二三层网络(交换机)

二层交换机就是传统意义上的交换,使用mac地址作为转发依据,建立起mac到端口的映射(cam表,类似于{00-13-20-B1-3A-97 port2})。

一般的二层交换机是没有三层功能的,也就是不能配置静态路由。

三层交换则是建立起ip到端口的映射(fib表,类似于{192.168.1.0/24 port1})

三层交换是建立在路由的基础上的,fib表示从路由表中生成的,但是三层交换执行起来比路由快。

 

 

二曾交换是工作在OSI七层协议的2曾上 也就是数据链路层 而数据链路层只有MAC地址没有IP地址 怎么能配置静态路由  有个例外是可以在vlan上配IP

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● 基于IP地址的VLAN

基于子网的VLAN,则是通过所连计算机的IP地址,来决定端口所属VLAN的。不像基于MAC地址的VLAN,即使计算机因为交换了网卡或是其他原因导致MAC地址改变,只要它的IP地址不变,就仍可以加入原先设定的VLAN。

因此,与基于MAC地址的VLAN相比,能够更为简便地改变网络结构。IP地址是OSI参照模型中第三层的信息,所以我们可以理解为基于子网的VLAN是一种在OSI的第三层设定访问链接的方法。

基于用户的VLAN,则是根据交换机各端口所连的计算机上当前登录的用户,来决定该端口属于哪个VLAN。这里的用户识别信息,一般是计算机操作系统登录的用户,比如可以是Windows域中使用的用户名。这些用户名信息,属于OSI第四层以上的信息。

总的来说,决定端口所属VLAN时利用的信息在OSI中的层面越高,就越适于构建灵活多变的网络。

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三层交换就工作在3层上的 可以启用路由协议 静态动态都OK 还可以启用访问控制列表了总之 路由能做的事三层交换基本都能做,三层交换没有NAT

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Network Address Translation,它是一种把内部私有网络地址翻译成合法网络IP地址的技术。
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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。

 

(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 (Application 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。

 

三层交换机,如果一点都不懂的人可以简单理解为二层交换机+路由的堆叠。

不过实际上三层交换机比二层交换机+路由的堆叠,要厉害得多。

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,加入路由功能也是为这个目的服务的。


(二)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。

而路由表的维护,也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新,将部分或者全部的路由
信息公布出去,路由器通过互相学习路由信息,就掌握了全网的拓扑结构,这一类的路由
协议称为距离矢量路由协议;另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播,通过互相
学习掌握全网的路由信息,进而计算出最佳的转发路径,这类路由协议称为链路状态路由
协议。

由于路由器需要做大量的路径计算工作,一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。
当然这一判断还是对中低端路由器而言,因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设
计。

(三)三层交换技术

近年来的对三层技术的宣传,耳朵都能起茧子,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,三层交换嘛,不就是路由器和二层交换机的堆叠,也没有什么新的
玩意,事实果真如此吗?下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。


组网比较简单

使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的
设备B

比如A要给B发送数据,已知目的IP,那么A就用子网掩码取得网络地址,判断目的IP是否与
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MAC地址,
A就发送一个ARP请求,B返回其MAC地
址,A用此MAC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MAC地址表,将
数据包转发到相应的端口。

如果目的IP地址显示不是同一网段的,那么A要实现和B的通讯,在流缓存条目中没有对应
MAC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统
中已经设好,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MAC表中放
的是缺省网关的MAC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B的
路由,将构造一个新的帧头,其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址,以主机B的MAC地址
为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制,确立主机A与B的MAC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A到B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,可以看出三层交换的特点:

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,速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽,这
些是三层交换机性能的两个重要参数。


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,都是又二层模块高速转发,
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。

结论

二层交换机用于小型的局域网络。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。

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
信息的交换等等路由器所具有功能。

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