二層交換機技術問題揭祕

二層交換技術的發展比較成熟，二層交換機屬資料鏈路層裝置，可以識別資料包中的MAC地址資訊，根據MAC地址進行轉發，並將這些MAC地址與對應的埠記錄在自己內部的一個地址表中。

　　具體的工作流程如下：

(1) 當交換機從某個埠收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個埠上的;

(2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址，並在地址表中查詢相應的埠;

(3) 如表中有與這目的MAC地址對應的埠，把資料包直接複製到這埠上;

(4) 如表中找不到相應的埠則把資料包廣播到所有埠上，當目的機器對源機器迴應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個埠對應，在下次傳送資料時就不再需要對所有埠進行廣播了。不斷的迴圈這個過程，對於全網的MAC地址資訊都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

　　從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：

(1) 由於交換機對多數埠的資料進行同時交換，這就要求具有很寬的交換匯流排頻寬，如果二層交換機有N個埠，每個埠的頻寬是M，交換機匯流排頻寬超過N×M，那麼這交換機就可以實現線速交換;

(2) 學習埠連線的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大小(一般兩種表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數值)，地址表大小影響交換機的接入容量;

(3) 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用於處理資料包轉發的ASIC(Application specific Integrated Circuit)晶片，因此轉發速度可以做到非常快。由於各個廠家採用ASIC不同，直接影響產品效能。

以上三點也是評判二三層交換機效能優劣的主要技術引數，這一點請大家在考慮裝置選型時注意比較。比如A要給B傳送資料，已知目的IP，那麼A就用子網掩碼取得網路地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。

如果在同一網段，但不知道轉發資料所需的MAC地址，A就傳送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝資料包併發送給交換機，交換機起用二層交換模組，查詢MAC地址表，將資料包轉發到相應的埠。

如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那麼A要實現和B的通訊，在流快取條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常資料包傳送向一個預設閘道器，這個預設閘道器一般在作業系統中已經設好，對應第三層路由模組，所以可見對於不是同一子網的資料。

最先在MAC表中放的是預設閘道器的MAC地址;然後就由三層模組接收到此資料包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以預設閘道器的MAC地址為源MAC地址。

以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發機制，確立主機A與B的地址及轉發埠的對應關係，並記錄進流快取條目表，以後的A到B的資料，就直接交由二層交換模組完成。這就通常所說的一次路由多次轉發。

　　以上就是三層交換機工作過程的簡單概括，可以看出三層交換的特點：

(1)由硬體結合實現資料的高速轉發。這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模組直接疊加在二層交換的高速背板匯流排上，突破了傳統路由器的介面速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板頻寬，這些是三層交換機效能的兩個重要引數。

(2)簡潔的路由軟體使路由過程簡化。大部分的資料轉發，除了必要的路由選擇交由路由軟體處理，都是又二層模組高速轉發，路由軟體大多都是經過處理的高效優化軟體，並不是簡單照搬路由器中的軟體。

　　二層和三層交換機的選擇

二層交換機用於小型的區域網絡。這個就不用多言了，在小型區域網中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入埠和低謙價格為小型網路使用者提供了很完善的解決方案。

路由器的優點在於介面型別豐富，支援的三層功能強大，路由能力強大，適合用於大型的網路間的路由，它的優勢在於選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網路進行路由資訊的交換等等路由器所具有功能。

三層交換機的最重要的功能是加快大型區域網絡內部的資料的快速轉發，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網路按照部門，地域等等因素劃分成一個個小區域網，這將導致大量的網際互訪。

單純的使用二層交換機不能實現網際互訪;如單純的使用路由器，由於介面數量有限和路由轉發速度慢，將限制網路的速度和網路規模，採用具有路由功能的快速轉發的三層交換機就成為首選。

一般來說，在內網資料流量大，要求快速轉發響應的網路中，如全部由三層交換機來做這個工作，會造成三層交換機負擔過重，響應速度受影響，將網間的路由交由路由器去完成，充分發揮不同裝置的優點，不失為一種好的組網策略，當然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網際互連。