什么是二层交换机、三层交换机？如何选择？

「爱情、让人受尽委屈。」 2024-03-23 19:04 47阅读 0赞

通常，二层交换机用于连接所有网络和客户端设备，随着网络应用和融合网络实施的日益多样化，第 3 层交换机在数据中心、复杂的企业网络和商业应用中蓬勃发展。

问题来了：二层交换机与三层交换机，哪个是首选的网络交换机？

### 什么是二层交换机？什么是三层交换机？ ###

解释这两个概念前，我们先来了解一下OSI七层模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

其中第2层和第3层分别指数据链路层和网络层，工作在这些层的交换机称为第 2 层交换机和第 3 层交换机。

![OSI 模型中的第 2 层和第 3 层][OSI _ 2 _ 3] OSI 模型中的第 2 层和第 3 层

#### 第 2 层与第 3 层交换机 ####

二层和三层的区别主要在于**路由功能**。

二层交换机只关心MAC地址，不关心IP地址或更高层中的任何东西。

三层交换机或多层交换机，可以完成**第 2 层交换机**以及附加静态**路由**和动态路由的所有工作，也就是说，三层交换机同时拥有 MAC 地址表和 IP 路由表，处理 VLAN 内通信和不同 VLAN 之间的数据包路由，还有仅添加静态路由的第 2+ 层（第 3 层精简版）交换机，除了路由数据包之外，三层交换机还包括需要了解进入交换机的数据的IP地址信息的功能，例如基于IP地址标记VLAN流量而不是手动配置端口，第 3 层交换机根据需要增加了**功率**和**安全性**。

在二层和三层交换机之间徘徊时，您应该考虑将其用于何处：

*  如果您有一个纯第 2 层域，您可以简单地使用第 2 层交换机，纯第 2 层域是连接主机的地方，因此第 2 层交换机在那里可以正常工作，这在网络拓扑中通常称为 **接入层**。
 *  如果您需要交换机聚合多个接入交换机并进行 VLAN 间路由，则需要一个第 3 层交换机，这在网络拓扑中称为 **分布层**，也就是常说的 **汇聚层**。

![什么时候使用二层交换机、三层交换机和路由器？][202210302216024.png] 什么时候使用二层交换机、三层交换机和路由器？

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>二层交换机</th> 
   <th>三层交换机</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>路由功能</td> 
   <td>仅 Mac 地址</td> 
   <td>支持静态路由、动态路由等高级路由</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>基于 IP 地址的 VLAN 标记</td> 
   <td>不</td> 
   <td>是的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>VLAN间路由</td> 
   <td>不</td> 
   <td>是的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>使用场景</td> 
   <td>纯二层域</td> 
   <td>聚合多个接入交换机</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 购买二层交换机和三层交换机应该注意哪些参数？ ###

如果您购买的是第 2 层或第 3 层交换机，您应该检查一些关键参数，包括转发速率、背板带宽、VLAN 数量、MAC 地址内存、延迟等。

###### 转发速率 ######

转发速率（或吞吐率）是背板（或交换结构）的转发能力，当转发能力大于所有端口速度之和时，我们称**背板无阻塞**，转发速率以每秒数据包数 (pps) 表示。下面的公式给出了如何计算交换机的转发速率：

转发速率（pps）=10Gbit/s端口数*14880950pps+1Gbit/s端口数*1488095pps+100Mbit/s端口数*148809pps

例如某交换机有32个10Gbit/s端口和2个40Gbit/s端口，因此其转发速率为：

32 * 14,880,950 pps + 2 * 4 * 14,880,950 pps = 595,238,000 pps ≈ 596 Mpps

###### 背板带宽 ######

下一个参数是背板带宽或交换结构容量，它是所有端口速度的总和。所有端口的速度总和计算两次，一次用于 Tx 方向，一次用于 Rx 方向。背板带宽以每秒位数（bps 或 bit/s）表示。

背板带宽 (bps) = 端口号 * 端口数据速率 * 2

上面例子中的交换机的背板带宽为：

(32 * 10 Gbps + 2 * 40 Gbps) * 2 = 800 Gbps