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來源：公眾號【網(wǎng)絡技術干貨圈】

作者：圈圈

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交換機分為二層交換機和三層交換機，它們在功能、應用場景和技術實現(xiàn)上有明顯區(qū)別。

二層交換機

二層交換機，顧名思義，工作在OSI模型的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層。其主要功能是根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，主要用于局域網(wǎng)（LAN）內(nèi)的設備連接。

二層交換機通過以下步驟進行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)：

接收數(shù)據(jù)包：交換機從一個端口接收到數(shù)據(jù)包。

讀取MAC地址：交換機讀取數(shù)據(jù)包中的源MAC地址和目的MAC地址。

MAC地址表查找：交換機在其MAC地址表中查找目的MAC地址對應的端口。

轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包：如果找到匹配的端口，交換機將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到該端口；如果沒有找到，交換機將數(shù)據(jù)包廣播到所有端口（除源端口外）。

二層交換機的應用場景：

小型局域網(wǎng)：適用于小型企業(yè)、家庭網(wǎng)絡等局域網(wǎng)內(nèi)的設備連接。

接入層設備：作為接入層交換機，連接終端設備（如PC、打印機）到網(wǎng)絡中。

三層交換機

三層交換機則工作在OSI模型的第三層——網(wǎng)絡層。除了具備二層交換機的功能外，它還能基于IP地址進行路由選擇，支持跨網(wǎng)絡段的數(shù)據(jù)傳輸。

三層交換機除了具備二層交換機的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)功能外，還能進行IP路由，具體步驟如下：

接收數(shù)據(jù)包：交換機從一個端口接收到數(shù)據(jù)包。

讀取IP地址：交換機讀取數(shù)據(jù)包中的源IP地址和目的IP地址。

查找路由表：交換機在其路由表中查找目的IP地址對應的下一跳路由和出接口。

轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包：交換機根據(jù)查找到的路由信息，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到適當?shù)慕涌凇?/p>

三層交換機的應用場景：

中大型局域網(wǎng)：適用于中大型企業(yè)、校園網(wǎng)等需要跨網(wǎng)段通信的網(wǎng)絡環(huán)境。

匯聚層設備：作為匯聚層交換機，連接多個接入層交換機，提供跨VLAN、跨網(wǎng)段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和路由功能。

數(shù)據(jù)中心：在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，三層交換機能夠提供高性能的路由和交換功能，支持大規(guī)模的數(shù)據(jù)流量處理。

二層交換機 vs 三層交換機

數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)

二層交換機：基于MAC地址進行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，僅適用于同一局域網(wǎng)內(nèi)的通信。

三層交換機：不僅能基于MAC地址進行二層轉(zhuǎn)發(fā)，還能基于IP地址進行三層路由，適用于不同網(wǎng)絡段之間的通信。

廣播域和沖突域

二層交換機：分割沖突域，但不能分割廣播域，整個交換網(wǎng)絡共享一個廣播域。

三層交換機：分割沖突域和廣播域，每個端口或VLAN都是獨立的廣播域。

VLAN支持

二層交換機：支持VLAN劃分，但VLAN間通信需要三層設備（如路由器）進行轉(zhuǎn)發(fā)。

三層交換機：不僅支持VLAN劃分，還能直接在交換機內(nèi)部實現(xiàn)VLAN間的路由，提高了網(wǎng)絡性能和效率。

路由功能

二層交換機：沒有路由功能，不能進行IP層的轉(zhuǎn)發(fā)。

三層交換機：具備完整的路由功能，支持靜態(tài)路由、動態(tài)路由協(xié)議（如OSPF、RIP等）。

質(zhì)量服務（QoS）

二層交換機：提供基本的QoS功能，如基于MAC地址的流量優(yōu)先級控制。

三層交換機：提供高級QoS功能，如基于IP地址、端口號、協(xié)議類型的流量分類和優(yōu)先級控制，能夠更好地保障關鍵業(yè)務的服務質(zhì)量。

交換性能

二層交換機：專注于二層數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)，能夠提供線速轉(zhuǎn)發(fā)性能。

三層交換機：除了二層轉(zhuǎn)發(fā)外，還需處理三層路由，通常在轉(zhuǎn)發(fā)性能上稍遜于純二層交換機，但現(xiàn)代高端三層交換機也能提供接近線速的三層轉(zhuǎn)發(fā)性能。

處理延遲

二層交換機：由于只進行MAC地址查找和轉(zhuǎn)發(fā)，處理延遲較低。

三層交換機：需進行IP地址查找和路由選擇，處理延遲較高，但高端設備通過硬件加速可有效降低延遲。

端口密度

二層交換機：一般提供較高的端口密度，適用于大量設備的接入。

三層交換機：由于增加了三層處理功能，端口密度相對較低，但也有高密度端口配置的型號。

管理功能

二層交換機：提供基本的管理功能，如SNMP監(jiān)控、端口鏡像、VLAN管理等。

三層交換機：提供豐富的管理功能，如路由協(xié)議配置、ACL（訪問控制列表）、更高級的QoS設置等。

配置復雜度

二層交換機：配置相對簡單，適合初級網(wǎng)絡管理員。

三層交換機：配置較為復雜，需要具備一定的網(wǎng)絡知識和經(jīng)驗的管理員進行配置和維護。

價格差異

一般來說，三層交換機的價格高于二層交換機，因為其集成了更多的硬件和功能，適用于更復雜的網(wǎng)絡環(huán)境。

總結

二層交換機和三層交換機在功能、應用場景和技術實現(xiàn)上有顯著區(qū)別。二層交換機主要用于局域網(wǎng)內(nèi)部的設備連接和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而三層交換機則在此基礎上增加了IP路由功能，支持跨網(wǎng)段通信和更復雜的網(wǎng)絡環(huán)境。選擇哪種交換機取決于具體的網(wǎng)絡需求和預算。對于簡單的局域網(wǎng)，二層交換機已經(jīng)足夠；而對于需要跨網(wǎng)段通信和高級管理功能的中大型網(wǎng)絡環(huán)境，三層交換機則是更好的選擇。