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简释二层交换机、三层交换机及路由器

     作为一名网络管理员,您会经常听到二层交换机、三层交换机和路由器这些设备名称。本文简单阐述他们的基本工作原理和以及主要区别。
一、二层交换机:
    二层交换技术发展比较成熟,工作于数据链路层,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。
    它的工作过程可以简述为以下步骤:
   (1)当某个端口收到数据包,它先读取该包头中的源MAC地址,从而知道发包的机器是连在本设备的哪个端口上;
   (2)再去读取包头中目标MAC地址,并在自己的地址表中查找对应的本设备上的接口;
   (3)如表中有目标MAC地址对应的端口,就直接把数据包发送到该端口。
二、三层交换机:
    三层交换技术可以简单理解为:二层+路由的技术;在对第一个数据流进行路由后,它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,同样数据流再次经过时,根据此表直接从二层通过,无须再次路由。消除了路由器进行选择而造成的网络延迟,具有高速转发效率。
三、路由器:
    路由器工作于网络七层协议的第三层,主要用于不同(类型)网络间的数据转发,根据包文中包含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。路由器在工作时按照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。
    总体来说,二层交换机工作在数据链路层,是基于端口和MAC地址的;而三层交换机与路由则工作在网络层,是基于IP和策略的。
二层交换机和三层交换机的区别:
    和二层交换相比,三层使用了三层交换技术,三层交换技术是在二层的基础上增加了“三层转发技术”。它解决了局域网中网段划分之后,子网通信必须依赖路由转发的局面,解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
二层交换机和路由器的区别:
    交换机是从网桥发展而来,它根据MAC地址寻址,通过站表选择数据传输路径,站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器则根据IP进行寻址,通过路由表路由协议决定数据传输路径。交换机最大的优点是快速,由于交换机直接根据MAC地址选择转发端口,算法简单,便于ASIC实现,转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。二者的区别主要表现在以下几个方面:
    1.回路:交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,具有高可靠性。
    2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,不能平衡负载。而路由器的路由协议不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择不同的通信路径。
    3.广播控制:整个交换式网络是一个广播域,广播报文可散布到整个交换网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不可能通过路由器继续广播。
    4.子网划分:交换机只能识别物理的MAC地址,并不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是逻辑地址且IP地址具有层次结构,可以非常方便地用于划分子网,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。
    5.保密问题:虽说交换机可以根据包文的源MAC地址、目的MAC地址或帧中其它内容对帧进行过滤,实现部分网络保密需求。但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤,更加直观方便。
    6.介质相关:当交换机作为桥接设备时,也能实现不同链路层和物理层之间的数据交互,但这些比较复杂的过程不适合ASIC实现,会严重降低交换机的转发速度。而路由器则不同,它本身就是用于不同网络之间的数据交互,能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。当然,进些年交换机为提高性能也做了许多改进,其中最突出的就是三层交换以及虚拟网络(VLAN)。
三层交换机和路由器的区别:
    在第三层交换技术的出现,就是为了在局域网内对不同的子网(VALN)进行高效管理。他具备了足够的路由功能,节约成本的同时,还具有更高的数据处理效率。三层交换机与传统路由器相比有如下优点:
    1.任意分配子网间传输带宽:路由器每个接口连接一个子网,子网间数据传输速度受限于路由器的接口带宽。而三层交换可以把多个端口定义成一个虚拟网,把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口,子网间传输带宽没有限制。
    2.合理配置信息资源:由于子网间数据传输没有了速率瓶颈,便可集中设置服务器群,这样不仅节省费用,还可以合理配置信息资源。
    3.降低成本:没有三层交换时,人们用交换机构成子网,用路由器进行子网间通信。采用三层交换机进行网络设计,既可以进行任意虚拟子网划分,又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信,节省了购买路由器的不菲开销。
    总体而言,交换机速度快,控制功能弱。路由器则控制性能强,但速度慢。解决这个矛盾的最佳技术就是三层交换,既有交换机线速转发能力,又有路由器良好的控制功能,是性能价格比最高的解决方案。

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点击次数:  更新时间:2014-04-03 18:21:10  【打印此页】  【关闭