二層交換機和三層交換機以及四層交換機的異同

2021-04-09 10:38:16 字數 4461 閱讀 7394

二層交換技術是發展比較成熟,二層交換機屬資料鏈路層裝置,可以識別資料報中的mac位址資訊,根據mac位址進行**,並將這些mac位址與對應的埠記錄在自己內部的乙個位址表中。具體的工作流程如下:

(1) 當交換機從某個埠收到乙個資料報,它先讀取包頭中的源mac位址,這樣它就知道源mac位址的機器是連在哪個埠上的;

(2) 再去讀取包頭中的目的mac位址,並在位址表中查詢相應的埠;

(3) 如表中有與這目的mac位址對應的埠,把資料報直接複製到這埠上;

(4) 如表中找不到相應的埠則把資料報廣播到所有埠上,當目的機器對源機器回應

時,交換機又可以學習一目的mac位址與哪個埠對應,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位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位址表。

(二)路由技術

路由器工作在osi模型的第三層---網路層操作,其工作模式與二層交換相似,但路由器工

作在第三層,這個區別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的控制資訊,實現功能的方

式就不同。工作原理是在路由器的內部也有乙個表,這個表所標示的是如果要去某乙個地

方,下一步應該向那裡走,如果能從路由表中找到資料報下一步往那裡走,把鏈路層資訊

加上**出去;如果不能知道下一步走向那裡,則將此包丟棄,然後返回乙個資訊交給源

位址。路由技術實質上來說不過兩種功能:決定最優路由和**資料報。路由表中寫入各種資訊

,由路由演算法計算出到達目的位址的最佳路徑,然後由相對簡單直接的**機制傳送資料

包。接受資料的下一台路由器依照相同的工作方式繼續**,依次類推,直到資料報到達

目的路由器。

而路由表的維護,也有兩種不同的方式。一種是路由資訊的更新,將部分或者全部的路由

資訊公布出去,路由器通過互相學習路由資訊,就掌握了全網的拓撲結構,這一類的路由

協議稱為距離向量路由協議;另一種是路由器將自己的鏈路狀態資訊進行廣播,通過互相

學習掌握全網的路由資訊,進而計算出最佳的**路徑,這類路由協議稱為鏈路狀態路由

協議。由於路由器需要做大量的路徑計算工作,一般處理器的工作能力直接決定其效能的優劣。

當然這一判斷還是對中低端路由器而言,因為高階路由器往往採用分布式處理系統體系設

計。(三)三層交換技術

近年來的對三層技術的宣傳,耳朵都能起繭子,到處都在喊三層技術,有人說這是個非常

新的技術,也有人說,三層交換嘛,不就是路由器和二層交換機的堆疊,也沒有什麼新的

玩意,事實果真如此嗎?下面先來通過乙個簡單的網路來看看三層交換機的工作過程。

組網比較簡單

使用ip的裝置a------------------------三層交換機------------------------使用ip的裝置b

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位址,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**資料所需的mac位址,a就傳送乙個arp請求,b返回其mac位址,a用此mac封裝資料報並傳送給交換機,交換機起用二層交換模組,查詢mac位址表,將資料報**到相應的埠。

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:

由硬體結合實現資料的高速**。

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。

簡潔的路由軟體使路由過程簡化。

大部分的資料**,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**,

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。

結論二層交換機用於小型的區域網路。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**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路內部的資料的快速**,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乙個個小區域網,

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**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**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**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。

第四層交換的乙個簡單定義是:它是一種功能,它決定傳輸不僅僅依據mac位址(第二層網

橋)或源/目標ip位址(第三層路由),而且依據tcp/udp(第四層) 應用埠號。第四層交換功

能就象是虛ip,指向物理伺服器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣,有http、ftp、nfs

、telnet或其他協議。這些業務在物理伺服器基礎上,需要複雜的載量平衡演算法。在ip世

界,業務型別由終端tcp或udp埠位址來決定,在第四層交換中的應用區間則由源端和終端ip位址、tcp和udp埠共同決定。

在第四層交換中為每個供搜尋使用的伺服器組設立虛ip位址(vip),每組伺服器支援

某種應用。在網域名稱伺服器(dns)中儲存的每個應用伺服器位址是vip,而不是真實的服務

器位址。當某使用者申請應用時,乙個帶有目標伺服器組的vip連線請求(例如乙個tcp syn包)發給伺服器交換機。伺服器交換機在組中選取最好的伺服器,將終端位址中的vip用實際伺服器的ip取代,並將連線請求傳給伺服器。這樣,同一區間所有的包由伺服器交換機進行對映,在使用者和同一伺服器間進行傳輸。

第四層交換的原理 

osi模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責端對端通訊,即在網路源和目標系統之間協調

通訊。在ip協議棧中這是tcp(一種傳輸協議)和udp(使用者資料報協議)所在的協議層。

在第四層中,tcp和udp標題包含埠號(portnumber),它們可以唯一區分每個資料報包含哪些應用協議(例如http、ftp等)。端點系統利用這種資訊來區分包中的資料,尤其是埠號使乙個接收端計算機系統能夠確定它所收到的ip包型別,並把它交給合適的高層軟體。埠號和裝置ip位址的組合通常稱作「插口(socket)」。

1和255之間的埠號被保留,他們稱為「熟知」埠,也就是說,在所有主機tcp/ip協議棧實現中,這些埠號是相同的。除了「熟知」埠外,標準unix服務分配在256到

1024埠範圍,定製的應用一般在1024以上分配埠號.

分配埠號的最近清單可以在rfc1700」assigned numbers」上找到。tcp/udp埠號提供的附加資訊可以為網路交換機所利用,這是第4層交換的基礎。

"熟知"埠號舉例:

應用協議     埠號

ftp       20(資料)

21(控制)

tcp/udp埠號提供的附加資訊可以為網路交換機所利用,這是第四層交換的基礎。

如何選用合適的第四層交換

a,速度

為了在企業網中行之有效,第四層交換必須提供與第三層線速路由器可比擬的效能。也

就是說,第四層交換必須在所有埠以全介質速度操作,即使在多個千兆乙太網連線上亦

如此。千兆乙太網速度等於以每秒1488000 個資料報的最大速度路由(假定最壞的情形,即

所有包為以及網定義的最小尺寸,長64位元組)。

b,伺服器容量平衡演算法

依據所希望的容量平衡間隔尺寸,第四層交換機將應用分配給伺服器的演算法有很多種,

有簡單的檢測環路最近的連線、檢測環路時延或檢測伺服器本身的閉環反饋。在所有的預

測中,閉環反饋提供反映伺服器現有業務量的最精確的檢測。

c,表容量

應注意的是,進行第四層交換的交換機需要有區分和存貯大量傳送表項的能力。交換機

在乙個企業網的核心時尤其如此。許多第二/ 三層交換機傾向傳送表的大小與網路裝置的

數量成正比。對第四層交換機,這個數量必須乘以網路中使用的不同應用協議和會話的數

量。因而傳送表的大小隨端點裝置和應用型別數量的增長而迅速增長。第四層交換機設計

者在設計其產品時需要考慮表的這種增長。大的表容量對製造支援線速傳送第四層流量的

高效能交換機至關重要.

d,冗餘

第四層交換機內部有支援冗餘拓撲結構的功能。在具有雙鏈路的網絡卡容錯連線時,就可

能建立從乙個伺服器到網絡卡,鏈路和伺服器交換器的完全冗餘系統。

二層交換機 三層交換機

二層交換機屬資料鏈路層裝置,它只需要資料報的實體地址即mac位址,根據mac位址進行 優點 資料交換是靠硬體來實現的,其速度相當快,這是二層交換的乙個顯著的優點。三層交換機就是具有部分路由器功能的交換機,三層交換機的最重要目的是加快大型區域網內部的資料交換,能夠做到一次路由,多次 優點 對於資料報 ...

二層交換機,三層交換機,四層交換機的區別

當我們在建設網咖網路的時候,往往不知道該用具有什麼功能的交換機,或許我們腦子裡已經有乙個網咖網路雛形,對網路流量 安全 效能等有所考慮,我在這裡在技術層面上讓大家認清各種交換技術的真面目,希望對您的選擇有所幫助。一 二層交換 二層交換技術是發展比較成熟,二層交換機屬資料鏈路層裝置,可以識別資料報中的...

二層交換機,三層交換機,四層交換機的區別

一 二層交換 二層交換技術是發展比較成熟,二層交換機屬資料鏈路層裝置,可以識別資料報中的mac位址資訊,根據mac位址進行 並將這些mac位址與對應的埠記錄在自己內部的乙個位址表中。具體的工作流程如下 1 當交換機從某個埠收到乙個資料報,它先讀取包頭中的源mac位址,這樣它就知道源mac位址的機器是...