什么是三層交換機

　　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局域網(wǎng)內部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這目的服務的，能夠做到一次路由，多次轉發(fā)。對于數(shù)據(jù)包轉發(fā)等規(guī)律性的過程由硬件高速實現(xiàn)，而像路由信息更新、路由表維護、路由計算、路由確定等功能，由軟件實現(xiàn)。三層交換技術就是二層交換技術+三層轉發(fā)技術。傳統(tǒng)交換技術是在OSI網(wǎng)絡標準模型第二層——數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的，而三層交換技術是在網(wǎng)絡模型中的第三層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉發(fā)，既可實現(xiàn)網(wǎng)絡路由功能，又可根據(jù)不同網(wǎng)絡狀況做到最優(yōu)網(wǎng)絡性能。

　　三層交換技術的工作原理

　　第三層交換工作在OSI七層網(wǎng)絡模型中的第三層即網(wǎng)絡層，是利用第三層協(xié)議中的IP包的包頭信息來對后續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務流進行標記，具有同一標記的業(yè)務流的后續(xù)報文被交換到第二層數(shù)據(jù)鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路。這條通路經(jīng)過第二層鏈路層。有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數(shù)據(jù)包進行拆包來判斷路由，而是直接將數(shù)據(jù)包進行轉發(fā)，將數(shù)據(jù)流進行交換。

　　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，也沒有什么新的玩意，事實果真如此嗎？下面先來通過一個簡單的網(wǎng)絡來看看三層交換機的工作過程。

　　組網(wǎng)比較簡單

　　使用IP的設備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設備B

　　比如A要給B發(fā)送數(shù)據(jù)，已知目的IP，那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡地址，判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段。

　　如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉發(fā)數(shù)據(jù)所需的MAC地址，A就發(fā)送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)到相應的端口。

　　如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實現(xiàn)和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個缺省網(wǎng)關，這個缺省網(wǎng)關一般在操作系統(tǒng)中已經(jīng)設好，對應第三層路由模塊，所以可見對于不是同一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，最先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關的MAC地址；然后就由三層模塊接收到此數(shù)據(jù)包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關系，并記錄進流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據(jù)，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發(fā)。

　　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：

　　a -- 由硬件結合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉發(fā)。

　　b -- 這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板帶寬，這些是三層交換機性能的兩個重要參數(shù)。

　　c -- 簡潔的路由軟件使路由過程簡化。

　　d -- 大部分的數(shù)據(jù)轉發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是又二層模塊高速轉發(fā)，路由軟件大多都是經(jīng)過處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡單照搬路由器中的軟件。