第三层交换与路由技术

三层交换机与路由器的区别三层交换机在网上的应用越来越多，与传统的路由器加二层以太网交换机的组网方式比较，使用三层交换机可以明显的提高效率，降低成本，因为三层交换机在内部集成了路由功能和二层交换功能，并引入了一些其它机制和技术，使得转发效率特别高。

给人的初步印象就是，三层交换机就是一个路由器和二层交换机的集合体（二层交换机并不一定专门指以太网交换机，也可能提供其它类型局域网技术的交换，比如令牌环，FDDI等）。

这样的看法有一定的道理，但是很肤浅。

实际上，三层交换机在实现的时候，专门做了一些优化，引入了一些普通路由器上不存在的转发技术，使得三层交换机的效率特别高。

总体来说，三层交换机有下列特点，在文章中我们会一一介绍：1、三层交换机不但具有所有二层交换机的功能，比如基于MAC地址的数据帧转发，生成树协议，VLAN等，还具有三层功能，即能完成VLAN之间的三层互通；2、一般三层交换机上都实现了三层精确查找，即根据数据帧的目的网络层地址直接检索内部的高速缓冲区，而传统的路由器进行的则是最长匹配查找，即根据数据帧的目的网络地址查找路由表，选择有最长匹配的作为转发依据；3、专门针对局域网，特别是以太网进行优化，大部分三层交换机只提供以太网接口和ATM局域网仿真接口，有的三层交换机还提供了上行的高速接口，比如POS等，但路由器却接口种类丰富；4、由于三层交换机可以在二层和三层对数据帧进行转发，于是一些特殊的应用又出现了，比如VLAN聚合，ARP代理等，这些应用在实际中应用很广泛；5、伴随着一些特殊需求的出现，三层交换机并不仅仅局限于转发二层的以太网数据帧和三层的网络数据帧，而且集成了其它一些功能，比如DHCP Releay，服务质量，用户接入认证等。

在以上的特点中，最重要的就是第一条，在一些文章中，把第二条，即实现基于网络层地址（不是网络地址，而是主机的三层地址）的精确匹配查询作为三层交换机的最重要特点，在一些低端的三层交换机中，这是有道理的，因为如果不实现精确的三层匹配查询而象传统路由器那样仅仅依据最长匹配查询路由表，在以软件实现的这些设备中，效率是很低的，但如果在高端的三层交换机领域中，就不然了，因为实现的转发都是基于硬件的，即使使用最长匹配查询，其效率也不会有明显的降低，但如果这些高端交换机也实现了精确的三层匹配查询，效果会更明显。

三层交换机工作原理三层交换机要执行三层信息的硬件交换，路由处理器（三层引擎）必须将有关路由选择等的三层信息下载到硬件中,以便对数据包进行处理。

为完成在硬件中处理数据包的高层信息，会使用传统的MLS(MultiLayer Switching,多层交换)和基于CEF(cisco Express Forwarding)的MLS。

CEF是比传统MLS更高级的东西，思科目前的新型交换产品都默认使用基于CEF的MLS了，所以实际上原有的一次路由，多次转发3层交换技术已经开始在渐渐被淘汰了，但搞清楚MLS原理还是有必要的。

另外，网上流传的“一次路由，多次转发”是通过ARP将接收数据的客户机MAC通告给发送数据的客户机，这个说法其实是错误的，不管怎么说发送数据的PC都只知道3层交换的网关MAC，也就是说一次路由，多次转发其后的交换过程，3层交换机仍然是要修改数据包的2层MAC地址的，而不是发送数据的PC在发送数据时就封装上接收PC的目的MAC！即便是CEF也要进行第2层的MAC地址重新封装。

传统的MLS---路由缓存MLS（第一代MLS）使用传统的MLS时，交换机将流中第一个数据包转发给第三层引擎，后者以软件交换的方式对数据包进行过处理，对数据流中的第一个包进行路由处理后，第三层引擎对硬件交换组织进行编程，使之为后续的数据包选择路由。

这个过程被称为“一次路由多次交换”,也就是说，交换机的三层引擎之需要处理数据流中的第一个数据包，而后续的数据全部由硬件来执行转发。

这样实现了三层交换的线速转发。

别名：NetflowLAN交换，基于流的交换，按需交换，“一次路由，多次交换”传统的MLS由以下三个部分组成：1.多层路由处理器（MLS-RP：Multilayer Switching-Route Processor）它相当于网络中的路由器，负责处理每个数据流的第一个数据包，协助MLS交换引擎（MLS-SE）在第三层的CAM （Content-Addressable Memory）中建立捷径条目（Shortcut Entry）。

华为三层交换机与路由器对接上网华为三层交换机与路由器对接上网一、引言本文档旨在提供一个详细的步骤，指导如何使用华为三层交换机与路由器对接以实现上网功能。

下面将逐步介绍每个步骤。

二、安装与配置三层交换机与路由器1：连接硬件设备a：将三层交换机与路由器通过合适的网线连接起来。

确保连接稳定可靠。

b：确保所有设备通电并正常工作。

2：配置三层交换机与路由器a：打开终端软件，通过串口或SSH连接到三层交换机的管理口。

b：进入特权模式，输入特权密码。

c：配置相应的VLAN并启用三层交换机的IP接口。

d：配置路由器接口并启用相应的路由协议（如OSPF、BGP等）。

三、配置路由器上网功能1：配置NATa：在路由器上配置NAT，将内网IP地址转换为公网IP地址，以便实现上网功能。

b：配置端口映射，允许对外部服务器提供服务。

2：配置防火墙a：在路由器上配置防火墙规则，以保护内网设备免受外部攻击。

b：限制某些特定IP地址或端口的访问权限。

四、测试与验证1：测试网络连通性a：通过ping命令测试内网设备与外部服务器的连通性。

b：检查网络延迟和丢包情况。

2：验证上网功能a：尝试使用内网设备访问外部网站、应用程序或服务器。

b：确保上网功能正常。

五、安全注意事项在配置华为三层交换机与路由器对接上网时，请注意以下安全事项：1：使用复杂的密码a：确保所有设备的密码足够复杂，并定期更改密码。

b：避免使用简单、容易猜测的密码，如生日、姓名等。

2：启用身份验证a：启用设备的身份验证功能，限制访问设备的用户。

3：定期备份配置a：定期备份三层交换机与路由器的配置，以防止意外损失。

4：更新设备固件a：定期检查设备厂商的官方网站，更新设备的固件，以修复已知漏洞。

六、附件本文档附带以下附件：1：配置示例文件2：路由器与交换机连接图七、法律名词及注释1： NAT（Network Address Translation）- 网络地址转换，一种将私有IP地址转换为公网IP地址的技术。

三层交换技术的原理
三层交换技术是一种在网络中实现数据传输的技术。

它利用路由器跟交换机的结合，实现了数据在不同网络之间的传递。

其原理如下：
1. 寻址和路由选择：当一台设备发送数据包时，三层交换技术首先需要确定数据包要传送到哪个网络。

这个过程称为寻址。

通过查找路由表，确定数据包的目的网络。

2. 数据包封装和解封装：数据包在传输过程中需要封装成适当的格式。

在发送端，数据包被封装添加了源地址和目的地址等信息，形成TCP/IP报文。

在接收端，数据包则需要解封装，将报文的各个字段分离出来。

3. 路由器的工作：一旦确定了数据包要传送到的目的网络，三层交换技术通过路由器来实现数据包的传输。

路由器根据数据包的目的网络地址，参考自己的路由表，找到下一跳路由器，并将数据包发送到下一跳路由器。

这个过程称为路由选择。

4. 数据传输：当数据包到达下一跳路由器后，根据目的网络地址再次进行路由选择，直到数据包到达最终目的网络。

5. 数据交换和转发：在网络的每个交换节点，交换机负责数据包的交换和转发。

根据数据包中的目的MAC地址，交换机将数据包转发到与目的主机直接相连的端口上。

综上所述，三层交换技术通过寻址、路由选择和数据交换等步
骤实现了数据在不同网络之间的传递。

这种技术能够提高网络的性能和可靠性，同时也能够实现灵活的网络划分和管理。

什么是三层交换，说说和路由的区别在那里三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发，什么是三层交换，说说和路由的区别在那里。

对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。

三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术。

传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，既可实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优网络性能。

三层交换机和路由器都可工作在网络的第三层，根据ip地址进行数据包的转发(或交换)，原理上没有太大的区别，这两个名词趋向于统一，我们可以认为三层交换机就是一个多端口的路由器。

但是传统的路由器有3个特点：基于CPU的单步时钟处理机制;能够处理复杂的路由算法和协议;主要用于广域网的低速数据链路在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速的交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s-100Mbit/s)，资料共享平台《什么是三层交换，说说和路由的区别在那里》(https://unjs)。

对路由知识的掌握情况，对方提出了一个开放式的问题：简单说明一下你所了解的路由协议。

路由可分为静态动态路由。

静态路由由管理员手动维护;动态路由由路由协议自动维护。

路由选择算法的必要步骤：1、向其它路由器传递路由信息;2、接收其它路由器的路由信息;3、根据收到的路由信息计算出到每个目的网络的最优路径，并由此生成路由选择表;4、根据网络拓扑的变化及时的做出反应，调整路由生成新的路由选择表，同时把拓扑变化以路由信息的形式向其它路由器宣告。

两种主要算法：距离向量法(Distance Vector Routing)和链路状态算法(Link-State Routing)。