首先，交换机如何工作？当交换机接收到数据时，它会检查数据帧的目的MAC地址，然后查找内部的MAC地址表，以确定数据应从哪个端口转发。这个MAC地址表记录了连接到每个端口的设备的MAC地址与端口对应关系。如果数据帧的目的MAC地址不在表中，交换机会将数据广播到所有端口，这个过程称为“洪水”。广播帧和组播帧也会被发送到所有端口。
交换机具有三个基本功能：学习、转发/过滤和消除循环。学习功能是指交换机根据接收到的数据帧中的源MAC地址建立映射，并存储在MAC地址表中。转发/过滤功能则确保数据帧仅被发送到目的地址所在的端口，而不是所有端口。最后，消除循环功能通过生成树协议防止网络中的环路问题，同时允许备用路径存在。
在交换机的类型方面，第二层和第三层交换机各有特点。第二层交换机工作在数据链路层，基于MAC地址进行数据帧的转发。它们通过不断学习网络中的MAC地址，建立和维护一个地址表，从而高效地转发数据。第二层交换机适合小型网络环境，因为它们可以提供快速的数据交换功能，且价格相对较低。
第三层交换机则增加了网络层的路由功能，它不仅可以根据MAC地址转发数据，还可以根据ip地址进行路由选择。第三层交换机利用硬件加速数据包的交换，从而实现高速转发。当数据流首次通过时，它会进行路由查找，并创建一个MAC地址和IP地址的映射表。后续相同数据流的包将根据这个表进行交换，而无需再次进行路由查找，这样可以大大提高数据包转发的效率。
路由器和第三层交换机虽然都是三层设备，但它们之间存在显著差异。路由器的主要功能是路由转发，它具有更复杂的接口类型和功能，适用于不同类型网络之间的互联。相比之下，第三层交换机的主要功能是数据交换，其路由功能相对简单，主要针对局域网内部的数据交换。
在小型局域网中，第二层交换机因其快速交换、多个接入端口和低廉的价格而成为理想选择。而在大型局域网中，第三层交换机可以加快数据转发速度，解决路由器接口数量有限和转发速度慢的问题。通过将大网划分为多个小局域网，第三层交换机能够提供快速的数据交换和路由功能，满足大型网络的需求。
总之，交换机是网络中不可或缺的组件，不同的交换机类型适用于不同的网络环境。了解它们的工作原理和功能，有助于我们更好地设计和维护网络。随着网络技术的不断发展，交换机将继续在推动网络进步中发挥重要作用。
交换机的工作原理交换机接收数据时，会检查其目的MAC地址，然后从目的主机所在的接口转发数据。交换机之所以能实现这个功能，是因为交换机内部有一个MAC地址表，记录了网络中所有MAC地址与交换机端口的对应信息。
当一个数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址查找MAC地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道拥有该MAC地址的设备连接到交换机的哪个端口，然后交换机从该端口转发该数据帧。
示例:图中显示了一个网络。
假设主机pc1向主机pc7发送数据帧。数据帧发送到交换机后，交换机首先查找MAC地址表，发现主机pc7连接到接口E0/24，然后从接口E0/24转发数据帧。
开关的三个基本功能。学问
以太网交换机知道连接到每个端口的设备的MAC地址，将该地址映射到相应的端口，并将其存储在交换机缓存中的MAC地址表中。
2.转发/过滤
当数据帧的目的地址被映射在MAC地址表中时，它被转发到连接到目的节点的端口，而不是所有端口(如果数据帧是广播/多播帧，它被转发到所有端口)。
3.消除循环
当交换机包含冗余环路时，以太网交换机通过生成树协议避免环路，并允许备用路径存在。
第2层和第3层交换机的比较1。第二层交换技术
二层交换技术比较成熟，二层交换机是数据链路层设备，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地址和对应的端口记录在自己的内部地址表中。
具体工作流程如下:
(1)当交换机从某个端口接收到一个数据包时，首先读取报头中的源MAC地址，这样就知道有源MAC地址的机器连接到了哪个端口；
(2)读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找对应的端口；
(3)如果表中有目的MAC地址对应的端口，则将数据包直接复制到该端口；
(4)如果在表中找不到相应的端口，数据包将被广播到所有端口。当目的机器响应源机器时，交换机可以获知目的MAC地址对应于哪个端口，因此在下一次数据传输中不再需要广播所有端口。
在这个不断循环的过程中，可以获知全网的MAC地址信息。第2层交换机就是这样建立和维护自己的地址表的。
从第二层交换机的工作原理可以推断出以下三点:
(1)由于交换机同时交换大多数端口的数据，因此它需要较宽的交换总线带宽。如果二层交换机有n个端口，每个端口的带宽为M，交换机的总线带宽超过N×M，那么交换机可以实现线速交换；
(2)学习端口连接的机器的MAC地址，写地址表，地址表的大小(一般有两种表达:BEFFER RAM和MAC entry value)。地址表的大小影响交换机的访问能力；
(3)还有一个就是二层交换机一般都含有专用于包转发的ASIC芯片，所以转发速度可以很快。因为不同厂商采用的ASIC不同，直接影响产品性能。
2.第三层交换机
第三层交换工作在OSI七层网络模型的第三层，即网络层。它利用三层协议中IP包的头信息来标记后续的数据业务流，具有相同标记的业务流的后续报文被交换到二层数据链路层，从而在源IP地址和目的IP地址之间打开一条通路。该路径通过第二链路层。
有了这条路径，三层交换机就不需要每次对接收到的数据包进行解包来判断路由，而是直接转发数据包，交换数据流。
比如A要向B发送数据，目的IP已知，那么A会利用子网掩码获取网络地址，确定目的IP是否和自己在同一个网段。
使用IP的设备A-第3层交换机-使用IP的设备B
如果在同一个网段，但是不知道转发数据所需的MAC地址，A会发送ARP请求，B会返回自己的MAC地址，A会用这个MAC封装数据包发送给交换机，交换机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地址显示不在同一个网段，那么如果A要和B通信，而流缓存条目中没有对应的MAC地址条目，那么它会向一个默认网关发送第一个正常数据包。这个默认网关一般是在操作系统中设置的，对应的是三层路由模块，所以可以看出，对于不在同一个子网的数据，默认网关的MAC地址首先放在MAC表中。
然后三层路由模块接收这个包，查询路由表确定到B的路由，构造一个新的帧头，其中默认网关的MAC地址是源MAC地址，主机B的MAC地址是目的MAC地址。
通过一定的识别触发机制，建立主机A和B的MAC地址与转发端口的对应关系，记录入站缓存条目表，这样A到B的未来数据将直接交给二层交换模块。这通常被称为一次路由多次转发。
您可以看到三层交换的特点:
a、通过硬件组合实现高速数据转发。
b，这不是第二层交换机和路由器的简单叠加。三层路由模块直接叠加在二层交换机的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速度限制，速度可以达到几十Gbit/s，算上背板带宽，这是三层交换机性能的两个重要参数。
C.简单的路由软件简化了路由过程。
d、大部分的数据转发，除了必要的路由选择，都是由路由软件来处理，这是另外一个两层的模块，速度很高。大多数路由软件是经过处理的高效优化软件，而不是简单地复制路由器中的软件。
所以，得出结论:
第2层交换机:基于MAC地址
三层交换机:有VLAN功能，有交换和路由，基于IP，也就是网络。
路由器和三层交换机的区别路由器是三层设备，但是三层交换机可以同时工作在三层和二层。
事实上，第三层交换机和路由器之间仍然有很大的区别:
1.主要功能不一样。虽然第三层交换机和路由器都有路由功能，但不能划等号。路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口和硬件防火墙的附加功能，旨在使设备更适用、更实用。
第三层交换机也是如此，它的主要功能仍然是数据交换，但它是一个具有一些基本路由功能的交换机。三层交换机具有数据交换和路由转发两种功能，但其主要功能是数据交换。路由器只有路由转发的主要功能。
2.主要适用环境不同。三层交换机的路由功能通常比较简单，因为主要面对的是简单的局域网连接。这些功能远没有路由器复杂。它在局域网中的主要用途是提供快速数据交换功能，满足局域网中频繁数据交换的应用特点。
路由器不一样。虽然它们也适用于局域网之间的连接，但是它们的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联，比如局域网和广域网之间的连接，不同协议网络之间的连接等。它们的优势在于选择最佳路由、负载分担、链路备份以及与其他网络交换路由信息。
另外，为了连接各种类型的网络，路由器的接口类型非常丰富，而三层交换机一般只有同类型的局域网接口，非常简单。
3.技术实现是不同的。路由器和第3层交换机在分组交换操作上有明显的区别。
路由器通常通过基于网络处理器或多核的路由引擎来执行分组交换。
而第3层交换机通过硬件执行数据包交换。第3层交换机将第一个数据包发送到控制平面进行路由查找后，它将生成一个MAC地址和IP地址的映射表，供数据平面查找。当同一个数据流再次经过时，它会根据这个表进行查表，而不是发送到控制平面再次进行路由查找(即“一条路由，多次交换”)。
提高了数据包转发的效率。三层交换机的路由查找是针对数据流的，利用缓存技术，利用ASIC技术很容易实现，所以可以大大节约成本，实现快速转发。
但是路由器的转发采用最长匹配法，实现起来比较复杂。一般用昂贵的网络处理器或多核处理器实现，路由表数量庞大，成本相当高。
第2层交换机用于小型局域网。在小型局域网中，广播数据包的影响很小。第二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉的价格为小型网络用户提供了完美的解决方案。
第三层交换机最重要的功能是加快大型局域网中数据的快速转发，路由功能的增加就是为这个目的服务的。如果把大网按照部门、地域等因素划分成小局域网，会导致大量的上网访问，单纯使用二层交换机无法实现上网访问；
如果只使用路由器，由于接口数量有限，路由转发速度慢，网络的速度和规模都会受到限制。因此，具有路由功能的快速转发三层交换机成为首选。
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