第三层交换机

新兴的网络设备——第三层交换机

计042班0404991074 汪兴者

前言：计算机网络技术和应用的迅猛发展，推动了社会信息化程度的不断

提高，而信息化需求的提升又推动着新的网络技术的涌现。这些技术使得网络在可扩充性、灵活性、透明性以及速率等方面都得到了很大提高。在众多的网络产品中，交换机对于构建高性能的网络起着至关重要的作用，其技术发展同样令人瞩目。现在，"第三层交换"这个词在业界已经比较流行了，在大中型网络中，已经有了很多以千兆第三层交换机为核心的网络。随着我国企业网、校园网以及宽带网的迅速发展，第三层交换机成为新的市场增长点，它的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入层。

关键字：第三层交换机工作原理应用

一，第三层交换机的工作原理：

要论述第三层交换机的工作原理，我们可以从传统交换机和路由器的实现原理中入手。简单地说，传统的局域网交换机是从网桥发展来的，属于第二层设备。它是一个可以将发信方源地址与收信方目的地址连接起来的网络设备，该设备可以根据数据单元中的头信息，将来自一个或多个输入端口的信元或帧移动到一个或多个输出端口，完成信息发送过程的交换。显然，第二层交换机的最大好处是数据传输快，因为它仅需要识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC 地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC芯片实现。所以，第二层交换的解决方案实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然也能支持子网划分和广播限制等基本功能，但控制能力较小。

传统的第三层路由器属于第三层设备，它是根据IP地址寻址和通过路由表路由协议来实现路由功能的。在局域网中的作用主要是路由转发、网络安全和隔离广播等，即在完成子网的网间连接的同时，还可以隔离子网间的广播风暴，可以控制一个网络非法信息进入到另一个网络中。由于在路由转发中，路由器普遍采用的技术是最长匹配方式，而该方式实现起来非常复杂，所以只能利用软件来完成，自然会对网络带来一定的延迟。

由此可见，传统交换机是同一网络系统中主机之间端口连接的网络设备，传统路由器是同类或异类网络系统中各子网之间连接的网络设备。

再来看一下第三层交换机。第三层交换机实际上是将传统交换器与传统路由器结合起来的网络设备，它既可以完成传统交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。当然，这种二层设备与三层设备的结合，并不是简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合，其中最重要的表现是，当某一信息源的第一个数据流进入第三层交换机后，其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP 地址映射表，并将该表存储起来，当同一信息源的后续数据流再次进入第三层交换机时，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，而不再需要经过第三层路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。

如上所述，第三层交换机是将第二层交换机和第三层路由器两者优势结合成

一个有机、灵活并可在各层次提供线速性能的整体交换方案。在第三层交换这种集成化结构中所支持的策略管理属性，不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供了流量优先化处理、安全以及Trunking、虚拟网和Intranet的动态部署等多种功能。另外，第三层交换的目标也非常明确，即只需在源地址和目的地址之间建立一条更为直接快捷的第二层通路，而不必经过路由器来转发同一信息的每个数据包。

事实上，第三层交换方案是一个能够支持分类所有层次动态集成的解决方案，虽然这种多层次动态集成也能够由传统路由器和第二层交换机搭载一起完成，但这种搭载方案与采用第三层交换机相比，不仅需要更多的设备配置、更大的空间、更多的布线和更高的成本，而且数据传输性能也要差得多，因为在海量数据传输中，搭载方案中的路由器无法克服传输速率瓶颈

二，第三层交换机的功能：

第三层交换机通常提供如下功能：

1，分组转发：一旦源结点到目的结点之间的路径决定下来，第三层交换机就将分组转发给目的主机；

2，路由处理：第三层交换机通过内部路由选择协议（如RIP或OSPF）创建和维护路由表；

3，安全服务：处于安全考虑，第三层交换机一般提供防火墙、分组过滤等服务功能；

4，特殊服务：第三层交换机提供的特殊服务包括封装和拆分帧和分组，以及流量化。第三层交换机设计的重点放在如何提高接收、处理和转发分组速度，减小传输延迟上，其功能是由硬件实现的，使用专用集成电路ASIC芯片，而不是路由处理软件。

三，第三层交换机与传统路由器相比具有的特征及优点：

作为网络互连的设备，第三层交换机具有以下特征：

1.转发基于第三层地址的业务流；

2.完全交换功能；

3.可以完成特殊服务，如报文过滤或认证；

4.执行或不执行路由处理。

与传统的路由器相比，具有如下优势：

1．行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同，它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，该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间传输带宽没有限制。

2.合理配置信息资源：由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别，子网设置单独服务器的意义不大，通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用，更可以合理配置信息资源。

3.降低成本：通常的网络设计用交换机构成子网，用路由器进行子网间互连。目前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，为此节省了价格昂贵的路由器。

4.交换机之间连接灵活：作为交换机，它们之间不允许存在回路，作为路由器，又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口，但进行路由选择时，依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。

四，第三层交换机的应用及应用领域：

第三层交换机的应用其实很简单，主要用途是代替传统路由器作为网络的核心。因此，凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以用第三层交换机来代替。

---- 在企业网和校园网中，一般会将第三层交换机用在网络的核心层，用第三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或vlan。这样网络结构相对简单，节点数相对较少; 另外，其不需要较多的控制功能，并且成本较低。

校园网连接了包括教学楼、办公楼、实验楼、图书馆、学生宿舍楼及教职工生活区等大量的信息点，并涉及学校管理、教育科研、电子教学、远程教育和互联网的引入以及对外技术交流与合作服务等大量的业务，这就要求校园网必须是一个实用的、高可靠、高效率、高扩展性及高安全性系统。为使校园网络系统具有良好的扩展性和灵活的接入能力，并易于管理，易于维护，在网络设计及构建中始终应遵循统一标准、统一平台及网络分层的原则，如统一采用IP技术，统一规划IP地址及各种应用，采用开放的技术及国际标准，如路由协议、安全标准、接入标准和网络管理平台等，才能保证实现网络的统一，并确保网络的可扩展性。为了减少网络中各部分的相关性，便于网络的实施及管理，在网络的构建中，从整体上可以将网络划分为核心层、汇聚层和接入层等3个层次。各层之间功能明确，各司其责

---- 在目前火爆的宽带网络建设中，第三层交换机一般被放置在小区的中心和多个小区的汇聚层，第三层交换机的出现动摇了企业路由器的地位。正如路由器统治广域网一样，第三层交换机将在今后主宰局域网已成为不争的事实。

---- 从当前国内的情况来看，第三层交换机发展势头良好。可喜的是，许多国内厂商纷纷推出第三层以太网交换机，而且性能良好

目前，普遍应用于企业网络中的第三层交换技术，主要是VLAN，因为VLAN 打破了传统网络许多固有观念，可使网络结构更加灵活、多变、方便和随心所欲。所谓VLAN就是不需考虑用户的物理位置，而根据信息端的IP地址、用户名等

直接与用户联系的特定标志及应用因素就可将用户在逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组，且每个用户主机都连接在一个支持VLAN的交换机端口上，并属于一个VLAN。同一个VLAN中的成员都共享广播，不同VLAN之间的广播信息是相互隔离的。这就相当于将整个网络分割成了多个不同的广播域，从而加强了企业内联网络的管理与维护。因此，第三层交换机最适合于那些无需远程接入或以远程接入为辅的企业内联网络，或者大部分子网系统集中，而只有部分远程接入子网的企业内联网络。三层交换从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其在网络建设中的应用越来越广泛，从最初骨干层、中间的汇聚层一直渗透到边缘的接入层。三层交换机以其速度快、性能好、价格低等众多的优势已经把路由器排挤到网络的“边缘”。凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以用三层交换机代替。随着ASIC硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品会得到进一步发展。总之，第三层交换机作为新兴的网络设备，其前景将更加开阔、明朗！

参考文献：

1.第三层交换机的选择https://www.wendangku.net/doc/128582034.html,/article/netyl/Switch/show/34631.html

2.第三层交换技术

https://www.wendangku.net/doc/128582034.html,/article/netyl/Switch/show/34645.html

3.三层交换技术解析https://www.wendangku.net/doc/128582034.html,/yzcc/jhj/105950.html

4.为什么要使用三层交换机https://www.wendangku.net/doc/128582034.html,/yzcc/jhj/11633.html#

三层交换原理及示例详解

三层交换原理及示例详解 7.7.5 三层交换原理 二层交换机的二层数据交换一般都是使用ASIC（Application Specific Integrated Circuit ，专用集成电路）的硬件芯片中的CAM表来实现的，因为是硬件转发，所以转发性能非常高。而三层交换机的三层转发也是依靠ASIC芯片完成的（路由器的路由功能主要依靠CPU软件进行的），但其中除了二层交换用的CAM表外，还保存有专门用于三层转发的三层硬件转发表。 三层交换机的三层交换原理比较复杂，不同网络环境下、不同厂家的三层交换机的三层交换流程都不完全相同。如图7-55所示的仅一个直接连接在一台三层交换机上的两个不同网段主机三层交换的基本流程，各主要步骤解释如下： （1）源主机在发起通信之前，将自己的IP地址与目的主机的IP地址进行比较，如果源主机判断目的主机与自己位于不同网段时，它需要通过网关来递交报文的，所以它首先需要通过一个ARP请求报文获取网关的MAC地址（在源主机不知道网关MAC地址的情形下），即源主机先发送ARP请求帧以获取网关IP地址对应的MAC 地址。 （2）网关在收到源主机发来的ARP请求报文后以一个ARP应答报文进行回应，在应答报文中的“源MAC地址”就包含了网关的MAC地址。 （3）在得到网关的ARP应答后，源主机再用网关MAC地址作为报文的“目的MAC地址”，以源主机的IP 地址作为报文的“源IP地址”，以目的主机的IP地址作为“目的IP地址”，先把发送给目的主机的数据发给网关。 图7-55 三层交换基本流程 （4）网关在收到源主机发送给目的主机的数据后，由于查看得知源主机和目的主机的IP地址不在同一网段，于是把数据报上传到三层交换引擎（ASIC芯片），在里面查看有无目的主机的三层转发表。 （5）如果在三层硬件转发表中没有找到目的主机的对应表项，则向CPU请求查看软件路由表，如果有目的主机所在网段的路由表项，则还需要得到目的主机的MAC地址，因为数据包在链路层是要经过帧封装的。于是三层交换机CPU向目的主机所在网段发送一个ARP广播请求包，以获得目的主机MAC地址。 （6）交换机获得目的主机MAC地址后，向ARP表中添加对应的表项，并转发由源主机到达目的主机的灵气包。同时三层交换机三层引擎会结合路由表生成目的主机的三层硬件转发表。 以后到达目的主机的数据包就可以直接利用三层硬件转发表中的转发表项进行数据交换，不用再查看CPU中的路由表了。 以上流程适用位于不同VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作三层交换转发。这就是“一次路由，多次交换”的原理。 7.7.6 三层交换示例 在三层交换中，同一交换机上的不同网段主机通信和不同交换机上的不同网段主机通信的基本原理是一样的，只是具体流程有所区别。本节仅以比较简单的“同一交换机上的不同网段主机通信”这种情形来解释上节介绍的三层交换原理。

网络技术：二层、三层交换机和四层交换机的区别

网络技术：二层、三层交换机和四层交换机的区别 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。 路由技术 路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，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。

三层交换机工作原理及特点

三层交换机 三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的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目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。 应用背景 出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划成一个个小的局域网，这就使VLAN技术在网络中得以大量应用，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。单纯使用路由器来实现网间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应运而生，三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，非常适用于大型局域网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度，且价格相对便宜些。 在企业网和教学网中，一般会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或VLAN。不过应清醒认识到三层交换机出现最重要的目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具备的路由功能也多是围绕这一目的而展开的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。毕竟在安全、协议支持等方面还有许多欠缺，并不能完全取代路由器工作。 在实际应用过程中，典型的做法是：处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网中VLAN间的路由，用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨地域的网络访问时，才通过专业路由器。 三层交换机工作原理 三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。应用第三层交换技术即可实现网络路由的功能，又可以根据不同的网络状况做到最优的网络性能。 为什么使用三层交换机？ 1、网络骨干少不了三层交换 要说三层交换机在诸多网络设备中的作用，用“中流砥柱”形容并不为过。在校园网、城域教育网中，从骨干网、城域网骨干、汇聚层都有三层交换机的用武之地，尤其是核心骨干网一定要用三层交换机，否则整个网络成千上万台的计算机都在一个子网中，不仅毫无安全可言，也会因为无法分割广播域而无法隔离广播风暴。

交换机的配置

交换机的配置 一、连接交换机和PC 首先，需要先把PC和交换机连接在一起，这样才能进行管理。可网管型交换机都附带一条串口电缆，供网管员进行本地管理。先把串口电缆的一端插在交换机背面的Console口上，同时拧好螺钉，防止接触不良。串口线的另一端插在普通PC的串口上，此时要记住电缆插在COM1还是COM2口上，以后设置会用得着。 二、设置“超级终端” 连接好后，接通交换机和电脑电源并开机。Windows 98/Me/2000都提供“超级终端”服务，如果没有可以在“添加/删除程序”中的“通讯”组内添加。你也可以使用其他符合VTY100(终端的一种标准，现在很少见)标准的终端模拟程序。 在第一次运行“超级终端”时，系统默认为通过Modem连接，会要求用户输入连接的区号，随便输入一个即可。如果你的电脑中没有安装Modem，则会提示“在连接之前必须安装调制解调器，现在就安装吗?”，这里点击[否]按钮。 程序运行之后会提示你建立一个新的连接名称，我们在这里输入“Switch”。点击[确定]按钮后，会出现一个窗口，要求用户选择连接时使用哪一个端口。这里一定要注意，应该选择你连接的PC串口的序号。如果不太清楚，可以用“串口1”和“串口2”分别试试。 串口号后，点击[确定]按钮，会出现一个COM口属性的窗口，里面有波特率、数据位、奇偶检、停止位、流量控制等参数设置。这么多参数，如何设置呢?其实不要紧，只要点击一下[还原默认值]按钮，就会调用最保守的参数设置。默认参数在大多数的连接状况下都能适用，这样用户就不必再花费时间研究这些参数了。 设定好连接参数后，程序就会自动执行连接交换机的命令。咦!界面怎么一片空白?不要急，按一下回车键，交换机管理主界面的庐山真面目终于出现了。 从现在开始，你就得忘记鼠标的存在，所有的控制都要通过键盘来实现。不过操作非常简单:用回车键执行命令，用“Tab”键或箭头键在选项中移动，用空格键或键盘字母键、数字键改变某项参数。登录操作系统之前，用户需要输入管理员用户名和密码。大多数设备管理员的默认用户名都以“Admin”、“Super”等有意义的英文单词命名。有的交换机有初始口令，有的则没有，只要仔细查看交换机使用手册就可以了解这些信息。 交换机的配置是一项技巧性和实践性并重的工作，只有在平时认真总结，才能对交换机进行有效管理，使局域网畅通运行，为用户的信息传递提供最可靠的服务。 (1)每个双绞线接口只与一个工作站(网卡)相连，信号点对点传输。 (2)当某一端口接收到信号时，HUB将其整形再生并广播到其他每个端口。 (3)HUB本身可自动检测信号碰撞，当碰撞发生时立即发出阻塞(jam)信号通知其他端口。

二层交换机与三层交换机的区别

三层交换机使用了三层交换技术 简单地说，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。 什么是三层交换 三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行*作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。 三层交换技术的出现，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。 三层交换原理 一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。 其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。 三层交换机种类 三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。 （1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。 纯硬件三层交换机原理

第三层交换机技术白皮书

第三层交换机技术白皮书 字体: 小 中 大 | 上 一篇 | 下一篇 发布: 03-27 21:13 作者: 网络转载 来 源: 网络转载 1.1 共享技术 所谓共享技术即在一个逻辑网络上的每一个工作站都处于一个相同的网段上。 以太网采用CSMA/CD 机制，这种冲突检测方法保 证了只能有一个站点在总线上传输。如果有两个站点试图同时访问总线并传输数据，这就意味着“冲突”发生了，两站点都将被告知出错。然后它们都被拒发，并等待一段时间以备重发。 这种机制就如同许多汽车抢过一座窄桥，当两辆车同时试图上桥时，就发生了“冲突”，两辆车都必须退出，然后再重新开始抢行。当汽车较多时，这种无序的争抢会极大地降低效率，造成交通拥堵。 网络也是一样，当网络上的用户量较少时，网络上的交通流量较轻，冲突也就较少发生，在这种情况下冲突检测法效果较好。当网络上的交通流量增大时，冲突也增多，同进网络的吞吐量也将显著下降。在交通流量很大时，工作站可能会被一而再再而三地拒发。 1.2 交换技术 局域网交换技术是作为对共享式局域网提供有效的网段划分的解决方案而出现的，它可以使每个用户尽可能地分享到最大带宽。交换技术是在OSI 七层网络模型中的第二层，即数据链路层进行操作的，因此交换机对数据包的转发是建立在MAC （Media Access Control ）地址--物理地址基础之上的，对于IP 网络协议来说，它是透明的，即交换机在转发数据包时，不知道也无须知道信源机和信宿机的IP 地址，只需知其物理地址即MAC 地址。交换机在操作过程当中会不断的收集资料去建立它本身的一个地址表，这个表相当简单，它说明了某个MAC 地址是在哪个端口上被发现的，所以当交换机收到一个TCP ／IP 封包时，它便会看一下该数据包的目的MAC 地址，核对一下自己的地址表以确认应该从哪个端口把数据包发出去。由于这个过程比较简单，加上这功能由一崭新硬件进行 --ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，因此速度相当快，一般只需几十微秒，交 手机挂QQ ，快速升太阳 开通QQ 黄钻，享受更多特权 QQ 千里眼：联络永不断线 密招：用QQ 发手机短信

三层交换技术的原理及应用

２００７．７ 43 １ 西安科技大学计算机系 陕西 ７１００５４２ 中国人民解放军西安通信学院 陕西 ７１０１０６ 三层交换技术的原理及应用 温钰１，２ 龚尚福１ 王照峰２ 李红卫２ 摘要：本文在分析比较二、三层交换技术的基础上介绍了三层交换技术的工作原理。从网络扩展能力、数据处理能力、多协议支持能力以及冗余通道等多方面阐述了三层交换技术的特点。对比分析了基于硬件结构和基于软件结构的两种三层交换技术的工作流程，阐述了三层交换技术在虚拟局域网中的应用。 关键词：三层交换技术；路由；ＶＬＡＮ ０ 引言 计算机技术与通信技术的结合促进了计算机网络的迅猛发展，在计算机网络中，交换机和路由器起着至关重要的作用。随着２０世纪９０年代后期千兆交换式以太网的登台亮相，短短的３０年间，局域网经历了从单工到双工、从共享到交换、从专用到普及、从第二层交换到多层交换的过程。网络初期，采用局域网技术组网时，使用的网络互联设备是集线器，主要工作在物理层，基于ＣＳ—ＭＡ／ＣＤ协议的用户数据的冲突检测和出错重发过程，使传输的效率很低，实现的功能主要局限于主机连接、文件和打印资料的共享，此时，多个用户共享１０Ｍｂｐｓ带宽即可满足要求。随着网络规模的日益扩大，这种网络系统已不能胜任。因此采用了工作在数据链路层上的设备网桥，它可起到使网段细化、减小冲突域，从而优化局域网性能的目的。但它是对高层（第三层以上）协议透明的设备，不能有效阻止广播风暴，因此引入了路由器的概念。路由器在子网间互连、安全控制、广播风暴限制等方面起了关键的作用，但复杂的算法、较低的数据吞吐量使其成为网络的瓶颈，为此迫切需要一种具有路由转发功能，同时还能减少网络瓶颈的技术，三层交换技术孕育而生。 １ 三层交换技术的原理 三层交换是相对于传统的交换概念而提出的。传统的交换技术是在ＯＳＩ网络参考模型中的第二层（数据链路层）进行操作，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。在大型局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成一个个小的局域网，也就是一个个的小网段，这样必然导致不同网段之间存在大量的互访，单纯使用二层交换机没有办法实现网间的互访，传统访问方式是单纯使用路由器，但由于路由器端口数量有限，路由速度较慢，限制了网络的规模和访问速度，所以这种环境下，就出现了二层交换技术和三层路由技术有机结合而成的三层交换技术。二层与三层交换的示意图如图１ 所示。目前，第三层交换技术在硬件上的实现主要通过与路由器有关的第三层路由硬件模块插接在第三层交换机的高速背板／总线上，使路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制（１０Ｍｂｉｔ／ｓ——１００Ｍｂｉｔ／ｓ）／。在软件方面，第三层交换技术也界定了传统基于软件的路由器软件，对数据封包的转发等有规律的过程通过物理设备高速实现。对如路由信息的更新、路由表维护以及路由计算、确定等功能则用软件来实现。 图１ 二层及三层交换示意图 我们也可以将三层交换机定义为二层交换机＋基于硬件的路由器，简单地将三层交换机理解为由一台路由器和一台二层交换机有机叠加构成。实际工作时两台处于不同子网的主机通信必须要通过路由，数据包必须要经过三层交换机中的路由处理器进行路由，而在同一子网中的主机通信不必再经过路由器处理。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。我们可通过一个具体的通信实例来说明三层交换的工作原理。两个使用ｌＰ协议的站点Ｔｏｍ和Ｒｏｓｅ通过第三层交换机进行通信时，发送站点Ｔｏｍ在开始发送数据时，把自己的ＩＰ地址与Ｒｏｓｅ站的ＩＰ地址进行比较，判断Ｒｏｓｅ站是否与自己在同一子网内。若站点Ｒｏｓｅ与发送站点Ｔｏｍ在同一子网内，则进行二层的转发，不需要三层路由功能，且此时交换机是工作在二层交换机功能下。若两个站点不在同一子网内，发送站Ｔｏｍ要与目的站Ｒｏｓｅ通信，发送站Ｔｏｍ要向“缺省网关”发出 ＡＲＰ（地址解析）封包，而 作者简介：温钰（１９８０－），女，讲师，在读硕士研究生，主要研究方向：网络集成与数据库。

数字监控系统中的交换机选择

关于数字监控系统中的交换机选择 一、接入层交换机的选择： 接入层交换机主要下联前端网络高清摄像机，上联汇聚交换机。 以720P网络摄像机4M码流计算，一个百兆口接入交换机最大可以接入几路720P网络摄像机呢？ 我们常用的交换机的实际带宽是理论值的50%-70%，所以一个百兆口的实际带宽在 50M-70M。4M*12=48M，因此建议一台百兆接入交换机最大接入12台720P网络摄像机。 同时考虑目前网络监控采用动态编码方式，摄像机码流峰值可能会超过4M带宽，同时考虑带宽冗余设计，因此一台百兆接入交换机控制在8台以内时最好的，超过8台建议采用千兆口。 二、汇聚层交换机的选择： 汇聚层交换机主要下联接入层交换机，上联监控中心核心交换机。一般情况下汇聚交换机需选择带千兆上传口的二层交换机。 还是以720P网络摄像机4M码流计算，前端每台接入层交换机上有6台720P网络摄像机，该汇聚交换机下联5台接入层交换机。该汇聚层交换机下总带宽为4M*6*5=120M，因此汇聚交换机与核心交换机级联口应选千兆口。

三、核心层交换机的选择： 核心层交换机主要下联汇聚层交换机，上联监控中心视频监控平台，存储服务器，数字矩阵等设备，是整个高清网络监控系统的核心。 在选择核心交换机是必须考虑整个系统的带宽容量及如何核心层交换机配置不当，必然导致视频画面无法流畅显示。因此监控中心需选择全千兆口核心交换机。 如点位较多，需划分VLAN，还应选择三层全千兆口核心交换机。 四、决定交换机性能的几个参数 1、背板带宽 背板带宽计算方法：端口数*端口速度*2=背板带宽，以华为S2700-26TP-SI为例，该款交换机有24个百兆口，两个千兆上联口。 背板带宽=24*100*2/1000+2*1000*2/1000=8.8Gbps。 2、包转发率 包转发率的计算方法： 满配置GE端口数×1.488Mpps+满配置百兆端口数×0.1488Mpps=包转发率 （1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps，1个百兆端口在包长

计算机网络__交换机工作原理

计算机网络交换机工作原理 在前面了解到根据交换机在OSI参考模型中工作的协议层不同，将交换机分为二层交换机、三层交换机、四层交换机。交换机工作的协议层不同，其工作原理也不相同。下面我们将介绍各层交换机的工作原理。 1．二层交换机工作原理 二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。二层交换机的工作原理如下：当交换机从端口收到数据包后，首先分析数据包头中的源MAC地址和目的MAC地址，并找出源MAC地址对应的交换机端口。然后，从MAC地址表中查找目的MAC地址对应的交换机端口。 如果MAC地址表中存在目的MAC地址的对应端口，则将数据包直接发送到该对应端口。如果MAC地址表中没有与目的MAC地址的对应端口，则将数据包广播到交换机所有端口，待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的MAC地址与端口的对应关系，并将该对应关系添加至MAC地址表中。 这样，当下次再向该MAC地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。并且，通过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的MAC地址信息，建立并维护自己内部的MAC地址表。如图6-10所示，为二层交换机工作原理示意图。 图6-10 二层交换机工作原理 2．三层交换机工作原理 三层交换机是在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，能够工作于OSI参考模型的网络层，实现多个网段之间的数据传输。三层交换机既可以完成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。其工作原理如下： 当三层交换机接收到某个信息源的第一个数据包时，交换机将对该数据包进行分析，并判断数据包中的目的IP地址与源IP地址是否在同一网段内。如果两个IP地址属于同一网段，

交换机系列培训-第三层交换机的选择

交换机系列培训:第三层交换机的选择 交换机系列培训:第三层交换机的选择交换机系列培训:第三层交换机的选择现代的局域网基础设施需要对通过网络边界进行数据传输的问题提供一个新的解决办法，这就需要提供一种同时具有第二层交换机和局域网路由器的功能，并且其时延小于传统的局域网路由器的全新的设备。通常我们称之为第三层交换机。 网络并非都基于以太网，fddi和atm也是最常使用的局域网骨干技术。atm网曾一度被看作是多媒体时代唯一的网络技术。而许多其他技术诸如千兆以太网，也具有成为明天的局域网骨干技术的潜力。有相当一部分的千兆以太网交换机已经支持qos和cos，并且提供了很高的带宽，拥有传输声音、图象、多媒体数据等的能力。虽然其qos的稳定性还不如atm，但其低价格和低复杂性则优于atm技术，且易于与已有的网络产品相连接。从上面的这些事实可以推断出，任何要用于骨干网的网络设备必须支持这些技术之间的互联，并且提供在这些技术之间进行升级的能力。 在过去，网络中的数据在一般情况下只有大约百分之二十是通过骨干路由器与中央服务器或企业网络的其他部分进行通信，而在今天这个比例已经被提高到了百分之五十。我们都知道，为了应付不断增

长的数据流量，共享介质型的网络纷纷被交换型网络所替代。这种变化对原来用于网络分段的传统路由器产生了直接的冲击。鉴于有如此之大的流量跨越ip或ipx子网，路由器事实上已经成为了网络传输的瓶颈。原因是因为传统的路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。虽然路由器的性能最近也得到了一定的提高大约达到1mpps 但采用这种路由器的费用也高得惊人。 现在市场上的主流第三层交换机主要有cisco的catalyst 2948g 和3com的corebuilder 3500等。在选择第三层交换机时，用户可根据自己的需要判断并选择上述产品，下面我就以上两个产品进行介绍，使您能够全面的了解主流第三层交换机，并针对自己的情况选择合适的机型。 cisco catalyst 948g-l3交换机是可以支持internet协议（ip），互联网包交换（ipx）和ip多路传输提供线速交换的固定配置第三层（l3）以太网交换机。这种catalyst交换机可以为拥有适当端口密度的中型园区主干提供所需的高性能。它非常适合于集中到多个配线间或作为其他主干交换机（例如catalyst 2900，catalyst 3500、catalyst 4000或catalyst 5000 交换机）的工作组交换机。 catalyst 2948-l3交换机不仅为ip、ipx及ip多路传输提供无阻

如何选择交换机

交换机在一些比较大型的局域网中已经非常普遍，随着网络技术的空前发展，交换机产品也日益丰富，厂商不断涌现，Cisco、Avaya、3COM、华为、联想、D-Link、方正、港湾、神州数码等等成百上千家都提供不同层次的交换机产品，来满足各层次用户的需求。面对如此众多的厂商和产品，是不是让您觉得眼花缭乱?怎样才能够选择最适合自己的交换机产品呢?其实笔者认为，任何东西都是万变不离其宗，只要你掌握了产品的本质特性，再根据自身的特点，看菜吃饭，量体裁衣，就不难找到适合自己的东西了。在这里，笔者与各位网友共同学习一下交换机的主要性能指标，从技术角度对交换机有个基本的认识，以便在今后选购和使用交换机时做到心中有数。 一般来说，与交换机性能和设备选型密切相关的因素主要有背板带宽、包转发率、交换方式、端口类型、端口速率、端口密度、冗余模块、堆叠能力、VLAN数量、MAC地址数量、三层交换能力等,下面以几款产品为例逐一介绍： a.背板带宽 背板带宽是我们在选购交换机时应该十分注意的一个性能指标，它标志着一个交换机总的吞吐能力。背板带宽约高，你的交换机负载数据转发能力就越强，网络瓶颈就越低。在以背板总线为交换通道的交换机上，任何端口接收的数据，首先被放到总线上，再由总线传递给目标端口，这种情况下背板带宽就是总线的带宽。现在的许多交换机，尤其是模块化的交换机都为交换矩阵设计，这种设计的交换能力更强，在这样的交换机上，背板带宽实际上指的是交换矩阵的总吞吐量。背板带宽以Gbit/s为单位，从几Gbit/s到几百Gbit/s不等，一般来说固定端口交换机背板带宽较低，而模块化交换机背板带宽较高，如Cisco桌面级交换机CISCO WS-C2950G-48-EI的背板带宽为4.4Gbit/s，而企业级交换机CISCO WS-C6513的交换矩阵吞吐能力是256Gbit/s，相差两个数量级。当然背板带宽越高的价格也就越贵，像上面提高的CISCO WS-C6513目前市场售价大概在11万到12万左右。 b.包转发率 在我们选购交换机时经常会注意到背板带宽和端口速率，但包转发率这项指标也是不可忽视的。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力，单位是Mpps(百万包/秒)。包转发率的数值从几Mpps到几百Mpps不等。如Cisco 2950系列交换机包转发率一般为6.6Mpps。华为S5516的包转发率为24Mpps。 c.交换方式 目前交换机通常采用直通式交换、存储转发式、碎片隔离式三种。其中直通式交换延时小，速度快，但不提供错误检测，容易丢包;存储转发与之相反，它是接收数据包后先缓存起来，做CRC校验，过滤错误的数据包后再发送到目的端口，这种交换方式稳定准确，但是延时大，华为的S3026交换机即属于存储转发式，该技术是目前交换机使用最为普遍的方式。还有一种技术，就是碎片隔离式技术，它算是以上两种技术的折中吧，原理是在转发之前先检查数据包的长度是否够64Byte，如小于该值，则丢弃(说明是假包)，如大于该值，则转发。该种技术一般应用于低端交换机当中。 d.端口类型 端口类型是指交换机上的端口是以太网、令牌环、FDDI还是ATM等类型，一般来说固定端口交换机只有单一类型的端口，而模块化交换机则可以有不同介质类型的模块可供选择，从而实现各种网络的互连。如华为的S3050交换机提供的是 10/100Base-TX,1000Base-FX端口，而华为S5516交换机有1000/100/10Base-T，1000Base-LX，1000Base-SX等几种接口可供选择。在我们小型办公室中使用的交换机一般是以RJ45以太网端口居多。 e.端口速率 除了背板带宽、包转发等，端口速率也是衡量交换机的一项重要指标，像神州数码DCS-1016交换机提供10M/100M速率，而其模块化交换机DCRS-7515能够提供10M/100M/1000M等不同速率。目前低端交换机一般都能够提供10M、100M速率，高端交换机能够提供1000M甚至更高。

二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理

二层交换机: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； （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 三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。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，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率. 路由器：传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其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。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。 路由器在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。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 主要区别：二层交换机工作在数据链路层，三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。

监控项目交换机的选择

监控项目交换机的选择 . 1、对于8个点以内的小型监控工程，可采用普通的8口百兆交换机，TP-LINK，D-LINK、斐讯等普通品牌的就可以，一百块左右的价格，如果预算允许，选择华三或华为的效果会更佳。 2、对于16个点以内的小型监控工程，使用百兆口与硬盘录像机连接，会导致带宽不足，造成视频监控画面卡顿，需使用全千兆交换机或带千兆上传口的交换机。普通品牌的全千兆交换机价格也不高，几百块钱就能买得到。 3、对于50个点的中小型监控工程，仅仅采用一台交换机将无法满足工程的需求，此时需要交换机级联。该类型工程可采用两层级联，即接入层和核心层，通过交换机级联将50个点工程划分成多个类似于8个点以内的小型监控工程。接入层可采用普通百兆交换机，核心层必须采用全千兆交换机。 4、对于50-100个点的中型监控工程，可以考虑采用交换机三层级联，即接入层，汇聚层，核心层。接入层采用普通百兆交换机，汇聚层采用带千兆上传口的交换机，而核心层必须采用全千兆交换机。该核心层交换机必须保证充足的背板带宽与包转发率。建议选择华三华为等一线品牌。 5、对于200个点以内的中大型监控工程，同样采用交换机三层级联架构。接入层和汇聚层配置与100个点的中型监控工程类似，唯一区别在于核心层全千兆交换机的选择，此处建议选择三层全千兆核心交换机，可网管，可划分VLAN。 6、对于200个点以上的大型视频监控工程项目，交换机的选择更加至关重要，如果选择不当，将导致监控中心画面卡顿，影响观看效果。该类型工程汇聚层和核心层建议采用同一品牌产品，为保证视频流畅性，核心层采用三层万兆核心交换机。

网络监控中交换机选择需注意的要点 随着高清网络摄像机的使用越来越多，如何选择合适的、满足监控整体网络架构性能的交换机也成了在高清监控系统前期方案制定、项目报价中有着很重要的作用。一个合适的交换机，不仅能够发挥监控网络应有的功能并能够有效减少资源的浪费。 安全性 由于以太网的开放性，在组建网络监控的过程中，应该考虑网络安全这一因素，用户应当选择具有支持802.1Q vlan功能的交换机，便于网络环境的划分，通过VLAN的划分，可以基于功能对网络内的设备进行分组隔离，避免人为恶意破坏或者误操作，同时用户可以使用交换机中的802.1X功能对需要接入网络的设备进行授权许可，以些来区别合法用户与非法用户。 高效性 网络监控交换机做为视频传输的通道，其实际交换性能指标是重中这重，在描述交换机性能时有很多指标，比如交换容量（Gbps）背板带宽（Gbps）吞吐率或包转发率（Mpps）等，一台交换机性能的最重要指标是吞吐率（Mpps），因为这个能最终体现交换机应用的性能指标。 第二层包转发率=千兆端口数量*1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能《=标称二层包转发速率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。 以选用1080P的摄像机为例，分别选择对应交换机。前端20路1080P接入1个接入层交换机 接入层交换机的选择： 条件1：摄像机码流：4.5Mbps,20个摄像机就是20*4.5=90Mbps，也就是说，接入层交换机上传端口必须满足90Mbps/S的传输速率要求，考虑到交换机实际传输速率(通常为标称值的30%，100M的也就30 M左右，)，所以接入层交换机应选用具有1000M上传口的交换机

二层交换机、三层交换机、路由器的基本工作原理和三者之间的主要.

二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之 间的主要区别 一、二层交换机: 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; (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。 二、三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。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,当同样的数据流再次通过时,将根据此表直接从二层通过而不是再次路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率。 三、路由器: 传统地,路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其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。因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live

域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。 路由器在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。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化,因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 四、主要区别:二层交换机工作在数据链路层,三层交换机工作在网络层, 路由器工作在网络层。 具体区别如下: 1二层交换机和三层交换机的区别: 三层交换机使用了三层交换技术 简单地说,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。 2什么是三层交换: 三层交换(也称多层交换技术,或IP交换技术是相对于传统交换概念而提出的。众所周知,传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说,三层交换技术就是:二层交换技术+三层转发技术。 三层交换技术的出现,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。 其原理是:假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信,

第三层交换机

新兴的网络设备——第三层交换机 计042班0404991074 汪兴者 前言：计算机网络技术和应用的迅猛发展，推动了社会信息化程度的不断 提高，而信息化需求的提升又推动着新的网络技术的涌现。这些技术使得网络在可扩充性、灵活性、透明性以及速率等方面都得到了很大提高。在众多的网络产品中，交换机对于构建高性能的网络起着至关重要的作用，其技术发展同样令人瞩目。现在，"第三层交换"这个词在业界已经比较流行了，在大中型网络中，已经有了很多以千兆第三层交换机为核心的网络。随着我国企业网、校园网以及宽带网的迅速发展，第三层交换机成为新的市场增长点，它的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入层。 关键字：第三层交换机工作原理应用 一，第三层交换机的工作原理： 要论述第三层交换机的工作原理，我们可以从传统交换机和路由器的实现原理中入手。简单地说，传统的局域网交换机是从网桥发展来的，属于第二层设备。它是一个可以将发信方源地址与收信方目的地址连接起来的网络设备，该设备可以根据数据单元中的头信息，将来自一个或多个输入端口的信元或帧移动到一个或多个输出端口，完成信息发送过程的交换。显然，第二层交换机的最大好处是数据传输快，因为它仅需要识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC 地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC芯片实现。所以，第二层交换的解决方案实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然也能支持子网划分和广播限制等基本功能，但控制能力较小。 传统的第三层路由器属于第三层设备，它是根据IP地址寻址和通过路由表路由协议来实现路由功能的。在局域网中的作用主要是路由转发、网络安全和隔离广播等，即在完成子网的网间连接的同时，还可以隔离子网间的广播风暴，可以控制一个网络非法信息进入到另一个网络中。由于在路由转发中，路由器普遍采用的技术是最长匹配方式，而该方式实现起来非常复杂，所以只能利用软件来完成，自然会对网络带来一定的延迟。 由此可见，传统交换机是同一网络系统中主机之间端口连接的网络设备，传统路由器是同类或异类网络系统中各子网之间连接的网络设备。 再来看一下第三层交换机。第三层交换机实际上是将传统交换器与传统路由器结合起来的网络设备，它既可以完成传统交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。当然，这种二层设备与三层设备的结合，并不是简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合，其中最重要的表现是，当某一信息源的第一个数据流进入第三层交换机后，其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP 地址映射表，并将该表存储起来，当同一信息源的后续数据流再次进入第三层交换机时，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，而不再需要经过第三层路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。 如上所述，第三层交换机是将第二层交换机和第三层路由器两者优势结合成

交换机设备选型案例

1.1. 交换机设备选型 大部分的厂商对交换机的分类是相似的，基本上都分为：接入层交换机、汇聚层交换机、核心交换机。各个系列的使用都有一定的适用场合，下面我们通过一个例子来解释一下设备选型的问题。下图是一个典型的校园网络，各部分需求在图中都有注出，基本要求是网络骨干千兆、多媒体应用、满足各个楼宇的接入节点数量。 那么如何在各大厂商和设备型号间选择合适的设备来满足网络要求呢？下面我们用一个实例来解释设备型号和功能的差异： 按上图所示，这是一个典型的校园网络，网络的核心在“网络中心/实验楼”，核心需要选择一台交换机以满足本楼宇内部的三台服务器千兆连接、42个多媒体电子教室节点的百兆连接、到图书馆等四个区域的千兆连接，也就是核心设备起码能够提供7个千兆端口和42个百兆端口。其余“图书馆”楼宇有40个节点、千兆连接“网络中心/实验楼”的核心交换机；“办公楼”36个节点、千兆连接“网络中心/实验楼”的核心交换机；“教学楼”两栋，分别有90和65个节点，也都用千兆线路连接“网络中心/实验楼”核心交换机。需要网管能力，交换机上能够实现网络管理。 我们以厂商D-Link的设备为例来选择设备，大家可以到D-Link的官方网站https://www.wendangku.net/doc/128582034.html,查询，会发现其可网管型交换机型号就多达24种，这么多种设备如何来选择呢？我们的方案如下图：

先来看看核心设备的选择：仔细考虑一下大家就会发现，作为核心交换机，其需求是交换容量大、端口密度高并且端口配置灵活，所以D-LINK 系列交换机中，要选择模块化核心交换机。这是因为固定端口交换机的端口密度不够，一般固定端口交换机只具备24个以下的RJ45端口，而且通常固定端口交换机也只能配备1到2个千兆端口，无法满足网络核心7个千兆端口、42个百兆端口要求；同时固定端口交换容量一般为8G 左右，而核心需要交换容量理论值为：7乘以1G 加上42乘以100M 等于11.2G ，作为当前使用和日后升级扩展也无法满足交换容量需求。这里我们选择了DES-6000模块化核心交换机，此设备是2层核心设备，选择它也因为此网络中并没有内部路由需求，如果有的话可以考虑DES-6300机箱