二层交换机和三层交换机有什么区别

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来源：公众号【网络技术干货圈】

作者：圈圈

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交换机分为二层交换机和三层交换机，它们在功能、应用场景和技术实现上有明显区别。

二层交换机

二层交换机，顾名思义，工作在OSI模型的第二层——数据链路层。其主要功能是根据MAC地址转发数据包，主要用于局域网（LAN）内的设备连接。

二层交换机通过以下步骤进行数据包转发：

接收数据包：交换机从一个端口接收到数据包。

读取MAC地址：交换机读取数据包中的源MAC地址和目的MAC地址。

MAC地址表查找：交换机在其MAC地址表中查找目的MAC地址对应的端口。

转发数据包：如果找到匹配的端口，交换机将数据包转发到该端口；如果没有找到，交换机将数据包广播到所有端口（除源端口外）。

二层交换机的应用场景：

小型局域网：适用于小型企业、家庭网络等局域网内的设备连接。

接入层设备：作为接入层交换机，连接终端设备（如PC、打印机）到网络中。

三层交换机

三层交换机则工作在OSI模型的第三层——网络层。除了具备二层交换机的功能外，它还能基于IP地址进行路由选择，支持跨网络段的数据传输。

三层交换机除了具备二层交换机的MAC地址转发功能外，还能进行IP路由，具体步骤如下：

接收数据包：交换机从一个端口接收到数据包。

读取IP地址：交换机读取数据包中的源IP地址和目的IP地址。

查找路由表：交换机在其路由表中查找目的IP地址对应的下一跳路由和出接口。

转发数据包：交换机根据查找到的路由信息，将数据包转发到适当的接口。

三层交换机的应用场景：

中大型局域网：适用于中大型企业、校园网等需要跨网段通信的网络环境。

汇聚层设备：作为汇聚层交换机，连接多个接入层交换机，提供跨VLAN、跨网段的数据转发和路由功能。

数据中心：在数据中心环境中，三层交换机能够提供高性能的路由和交换功能，支持大规模的数据流量处理。

二层交换机 vs 三层交换机

数据包转发

二层交换机：基于MAC地址进行数据包转发，仅适用于同一局域网内的通信。

三层交换机：不仅能基于MAC地址进行二层转发，还能基于IP地址进行三层路由，适用于不同网络段之间的通信。

广播域和冲突域

二层交换机：分割冲突域，但不能分割广播域，整个交换网络共享一个广播域。

三层交换机：分割冲突域和广播域，每个端口或VLAN都是独立的广播域。

VLAN支持

二层交换机：支持VLAN划分，但VLAN间通信需要三层设备（如路由器）进行转发。

三层交换机：不仅支持VLAN划分，还能直接在交换机内部实现VLAN间的路由，提高了网络性能和效率。

路由功能

二层交换机：没有路由功能，不能进行IP层的转发。

三层交换机：具备完整的路由功能，支持静态路由、动态路由协议（如OSPF、RIP等）。

质量服务（QoS）

二层交换机：提供基本的QoS功能，如基于MAC地址的流量优先级控制。

三层交换机：提供高级QoS功能，如基于IP地址、端口号、协议类型的流量分类和优先级控制，能够更好地保障关键业务的服务质量。

交换性能

二层交换机：专注于二层数据包的高速转发，能够提供线速转发性能。

三层交换机：除了二层转发外，还需处理三层路由，通常在转发性能上稍逊于纯二层交换机，但现代高端三层交换机也能提供接近线速的三层转发性能。

处理延迟

二层交换机：由于只进行MAC地址查找和转发，处理延迟较低。

三层交换机：需进行IP地址查找和路由选择，处理延迟较高，但高端设备通过硬件加速可有效降低延迟。

端口密度

二层交换机：一般提供较高的端口密度，适用于大量设备的接入。

三层交换机：由于增加了三层处理功能，端口密度相对较低，但也有高密度端口配置的型号。

管理功能

二层交换机：提供基本的管理功能，如SNMP监控、端口镜像、VLAN管理等。

三层交换机：提供丰富的管理功能，如路由协议配置、ACL（访问控制列表）、更高级的QoS设置等。

配置复杂度

二层交换机：配置相对简单，适合初级网络管理员。

三层交换机：配置较为复杂，需要具备一定的网络知识和经验的管理员进行配置和维护。

价格差异

一般来说，三层交换机的价格高于二层交换机，因为其集成了更多的硬件和功能，适用于更复杂的网络环境。

总结

二层交换机和三层交换机在功能、应用场景和技术实现上有显著区别。二层交换机主要用于局域网内部的设备连接和数据转发，而三层交换机则在此基础上增加了IP路由功能，支持跨网段通信和更复杂的网络环境。选择哪种交换机取决于具体的网络需求和预算。对于简单的局域网，二层交换机已经足够；而对于需要跨网段通信和高级管理功能的中大型网络环境，三层交换机则是更好的选择。