wǎng)絡(luò)連接，路由器的接口類型非常半富，而三層交換機(jī)則一般僅有同類型的局域網(wǎng)接口，非常簡(jiǎn)單。

2.2.3處理數(shù)據(jù)的方式不同從技術(shù)上講，路由器和三層交換機(jī)在數(shù)據(jù)包交換操作上存在著明顯區(qū)別。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換，而三層交換機(jī)通過硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換。三層交換機(jī)在對(duì)第一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行路由后，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過時(shí)，將根據(jù)此表直接從二層通過而不是再次路由，從而消除了路由器進(jìn)行路由選擇而造成網(wǎng)絡(luò)的延遲，提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率。同時(shí)，三層交換機(jī)的路由查找是針對(duì)數(shù)據(jù)流的，它利用緩存技術(shù)，很容易利用ASIC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，可以大大節(jié)約成本，并實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)。而路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采月最長(zhǎng)匹配的方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，通常使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)效率較低。

因此，從整體性能上比較的話，三層交換機(jī)的性能要遠(yuǎn)優(yōu)于路田器，非常適用于數(shù)據(jù)交換頻繁的局域網(wǎng)中；而路由器雖然路由功能非常強(qiáng)大，但它的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率遠(yuǎn)低于三層交換機(jī)，更適用于數(shù)據(jù)交換不是很頻繁的不同類型網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，如局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。如果把路由器，特別是高檔路由器用于局域網(wǎng)中，則在相當(dāng)大程度上是一種浪費(fèi)(就其強(qiáng)大的路由功能而言)，而月一還不能很好地滿足局域網(wǎng)通信性能需求，影響子網(wǎng)間的正常通信。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，簡(jiǎn)單的認(rèn)為三層交換技術(shù)就是“二層交換技術(shù)一路由轉(zhuǎn)發(fā)”適用于中、大型局域網(wǎng)，為了減小廣播風(fēng)暴的危害及管理上的需要，必須把中、大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃分成若干個(gè)小局域網(wǎng)(子網(wǎng))，這樣必然導(dǎo)致不同子網(wǎng)間存在大量的互訪單純使用二層交換機(jī)難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間的互訪而單純使用路由器，則由于端口數(shù)量有限，路由速度較慢，限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和訪問速度，所以這種環(huán)境下，由二層交換技術(shù)和路由技術(shù)有機(jī)結(jié)合而成的三層交換機(jī)就最為適合。

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