二层交换机与三层交换机

什么是二层交换?

二层（Layer 2）这个术语源自开放系统互连（OSI）模型，它是一个用于解释和描述网络通信的参考模型。它是指利用局域网（LAN）中的设备和MAC地址来分割网络的过程。交换机和网桥主要用于二层交换。它们有助于将大的冲突域分割成更小的独立冲突域。

二层CISCO交换机类似于网桥。它们在第二层互连网络，主要在MAC子层，并作为网桥运行。它构建表格以在系统之间传输帧。

与路由器相比，二层以太网交换机速度更快，因为它们在网络层头部信息上花费的时间不多。相反，它们需要查看帧的硬件地址，这有助于决定采取何种操作，例如转发、泛洪或丢弃。

什么是三层交换?

三层交换机是一种除了交换功能外还执行路由功能的交换机。客户端计算机需要一个默认网关才能进行三层连接到任何远程子网。

这种类型的层可以帮助您结合交换机和路由器的功能。它充当交换机，连接同一子网或虚拟局域网中的设备。

这种类型的CISCO网络交换机支持路由协议。它有助于检查传入的数据包，并根据源地址和目标地址做出路由决策。这就是三层交换机如何同时充当交换机和路由器的作用。

二层交换是如何工作的？

这是一个网络示例，其中一个交换机连接到四个称为D1、D2、D3和D4的主机设备。

D1希望首次向D2发送数据包。
D1知道D2的IP地址，因为它们是第一次通信。但是，它不知道接收主机的MAC（硬件）地址。
因此，D1使用ARP来发现D2的MAC地址。
二层交换机将ARP请求发送到除D1连接的端口之外的所有端口。
D2收到ARP请求后，会用其MAC地址回复ARP响应消息。D2还会收集D1的MAC地址。
在这里，借助上述消息，交换机了解到哪些MAC地址分配给了哪些端口。
同样，D2也在ARP消息中发送其MAC地址，交换机现在获取D2的MAC地址并将其存储在MAC地址表中。
它还将D1的MAC地址存储在地址表中，因为它是由D1通过ARP请求消息发送给交换机的。
因此，每当D1想发送任何数据给D2时，交换机将检查表并将其转发到D2的另一个目标端口。
同样，二层交换机将继续维护连接的每个主机的硬件地址。

二层交换的功能

以下是二层交换的一些重要功能

MAC地址来自所有传入帧的源地址。
网桥和交换机使用STP互相通信以消除桥接环路。
为未知位置设计的帧会泛洪到所有端口，除了接收到该帧的端口。
它执行的功能与透明网桥相同。
帧通过称为专用集成电路（ASIC）的专用硬件进行转发。
二层交换机还执行交换功能，以重新排列数据帧从源到其目标网络。
二层交换机将复杂的LAN（局域网）分割成小的VLAN网络。

三层交换的功能

以下是三层交换的一些重要功能

基于逻辑寻址定义路径
提供安全性
运行三层校验和
处理并响应任何选项信息
允许您更新简单的网络管理
信息库（MIB）信息

二层交换机的应用

以下是二层交换机的一些重要应用。

您可以将数据帧从源发送到位于同一VLAN中的目标，而无需物理连接。
IT公司的服务器可以集中放置在一个地方。位于其他地方的客户端可以低延迟地访问数据链路层，从而节省了服务器成本和时间。
公司还通过配置同一VLAN上的主机使用二层交换机进行内部通信，无需互联网连接。
软件专业人员还使用这些交换机，通过将其集中在一个服务器位置来共享他们的工具。