通过两个“区别”来认识三层交换机

通过两个“区别”来认识三层交换机

薛继强

薛继强（新疆轻工职业技术学院）

摘要：三层交换机是工作在OSl参考模型第三层的设备，即网络层的设备。它与二层交换机有什么区别，与路由器又有什么区别？三层交换机应该在何种网络环境中应用，相信很多人都会有这些疑问，之所以有人不清楚什么是三层交换机，与路由器之间有什么区别，最根本原因就是三层交换机也具有“路由”功能，与传统路由器的路由功能总体上是一致的。但三层交换机与路由器还是存在着本质区别。通过与二层交换机和路由器的区别进一步认识三层交换机。

关键词：路由器三层交换局域网

0引言

近年来，互联网和信息化建设的迅猛发展，人们越来越感觉到传统路由器己经从原来的交通指挥员变成了现在的路口瓶颈。传统路由器在网络中起到隔离网络、隔离广播、路由转发、防火墙的作业，并且随着网络的不断发展，它们的工作量也在迅速增长。如今出于安全和管理方便等方面的考虑，VLAN(虚拟局域网)技术在网络中大量应用。VLAN技术可以逻辑隔离各个不同的网段、端口，甚至主机，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发。由于局域网中数据流量很大，VLAN间大量的信息交换都要通过路由器来完成转发，这时候随着数据流量的不断增长，路由器就成为了网络的瓶颈。为了解决局域网的这个瓶颈，很多企业内部、学校和小区建设局域网时都采用了三层交换机。

1三层交换技术

三层交换技术，也称多层交换技术或IP交换技术，是相对于二层交换技术提出的。因工作在OSI七层网络标准模型中的第三层而得名．传统的路由器也工作在第三层，它可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比较低，而三层交换技术在问络标准模型中的第三层实现了分组的高速转发，效率大大提高。三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分后，网络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，子网与子网之间访问、向外访问的网络瓶颈问题。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，但它是两者有机的结合，并不是简单的把路由器硬件及软件叠加在局域网交换机上。它的出现，既解袂了二层交换技术不能处理不同IP子网之间的数据交换的缺点，又解袂了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题特别适合于组建高速局域网。

2与二层交换机及路由器的区别

2.1与二层交换机的区别二层交换机使用二层交换转发数据帧，而三层交换机的路由模块使用三层交换路由数据包。二层交换与三层交换的不同在于，二层交换是基于MAC地址的，而三层交换是基于网络层地址的，即IP地址。二层交换机通过读取封装在数据帧头里的目的MAC地址，然后通过和-MAC地址表里的条目对比，找到该数据帧所要被发送去的端口或接口，将它转发。如果该目的MAC地址在MAC地址表里没有记录，则向除接收到该数据帧的端口以外的交换机的所有端口发送该数据帧。

三层交换机的路由模块通过读取封装在数据包头里的目的IP地址，然后通过和路由表里的条目对比。找到该数据包所要被发送去的接口并将它转发。如果该目的IP地址在路由表里没有相应的路由条目，则丢弃该数据包。

2.2与路由器的区别三层交换机和路由器之间的区别，最根本的就是三层交换机也具有“路由”功能，与传统路田器的路由功能总体上是一致的。虽然如此，三层交换机与路由器还是存在本质区别的。三层交换机并不等于路由器，同时也不可能取代路由器。三层交换机非常适应局域网环境，而路由器非常适合应用于广域网中。也就是说，三层交换机无法适应网络拓扑各异、传输协议不同的广域网系统。具体而言，有下面几点。

2.2.1主要功能不同虽然三层交换机与路由器都具有路由功能，但不能因此把它们等同起来。现在有管宽带路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口、硬件防火墙功能，但不能把它同交换机或者防火墙等同起来。因为这些路由器的主要功能还是路由功能，其他功能只不过其附加功能，其目的是使设备适用面更广，使其更加实用。三层交换机也一样，它仍是交换机产品，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机，它的主要功能仍是数据交换。也就是说它同时具备了数据交换和路由转发两种功能．但其主要功能还是数据交换：而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。

2.2.2使用的场所不同三层交换机主要是用于简单的局域网连接。困此，三层交换机的路由功能通常比较简单，路由路径远没有路由器那么复杂。它在局域网中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域网数据交换频繁的应用特点。而路由器则不同，它主要是为了满足不同类型的网络连接。虽然也适用于局城网之间的连接，但它的路由功能更多地体现在不同类型网络之间的互联上．如局域网与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等，所以路由器主要是用于不同类型的网络之间。它最主要的功能就是路由转发，解决好各种复杂路由路径网络的连接就是它的最终日的，所以路田器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同种协议的局域网间，更适用于不同协议的局域网与厂域网间。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路由器所具有的功能。为了与各种类型的网络连接，路由器的接口类型非常半富，而三层交换机则一般仅有同类型的局域网接口，非常简单。

2.2.3处理数据的方式不同从技术上讲，路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别。路由器一般由基于微处理器的软件路由引擎执行数据包交换，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。三层交换机在对第一个数据流进行路由后，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。同时，三层交换机的路由查找是针对数据流的，它利用缓存技术，很容易利用ASIC技术来实现，因此，可以大大节约成本，并实现快速转发。而路由器的转发采月最长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现，转发效率较低。

因此，从整体性能上比较的话，三层交换机的性能要远优于路田器，非常适用于数据交换频繁的局域网中；而路由器虽然路由功能非常强大，但它的数据包转发效率远低于三层交换机，更适用于数据交换不是很频繁的不同类型网络的互联，如局域网与互联网的互联。如果把路由器，特别是高档路由器用于局域网中，则在相当大程度上是一种浪费（就其强大的路由功能而言），而月一还不能很好地满足局域网通信性能需求，影响子网间的正常通信。

4结束语

综上所述，简单的认为三层交换技术就是“二层交换技术一路由转发”适用于中、大型局域网，为了减小广播风暴的危害及管理上的需要，必须把中、大型局域网按功能或地域等因素划分成若干个小局域网（子网），这样必然导致不同子网间存在大量的互访．单纯使用二层交换机难以实现网间的互访而单纯使用路由器，则由于端口数量有限，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，由二层交换技术和路由技术有机结合而成的三层交换机就最为适合。

参考文献：

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