三层交换机[编辑]

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，既可实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优网络性能.

"第三层"的概念来自ISO的OSI（开放系统连接）七层网络参考模型。自下而上，第一层为物理层，定义通过网络设备发送数据的物理方式，以及光学、电气和机械特性。物理层的典型网络设备是中继器（Repeater），也就是信号放大器，用来解决信号随传输距离增加而衰减的问题。第二层是数据链路层，定义操作通信连接的过程，负责数据帧的封装，以及数据包传输错误的监测和纠正。二层交换机的典型网络设备是网桥和二层交换机。

传统的以网交换机由网桥发展而来，它是一个可以将通信双方的物理地址进行匹配的网络设备，该设备可以根据数据单元中的头信息，将来自一个或多个输入端口的信元或帧移动到一个或多个输出端口，完成信息发送过程的交换。第二层交换机的最大好处是数据传输快，因为它仅需要识别数据帧中的MAC地址（即网络接口的物理地址），而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单，适合用ASIC芯片实现。二层交换机只能基于数据包的最外围信息（主要是MAC地址）进行处理，虽然也能支持子网划分和广播限制等基本功能，但在对流量处理和控制方面的能力非常有限。

最先出现的第三层设备是路由器，它根据路由协议来实现路由功能--即IP网络间的数据转发功能。在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。在城域网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，负责下级网络之间的连接和数据转发。而在园区网中，路由器的主要作用是隔离子网间的广播风暴，简化网络管理，并阻止未授权子网的接入。路由器功能较复杂，所以只能利用软件来完成，因此性能有限。

事实上，性能和功能通常是一对矛盾，而二层交换机和路由器可以说是这个矛盾的一种典型体现。交换机交换速度快，但控制功能弱；路由器控制性能强，但报文转发性能差。而三层交换机的出现使这对矛盾在一定程度上达到了平衡。

第三层交换机实际结合了二层交换机与路由器的功能，它既可以完成端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。两个处于不同子网的节点通过三层交换机通信时，首个数据包必须经过三层交换机中的路由处理器进行路由才能到达目的节点，但是此后这两个节点通信的数据包，就不必再经过路由处理器处理了，这是由于三层交换机有记忆路由的功能。三层交换机的路由记忆功能是由路由缓存来实现的。

当一个数据包发往三层交换机时，三层交换机首先在它的缓存列表里进行检查，看看路由缓存里有没有记录，如果有记录就直接调取缓存的记录进行路由，而不再经过路由处理器进行处理，这种数据包的路由速度就大大提高了。如果三层交换机在路由缓存中没有发现记录，再将数据包发往路由处理器进行处理，处理之后再转发数据包。当然，三层交换机在路由协议支持和广域网连接方面都无法和路由器相比，因此不会完全替代路由器。但在局域网中，随着第三层交换技术的不断发展与创新，三层交换机已经逐渐取代了企业路由器的地位。

需要指出的是，如今的"三层"交换机往往具有网络层之上更高层次的控制功能，例如基于第四层的基于协议类型和端口号的流量处理，甚至能对基于应用层（第七层）的内容进行过滤。但这些更高层的功能往往仅起到辅助性作用，其本质功能仍然集中在第三层和第二层，因此，我们仍称其为三层交换机。

透视交换机主流技术

参考资料：网络互联设备之交换机三层交换机

扩展阅读：交换机的配置三层交换机的应用