二層交換機(jī)只有二層的功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)廣播域內(nèi)的主機(jī)間的通信。在OSI七層里，這個(gè)設(shè)備就是工作在數(shù)據(jù)鏈路層。三層交換機(jī)就是在有二層的功能上通過(guò)添加一個(gè)路由模塊，實(shí)在三層的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。也就是三層交換機(jī)可以同時(shí)工作在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層上。不過(guò)三層交換機(jī)在路由的性能方面肯定沒(méi)有真正的路由器性能好的。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中扮演著至關(guān)重要的角色，它們不僅能夠接入各種終端設(shè)備，組建強(qiáng)大的局域網(wǎng)，還能實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備之間的直接通信。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷演進(jìn)和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，不同類型的交換機(jī)也得以廣泛投入應(yīng)用。

根據(jù)OSI模型（開放系統(tǒng)互連模型），網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的工作層級(jí)可以分為二層和三層。在這個(gè)層次的選擇上，最常見的就是二層交換機(jī)和三層交換機(jī)。二層交換機(jī)位于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，而三層交換機(jī)則工作在網(wǎng)絡(luò)層。這兩者在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的不同位置引發(fā)了一個(gè)重要的問(wèn)題：在特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，我應(yīng)該選擇使用二層交換機(jī)還是三層交換機(jī)？

本文瑞哥將帶大家了解一下二層交換機(jī)和三層交換機(jī)。

在深入討論這個(gè)問(wèn)題之前，讓我們首先對(duì)OSI模型和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的定義進(jìn)行一番了解。這將為我們更好地理解選擇二層或三層交換機(jī)的依據(jù)奠定基礎(chǔ)。

一、什么是 OSI 模型？

OSI 模型，即開放系統(tǒng)互連模型，是一種網(wǎng)絡(luò)通信的概念框架，最早于1984年提出。盡管當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)更傾向于采用更簡(jiǎn)單的TCP/IP模型，但OSI模型仍然是一種用于描述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要工具。該模型將網(wǎng)絡(luò)通信劃分為七個(gè)不同的抽象層，每一層負(fù)責(zé)特定的功能，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和理解更加清晰。

這七個(gè)層次分別是：

1. 物理層（第 1 層）： 主要處理硬件設(shè)備和物理媒介，如電纜、光纖等，負(fù)責(zé)傳輸比特流。

2. 數(shù)據(jù)鏈路層（第 2 層）： 負(fù)責(zé)將物理層的比特流組織成幀，同時(shí)提供錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正的功能。它定義了幀的格式和傳輸規(guī)則。

3. 網(wǎng)絡(luò)層（第 3 層）： 處理數(shù)據(jù)包的傳輸，負(fù)責(zé)尋址和路由，使數(shù)據(jù)能夠從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)，可能跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

4. 傳輸層（第 4 層）： 提供端到端的通信服務(wù)，確保可靠的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)負(fù)責(zé)流量控制和錯(cuò)誤處理。

5. 會(huì)話層（第 5 層）： 主要負(fù)責(zé)建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的會(huì)話，提供了數(shù)據(jù)交換的機(jī)制。

6. 表示層（第 6 層）： 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換和加密解密等，確保不同設(shè)備之間能夠正確地解釋數(shù)據(jù)。

7. 應(yīng)用層（第 7 層）： 提供用戶接口，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供服務(wù)，如電子郵件、文件傳輸?shù)取?/p>

二、什么是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)？

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、無(wú)線接入點(diǎn)）相互連接，并允許它們通過(guò)交換數(shù)據(jù)包進(jìn)行通信。交換機(jī)可以是管理物理網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，也可以是基于軟件的虛擬設(shè)備。

交換機(jī)工作在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，負(fù)責(zé)在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

當(dāng)交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，它會(huì)檢查數(shù)據(jù)包的目標(biāo)MAC地址，以確定應(yīng)該將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口。

通過(guò)學(xué)習(xí)MAC地址表，交換機(jī)能夠智能地決定將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備的端口，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

交換機(jī)可以通過(guò)以太網(wǎng)端口、快速以太網(wǎng)端口和光纖端口連接計(jì)算機(jī)，提供多種物理連接選項(xiàng)。

交換機(jī)運(yùn)行操作軟件，這些軟件負(fù)責(zé)管理交換機(jī)的各個(gè)接口，并存儲(chǔ)與這些接口連接的設(shè)備的MAC地址，以便進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)決策。

三、二層交換機(jī)

在舊網(wǎng)絡(luò)中，使用的是網(wǎng)橋來(lái)連接不同的網(wǎng)絡(luò)段。網(wǎng)橋維護(hù)一個(gè)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器過(guò)濾表，用于確定數(shù)據(jù)應(yīng)該傳輸?shù)侥膫€(gè)接收器。隨著技術(shù)的發(fā)展，交換機(jī)取代了網(wǎng)橋，提供更高效和快速的數(shù)據(jù)傳輸。

二層交換機(jī)維護(hù)類似于網(wǎng)橋的MAC地址表，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的精確轉(zhuǎn)發(fā)。這個(gè)表存儲(chǔ)了連接到交換機(jī)各個(gè)端口的設(shè)備的MAC地址，以便快速?zèng)Q定數(shù)據(jù)包的流向。與網(wǎng)橋相似，交換機(jī)使用這個(gè)表來(lái)避免向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播數(shù)據(jù)包，提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。

與舊的共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相比，二層交換機(jī)的每個(gè)端口都形成了自己的沖突域。這意味著每個(gè)端口獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不再受到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的沖突域的限制。這有助于提高網(wǎng)絡(luò)性能和降低沖突發(fā)生的可能性。

二層交換機(jī)通過(guò)查看數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)MAC地址頭來(lái)決定將幀從一臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到另一臺(tái)設(shè)備。這是一種直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，而無(wú)需廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式使交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)快速且高效的數(shù)據(jù)傳輸。

二層交換機(jī)具有自動(dòng)學(xué)習(xí)功能，當(dāng)設(shè)備首次連接到某個(gè)端口時(shí)，交換機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)該設(shè)備的MAC地址并將其添加到MAC地址表中。這確保了交換機(jī)能夠準(zhǔn)確識(shí)別和定位每個(gè)設(shè)備，提高了網(wǎng)絡(luò)的可管理性。

3.1 二層交換機(jī)工作原理

當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)二層交換機(jī)的某個(gè)端口時(shí)，交換機(jī)會(huì)首先讀取該數(shù)據(jù)包的源MAC地址和目標(biāo)MAC地址。然后，交換機(jī)會(huì)在其MAC地址表中查找目標(biāo)MAC地址對(duì)應(yīng)的端口。如果找到了對(duì)應(yīng)的端口，交換機(jī)就會(huì)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到該端口。如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的端口，交換機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)包廣播到所有端口（除了數(shù)據(jù)包到達(dá)的那個(gè)端口）。

3.2 二層交換機(jī)通信過(guò)程

假如我們有兩臺(tái)主機(jī)，分別是主機(jī) A 和主機(jī) B，它們連接到同一個(gè)第 2 層交換機(jī)上。以下是通信的步驟：

1. 主機(jī) A想要與主機(jī) B通信：

2. 主機(jī) A知道主機(jī) B的IP地址，但不知道主機(jī) B的MAC地址。

3. 主機(jī) A發(fā)送ARP請(qǐng)求：

4. ARP請(qǐng)求是一個(gè)廣播消息，它被發(fā)送到交換機(jī)上的所有其他主機(jī)。

5. ARP請(qǐng)求包含了主機(jī) A想要通信的主機(jī) B的IP地址，但缺乏對(duì)應(yīng)的MAC地址。

6. ARP請(qǐng)求的目的是詢問(wèn)：“嘿，誰(shuí)知道IP地址為abcd的主機(jī)的MAC地址是多少？”

7. 交換機(jī)廣播ARP請(qǐng)求：

8. 交換機(jī)將ARP請(qǐng)求廣播到所有連接在同一二層廣播域上的主機(jī)。

9. 主機(jī) B回復(fù)ARP：

10. 如果主機(jī) B正好在同一二層廣播域上，它收到ARP請(qǐng)求并回復(fù)包含自己MAC地址的ARP響應(yīng)。

11. 主機(jī) A現(xiàn)在知道了主機(jī) B的MAC地址。

12. 通信建立：

13. 主機(jī) A可以使用主機(jī) B的MAC地址發(fā)送數(shù)據(jù)幀到交換機(jī)。

14. 由于交換機(jī)已知主機(jī)B的位置（MAC地址和與之關(guān)聯(lián)的物理端口），它會(huì)將數(shù)據(jù)幀直接發(fā)送到主機(jī)B，而不是廣播到所有主機(jī)。

這種通信模式在同一二層廣播域內(nèi)工作得很好。然而，如果主機(jī) A和主機(jī) B不在同一廣播域上，比如連接到不同的VLAN，那么路由器或者具有三層交換機(jī)就會(huì)介入，負(fù)責(zé)在不同VLAN之間進(jìn)行通信。這種情況下，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)路由器進(jìn)行跨VLAN傳輸。

3.3 二層交換功能

1. 地址學(xué)習(xí)（Address Learning）：

二層交換機(jī)通過(guò)地址學(xué)習(xí)功能來(lái)動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備的MAC地址。當(dāng)交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀時(shí)，它會(huì)檢查幀頭中的源MAC地址，并將該地址與接收到幀的端口相關(guān)聯(lián)。這樣，交換機(jī)逐漸建立了一個(gè)MAC地址表，記錄了哪個(gè)MAC地址連接到了哪個(gè)端口。這種動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)使得交換機(jī)能夠了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備位置，為后續(xù)的幀轉(zhuǎn)發(fā)提供便利。

2. 幀轉(zhuǎn)發(fā)（Frame Forwarding）：

幀轉(zhuǎn)發(fā)是二層交換機(jī)的核心功能之一。當(dāng)交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀時(shí)，它會(huì)檢查幀頭中的目標(biāo)MAC地址，并查找與該地址相關(guān)聯(lián)的端口。交換機(jī)隨后將數(shù)據(jù)幀僅轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備所在的端口，而不是廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接轉(zhuǎn)發(fā)方式使得數(shù)據(jù)傳輸更加迅速和高效，避免了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的廣播風(fēng)暴。

3. 環(huán)路避免（Loop Avoidance）：

為了防止網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路，二層交換機(jī)使用了環(huán)路避免的技術(shù)。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)存在多個(gè)交換機(jī)連接時(shí)，如果不謹(jǐn)慎配置，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限循環(huán)的情況。為了避免這種情況，二層交換機(jī)使用諸如STP（Spanning Tree Protocol）等協(xié)議來(lái)檢測(cè)并關(guān)閉形成環(huán)路的冗余鏈路，保持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

3.4 二層交換的環(huán)路避免

在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，如果存在多個(gè)交換機(jī)并且它們通過(guò)冗余鏈路相互連接，就有可能形成環(huán)路。環(huán)路可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限循環(huán)，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞和性能下降。為了解決這個(gè)問(wèn)題，二層交換引入了環(huán)路避免功能，其中生成樹協(xié)議（Spanning Tree Protocol，STP）是最常用的機(jī)制。

生成樹協(xié)議（STP）的工作原理：

1. 選舉根交換機(jī)： 在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，生成樹協(xié)議首先進(jìn)行根交換機(jī)的選舉。根交換機(jī)是擁有最小橋接優(yōu)先級(jí)（Bridge Priority）的交換機(jī)。如果優(yōu)先級(jí)相同，則通過(guò)MAC地址來(lái)比較。

2. 選擇根端口： 每個(gè)交換機(jī)選擇到根交換機(jī)最短路徑的端口作為根端口。這決定了數(shù)據(jù)包從哪個(gè)端口離開以達(dá)到根交換機(jī)。

3. 禁用非根端口： 每個(gè)非根端口都被關(guān)閉，確保網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有環(huán)路。

4. 端口狀態(tài)監(jiān)測(cè)： STP通過(guò)定期的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）交換來(lái)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。如果檢測(cè)到環(huán)路或鏈路故障，STP將重新計(jì)算生成樹，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

冗余鏈路和環(huán)路的平衡：

冗余鏈路是確保網(wǎng)絡(luò)高可用性的重要手段，但它們也可能導(dǎo)致環(huán)路。因此，在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，需要平衡冗余鏈路的使用和避免潛在的環(huán)路。

3.5 二層交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1. 根據(jù)唯一的 MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包： 二層交換機(jī)通過(guò)學(xué)習(xí)和存儲(chǔ)設(shè)備的 MAC 地址，可以直接根據(jù)目標(biāo) MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

2. 不涉及設(shè)置或管理： 部署和維護(hù)二層交換機(jī)相對(duì)簡(jiǎn)單，不涉及復(fù)雜的設(shè)置和管理。

3. 可以以較低的成本快速部署： 由于功能較為簡(jiǎn)單，二層交換機(jī)的部署成本相對(duì)較低。

4. 流量核算能力： 二層交換機(jī)可以對(duì)流量進(jìn)行基本的核算，提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用情況的簡(jiǎn)單監(jiān)測(cè)。

5. 低延遲并提高安全性： 由于直接根據(jù) MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，二層交換機(jī)通常具有較低的延遲，并提供一定程度的安全性。

缺點(diǎn)

1. 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)任何智能： 二層交換機(jī)主要基于 MAC 地址進(jìn)行操作，無(wú)法執(zhí)行更高層次的智能操作，如路由或過(guò)濾基于 IP 地址的流量。

2. 無(wú)法執(zhí)行基于 IP 地址的路由或交換： 由于僅關(guān)注 MAC 地址，二層交換機(jī)無(wú)法進(jìn)行基于 IP 地址的路由，限制了其在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

3. 無(wú)法保證 VoIP（IP 語(yǔ)音）用戶所需的帶寬： 對(duì)于對(duì)帶寬要求敏感的應(yīng)用，如VoIP，二層交換機(jī)難以提供對(duì)帶寬的精確保證。

四、三層交換機(jī)

三層交換機(jī)能夠在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由，不僅基于 MAC 地址，還能夠識(shí)別和處理 IP 地址。這使得它在處理網(wǎng)絡(luò)層信息時(shí)更為靈活。

不同于二層交換機(jī)僅使用 MAC 地址，三層交換機(jī)使用 IP 地址和 MAC 地址來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)和路由決策。

與二層交換機(jī)相似，三層交換機(jī)也能夠創(chuàng)建并存儲(chǔ)虛擬局域網(wǎng)（VLAN），將大的廣播域分割成小的廣播域，提高網(wǎng)絡(luò)的可管理性和性能。

通常情況下，三層交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度比二層交換機(jī)更快。這是因?yàn)樗軌蛟诰W(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行更智能的路由決策，適用于更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

盡管在工作層次上有所不同，三層交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)和環(huán)路避免功能與二層交換機(jī)非常相似。它們?nèi)匀恍枰獙W(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備地址，并采取措施防止網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。

4.1 三層交換機(jī)工作原理

三層交換機(jī)的工作流程與二層交換機(jī)類似，但是它在處理數(shù)據(jù)包時(shí)會(huì)額外考慮IP地址。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)三層交換機(jī)的某個(gè)端口時(shí)，交換機(jī)會(huì)首先讀取該數(shù)據(jù)包的源IP地址和目標(biāo)IP地址。然后，交換機(jī)會(huì)在其IP路由表中查找目標(biāo)IP地址對(duì)應(yīng)的端口。如果找到了對(duì)應(yīng)的端口，交換機(jī)就會(huì)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到該端口。如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的端口，交換機(jī)會(huì)使用路由協(xié)議（如RIP、OSPF等）來(lái)確定應(yīng)該將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口。

4.2 三層交換機(jī)通信過(guò)程

1. 同一 VLAN 內(nèi)通信（二層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)）：

• 當(dāng)兩臺(tái)主機(jī)在同一 VLAN 內(nèi)時(shí)，三層交換機(jī)就像二層交換機(jī)一樣，通過(guò)查找 MAC 地址表將幀直接轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)主機(jī)。

1. 不同 VLAN 之間通信（三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)）：

• 當(dāng)主機(jī)需要與另一子網(wǎng)中的設(shè)備通信時(shí)，幀被發(fā)送到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，即三層交換機(jī)。

• 三層交換機(jī)執(zhí)行以下步驟：

• 解封裝 IP 數(shù)據(jù)包。

• 與路由表比較，查找匹配的路由。

• 封裝數(shù)據(jù)包并通過(guò)匹配路由表的出接口發(fā)送。

• 根據(jù)目標(biāo) MAC 地址確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

1. SVI（Switch Virtual Interface）：

• SVI 是交換機(jī)上的虛擬接口，與特定 VLAN 相關(guān)聯(lián)，允許交換機(jī)像其他 IP 設(shè)備一樣在該 VLAN 中發(fā)送和接收 IP 數(shù)據(jù)包。

• SVI 具有與 VLAN 相關(guān)聯(lián)的 IP 地址。

1. 目標(biāo) MAC 地址決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑：

• 如果目標(biāo) MAC 地址是廣播或多播，則幀將從分配給傳出 VLAN 的所有物理端口廣播出去。

• 如果目標(biāo) MAC 地址是單播，則根據(jù) MAC 地址表找到匹配的物理端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

4.3 三層交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1. 提供有保證的 QoS（服務(wù)質(zhì)量）： 三層交換機(jī)支持服務(wù)質(zhì)量配置，可以提供對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用的有保證的服務(wù)質(zhì)量。

2. 增強(qiáng)的安全協(xié)議以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)： 三層交換機(jī)支持更復(fù)雜的安全協(xié)議，提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)的更強(qiáng)大的安全性。

3. 可以將單個(gè) LAN 分割為兩個(gè)或多個(gè)虛擬 LAN (VLAN)： 能夠?qū)崿F(xiàn) VLAN 分割，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和管理能力。

4. 啟用連接不同子網(wǎng)的路由器： 具備路由功能，能夠連接不同子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)更廣泛的網(wǎng)絡(luò)通信。

5. 提供基于 IP 地址的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)（路由）： 具備更高層次的智能，能夠根據(jù) IP 地址進(jìn)行路由和交換操作。

6. 利用邏輯尋址找到到達(dá)目標(biāo)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑： 三層交換機(jī)通過(guò)邏輯尋址找到最佳路徑，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。

缺點(diǎn)

1. 比二層交換機(jī)成本更高： 三層交換機(jī)通常涉及更復(fù)雜的硬件和軟件，因此成本較高。

2. 涉及設(shè)置和管理： 配置和管理三層交換機(jī)需要更多的技術(shù)知識(shí)和時(shí)間。

3. 三層交換機(jī)需要額外的處理內(nèi)存和電源： 為了支持更復(fù)雜的功能，三層交換機(jī)通常需要更多的內(nèi)存和電源，增加了設(shè)備的復(fù)雜性。

4.4 什么時(shí)候應(yīng)該使用三層交換機(jī)？

使用三層交換機(jī)的決定通常取決于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、復(fù)雜性和管理需求。

1. 多個(gè) VLAN 的需要： 當(dāng)您的網(wǎng)絡(luò)需要支持多個(gè) VLAN 時(shí)，三層交換機(jī)變得非常有用。它們能夠在不同的 VLAN 之間執(zhí)行路由功能，使得不同子網(wǎng)的設(shè)備能夠相互通信。

2. 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)： 當(dāng)您的網(wǎng)絡(luò)涉及數(shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)或數(shù)千個(gè)用戶時(shí)，使用三層交換機(jī)有助于更好地管理網(wǎng)絡(luò)流量和實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的路由策略。這對(duì)于大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)尤為重要。

3. 需要安全策略： 如果您的網(wǎng)絡(luò)需要強(qiáng)大的安全性，包括在不同網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備之間設(shè)置訪問(wèn)控制規(guī)則、對(duì)流量進(jìn)行深度數(shù)據(jù)包檢查等，使用三層交換機(jī)結(jié)合防火墻功能可能更合適。

4. 管理簡(jiǎn)化需求： 引入三層交換機(jī)可能有助于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的管理。通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量，您可能能夠更輕松地進(jìn)行修補(bǔ)、策略更新和其他管理任務(wù)。

5. 需要 QoS 支持： 如果您的網(wǎng)絡(luò)需要提供有保證的服務(wù)質(zhì)量（QoS），以確保對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用的良好性能，三層交換機(jī)通常提供了更靈活的 QoS 配置選項(xiàng)。

6. 連接不同子網(wǎng)的需求： 當(dāng)您需要在不同子網(wǎng)之間進(jìn)行路由時(shí)，例如連接不同辦公室或遠(yuǎn)程站點(diǎn)，三層交換機(jī)是一個(gè)理想的選擇。

五、二層交換機(jī) vs 三層交換機(jī)

六、總結(jié)

本文瑞哥花大篇幅給大家介紹了二層交換機(jī)和三層交換機(jī)，文章的最后，給大家做個(gè)總結(jié)。

二層交換機(jī)，也被稱為數(shù)據(jù)鏈路層交換機(jī)或橋接器，主要在OSI模型的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層工作。它通過(guò)讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的硬件地址（MAC地址）來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。二層交換機(jī)會(huì)建立一個(gè)MAC地址表，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，交換機(jī)會(huì)查看其目標(biāo)MAC地址，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的端口。

三層交換機(jī)，也被稱為網(wǎng)絡(luò)層交換機(jī)或路由交換機(jī)，主要在OSI模型的第三層——網(wǎng)絡(luò)層工作。它不僅可以讀取MAC地址，還可以讀取IP地址。三層交換機(jī)會(huì)建立一個(gè)IP路由表，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，交換機(jī)會(huì)查看其目標(biāo)IP地址，并根據(jù)路由表將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的端口。

二層交換機(jī)和三層交換機(jī)的本質(zhì)區(qū)別在于它們工作的網(wǎng)絡(luò)層次和處理數(shù)據(jù)包的方式。

1. 工作層次 ：二層交換機(jī)主要在數(shù)據(jù)鏈路層工作，處理的是幀；而三層交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層工作，處理的是數(shù)據(jù)包。

2. 地址類型 ：二層交換機(jī)使用MAC地址進(jìn)行通信，而三層交換機(jī)使用IP地址進(jìn)行通信。

3. 轉(zhuǎn)發(fā)決策 ：二層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)決策基于MAC地址，而三層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)決策基于IP地址。

4. 通信范圍 ：二層交換機(jī)只能在同一廣播域內(nèi)進(jìn)行通信，而三層交換機(jī)可以跨越不同的廣播域進(jìn)行通信。

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，二層交換機(jī)和三層交換機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景也有所不同：

1. 小型網(wǎng)絡(luò) ：對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)，如家庭或小型辦公室，二層交換機(jī)通常已經(jīng)足夠使用。因?yàn)檫@些環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)需求相對(duì)簡(jiǎn)單，二層交換機(jī)的性能和功能已經(jīng)可以滿足需求，而且成本更低。

2. 大型網(wǎng)絡(luò) ：對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)，如企業(yè)或校園網(wǎng)絡(luò)，三層交換機(jī)更為常見。因?yàn)檫@些環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)需求更復(fù)雜，需要更高級(jí)的功能和更好的性能。此外，三層交換機(jī)可以提供更好的網(wǎng)絡(luò)劃分和管理能力。

3. 數(shù)據(jù)中心 ：在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，通常會(huì)使用更高級(jí)的交換機(jī)，如多層交換機(jī)或者稱為核心交換機(jī)。這些交換機(jī)可以在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次上工作，提供更高的性能和更多的功能。