三层交换机与路由器,区别在那里?

三层交换机与路由器,区别在那里?

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交流机的事情原理

当交流机收到数据时,它会检查它的目的mac地址,然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。交流机之以是能实现这一功效,是由于交流机内部有一个MAC地址表,MAC地址表纪录了网络中所有MAC地址与该交流机各端口的对应信息。

某一数据帧需要转发时,交流机凭据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表,从而获得该地址对应的端口,即知道具有该MAC地址的装备是毗邻在交流机的哪个端口上,然后交流机把数据帧从该端口转发出去。

  • 交流机凭据收到数据帧中的源MAC地址确立该地址同交流机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。
  • 交流机将数据帧中的目的MAC地址同已确立的MAC地址表举行对照,以决议由哪个端口举行转发。
  • 如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。这一历程称为泛洪(flood)。
  • 广播帧和组播帧向所有的端口转发。

例:某网络如图所示。

「详解」三层交流机与路由器,区别在那里?

 

 

「详解」三层交流机与路由器,区别在那里?

 

假设主机pc1向主机pc7发送一个数据帧,该数据帧被送到交流机后,交流机首先查MAC地址表,发现主机pc7毗邻在E0/24接口上,就将数据帧从E0/24接口转发出去。

 

交流机的三个基本功效

1、学习

以太网交流机领会每一端口相连装备的MAC地址,并将地址同响应的端口映射起来存放在交流机缓存中的MAC地址表中。

2、转发/过滤

当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到毗邻目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)

3、消除回路

当交流机包罗一个冗余回路时,以太网交流机通过天生树协议制止回路的发生,同时允许存在后备路径。

 

二、三层交流机对比

1、二层交流手艺

二层交流手艺是生长对照成熟,二层交流机属数据链路层装备,可以识别数据包中的MAC地址信息,凭据MAC地址举行转发,并将这些MAC地址与对应的端口纪录在自己内部的一个地址表中。

详细的事情流程如下:

(1) 当交流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地址的机械是连在哪个端口上的;

(2) 再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找响应的端口;

(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) 如表中找不到响应的端口则把数据包广播到所有端口上,当目的机械对源机械回应时,交流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举行广播了。

不停的循环这个历程,对于全网的MAC地址信息都可以学习到,二层交流机就是这样确立和维护它自己的地址表。

从二层交流机的事情原理可以推知以下三点:

(1) 由于交流机对多数端口的数据举行同时交流,这就要求具有很宽的交流总线带宽,若是二层交流机有N个端口,每个端口的带宽是M,交流机总线带宽跨越N×M,那么这交流机就可以实现线速交流;

(2) 学习端口毗邻的机械的MAC地址,写入地址表,地址表的巨细(一样平常两种示意方式:一为BEFFER RAM,一为MAC表项数值),地址表巨细影响交流机的接入容量;

(3) 另有一个就是二层交流机一样平常都含有专门用于处置数据包转发的ASIC芯片,因此转发速率可以做到异常快。由于各个厂家接纳ASIC差异,直接影响产物性能。

2、三层交流机

第三层交流事情在OSI七层网络模子中的第三层即网络层,是行使第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据营业流举行符号,具有统一符号的营业流的后续报文被交流到第二层数据链路层,从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经由第二层链路层。

有了这条通路,三层交流机就没有需要每次将吸收到的数据包举行拆包来判断路由,而是直接将数据包举行转发,将数据流举行交流。

「详解」三层交流机与路由器,区别在那里?

 

举个例子,好比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是否与自己在统一网段。

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使用IP的装备A------------三层交流机----------------使用IP的装备B

若是在统一网段,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流机,交流机起用二层交流模块,查找MAC地址表,将数据包转发到响应的端口。

若是目的IP地址显示不是统一网段的,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,这个缺省网关一样平常在操作系统中已经设好,对应第三层路由模块,以是可见对于不是统一子网的数据,最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址。

然后就由三层路由模块吸收到此数据包,查询路由表以确定到达B的路由,将组织一个新的帧头,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,并纪录进流缓存条目表,以后的A到B的数据,就直接交由二层交流模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。

可以看出三层交流的特点:

a、由硬件连系实现数据的高速转发。

b、这就不是简朴的二层交流机和路由器的叠加,三层路由模块直接叠加在二层交流的高速背板总线上,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,这些是三层交流机性能的两个主要参数。

c 、简练的路由软件使路由历程简化。

d、大部分的数据转发,除了需要的路由选择交由路由软件处置,都是又二层模块高速转发,路由软件大多都是经由处置的高效优化软件,并不是简朴照搬路由器中的软件。

以是,得出结论:

二层交流机:基于MAC地址

三层交流机:具有VLAN功效 ,交流和路由,基于IP,就是网络。

 

路由器与三层交流机的区别

路由器是三层装备,可是三层交流机却可以同时事情在三层和二层的。

事实上三层交流机与路由器照样存在很大的差异:

1、主要功效差异。虽然三层交流机与路由器都具有路由功效,但不能因此而把它们等同起来。路由器不仅具有路由功效,还提供了交流机端口、硬件防火墙附加功效,其目的是使装备适用面更广、使其加倍适用。

三层交流机也一样,主要功效仍是数据交流,只不过它是具备了一些基本的路由功效的交流机。三层交流机同时具备了数据交流和路由转发两种功效,但其主要功效照样数据交流;而路由器仅具有路由转发这一种主要功效。

2、主要适用的环境不一样。三层交流机的路由功效通常对照简朴,由于它所面临的主要是简朴的局域网毗邻。特征远没有路由器那么重大。它用在局域网中的主要用途照样提供快速数据交流功效,知足局域网数据交流频仍的应用特点。

而路由器则差异,虽然也适用于局域网之间的毗邻,但它的路由功效更多的体现在差异类型网络之间的互联上,如局域网与广域网之间的毗邻、差异协议的网络之间的毗邻等,优势在于选择最佳路由、负荷分管、链路备份及和其他网络举行路由信息的交流等。

另外,为了与各种类型的网络毗邻,路由器的接口类型异常丰富,而三层交流机则一样平常仅同类型的局域网接口,异常简朴。

3、手艺实现不一样。路由器和三层交流机在数据包交流操作上存在着显著区别。

路由器一样平常由基于网络处置器或多核的路由引擎执行数据包交流。

而三层交流机通过硬件执行数据包交流。三层交流机在对第一个数据包送控制面举行路由查找后,它将会发生一个供数据面查找的MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据流再次通过时,将凭据此表查表通过而不是再次送控制面查路由(即“一次路由,多次交流”)。

「详解」三层交流机与路由器,区别在那里?

 

提高了数据包转发的效率。三层交流机的路由查找是针对数据流的,它行使缓存手艺,很容易行使ASIC手艺来实现,因此,可以大大节约成本,并实现快速转发。

而路由器的转发接纳最长匹配的方式,实现重大,一样平常接纳价钱高昂的网络处置器或多核处置器实现,而且路由表数目重大,成本相当高。

 

总结

二层交流机用于小型的局域网络。在小型局域网中,广播包影响不大,二层交流机的快速交流功效、多个接入端口和低谦价钱为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

三层交流机的最主要的功效是加速大型局域网络内部的数据的快速转发,加入路由功效也是为这个目的服务的。若是把大型网络根据部门,地域等等因素划分成一个个小局域网,这将导致大量的网际互访,单纯的使用二层交流机不能实现网际互访;

如单纯的使用路由器,由于接口数目有限和路由转发速率慢,将限制网络的速率和网络规模,接纳具有路由功效的快速转发的三层交流机就成为首选。

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