计算机网络应用 三层交换原理

２００７．７43１ 西安科技大学计算机系 陕西 ７１００５４２ 中国人民解放军西安通信学院 陕西 ７１０１０６三层交换技术的原理及应用温钰１，２ 龚尚福１ 王照峰２ 李红卫２摘要：本文在分析比较二、三层交换技术的基础上介绍了三层交换技术的工作原理。

从网络扩展能力、数据处理能力、多协议支持能力以及冗余通道等多方面阐述了三层交换技术的特点。

对比分析了基于硬件结构和基于软件结构的两种三层交换技术的工作流程，阐述了三层交换技术在虚拟局域网中的应用。

关键词：三层交换技术；路由；ＶＬＡＮ０ 引言计算机技术与通信技术的结合促进了计算机网络的迅猛发展，在计算机网络中，交换机和路由器起着至关重要的作用。

随着２０世纪９０年代后期千兆交换式以太网的登台亮相，短短的３０年间，局域网经历了从单工到双工、从共享到交换、从专用到普及、从第二层交换到多层交换的过程。

网络初期，采用局域网技术组网时，使用的网络互联设备是集线器，主要工作在物理层，基于ＣＳ—ＭＡ／ＣＤ协议的用户数据的冲突检测和出错重发过程，使传输的效率很低，实现的功能主要局限于主机连接、文件和打印资料的共享，此时，多个用户共享１０Ｍｂｐｓ带宽即可满足要求。

随着网络规模的日益扩大，这种网络系统已不能胜任。

因此采用了工作在数据链路层上的设备网桥，它可起到使网段细化、减小冲突域，从而优化局域网性能的目的。

但它是对高层（第三层以上）协议透明的设备，不能有效阻止广播风暴，因此引入了路由器的概念。

路由器在子网间互连、安全控制、广播风暴限制等方面起了关键的作用，但复杂的算法、较低的数据吞吐量使其成为网络的瓶颈，为此迫切需要一种具有路由转发功能，同时还能减少网络瓶颈的技术，三层交换技术孕育而生。

１ 三层交换技术的原理三层交换是相对于传统的交换概念而提出的。

传统的交换技术是在ＯＳＩ网络参考模型中的第二层（数据链路层）进行操作，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。

二层交换机,三层交换机,路由器的工作原理在计算机网络中，二层交换机，三层交换机和路由器都是常用的网络设备。

它们在网络中扮演着重要的角色。

因此，了解它们的工作原理是非常有必要的。

1. 二层交换机的工作原理二层交换机是一种基于MAC地址的交换设备，工作在OSI模型的数据链路层。

它的主要作用是在局域网中转发数据包。

其工作原理如下：首先，当一个数据包到达二层交换机时，二层交换机会检查数据包中的MAC地址和它已知的MAC地址表中的条目进行匹配。

如果交换机没有找到匹配的目标MAC地址，它将对数据包进行广播。

这样，所有连接到交换机的设备都会收到这个数据包。

然后，当交换机找到匹配的MAC地址时，它将把数据包转发到该MAC地址所对应的端口。

如果交换机仍然无法找到MAC地址，则它将继续进行广播，直到目标设备响应为止。

这样，二层交换机就可以实现在局域网中的设备之间进行快速的数据交换。

2. 三层交换机的工作原理三层交换机是一种基于IP地址的交换设备，工作在OSI模型的网络层，除了具备二层交换机的基本功能外，还能实现路由功能。

其工作原理如下：首先，三层交换机与二层交换机一样，会检查数据包中的目标MAC地址。

但是，在检查完MAC地址之后，三层交换机还会检查数据包的目标IP地址。

如果交换机已经学习到了该IP地址对应的MAC地址，则会把数据包直接转发到所对应的端口。

其次，如果交换机还没有学习到这个IP地址，它将把数据包发送到它的默认网关。

默认网关是三层交换机的一个特殊端口，它连接到Internet或其他网络。

默认网关将负责将数据包转发到目标设备。

最后，如果三层交换机本身就是数据包要到达的目标设备，它将拦截数据包并将其传递给应用程序。

这样，三层交换机就可以实现快速的路由和转发功能。

3. 路由器的工作原理路由器是一种连接不同网络的设备，它能在不同的网络之间传递数据。

它是工作在OSI模型的网络层。

其工作原理如下：首先，当一个数据包到达路由器时，路由器将检查数据包中的目标IP地址，并根据其路由表来决定将它转发到哪个网络中。

三层转发原理转发原理是计算机网络中最基本的原理之一，是构建网络的基础。

它包括有三种层次：链路层、网络层和传输层。

它们的主要功能是定义数据在网络中如何在不同的计算机之间传输。

在这篇文章中，将会对三层转发原理进行详细的介绍。

首先，介绍链路层。

链路层是一个非常重要的层次，它对计算机网络传输数据起着关键作用。

链路层的主要任务是在不同网络之间建立连接。

它负责管理物理媒体上的传输，并将数据原始帧封装成一个可移植的格式，以便可以在不同的网络类型之间传输。

它还定义了若干物理层和数据链路层的协议，如以太网、Wi-Fi和无线远程。

其次，介绍网络层。

网络层是构建网络的层次之一，主要功能是将节点之间的移动性，即由主机组成的网络，连接起来。

网络层主要服务于分组交换网络，其中包括路由器、网关和转发器。

它负责确定数据在网络中的路由，并对数据分组进行管理和传输等功能。

最后，介绍传输层。

传输层是计算机网络中的一个抽象层，是构建网络服务的一个重要层次。

它提供将分组从源主机传输到目的主机的通信服务。

它定义了应用程序可使用的通信协议，如TCP/IP、UDP/IP 和ARP等。

传输层有三个功能：路由选择、数据拆分和数据合并。

总而言之，三层转发原理是计算机网络中最基本的原理之一，它包括有链路层、网络层和传输层，它们的主要功能是定义数据在网络中如何在不同的计算机之间传输，它们各自扮演着非常重要的角色。

链路层负责管理物理媒体上的传输，而网络层负责确定数据在网络中的路由，而传输层则负责将数据从源主机传输到目的主机。

虽然三层转发原理的概念可能看起来有些抽象，但它是构建计算机网络的基础，掌握其原理可以帮助我们更好地理解网络的基本工作原理，从而改善网络性能，为我们的日常生活和工作提供更高效的网络服务。

计算机网络原理路由器与第三层交换机路由器与第三层交换机之间的区别，最根本就是第三层交换机也具有“路由”功能，与传统路由器的路由功能总体上是一致的。

虽然如此，第三层交换机与路由器还是存在着相当大的本质区别的。

第三层交换机并不等于路由器，同时也不可能取代路由器。

第三层交换机非常适应局域网环境，而路由器非常适合应用于广域网中。

也就是说，第三层交换机无法适用于网络拓扑结构不同，传输协议不同的广域网络系统。

总的来说，路由器与第三层交换机之间的异同可以表现在以下几个方面：●第三层交换机与路由器的主要功能不变虽然第三层交换机与路由器都具有路由功能，但不能因此而把它们等同起来。

现在有许多宽带路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口、硬件防火墙功能，但不能把它与交换机或者防火墙等同起来一样。

因为这些路由器的主要功能还是路由功能，其它功能只不过是其附加功能，其目的是使设备适用面更广、使其更加实用。

这里的第三层交换机也一样，它仍是交换机产品，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机，它的主要功能仍是数据交换。

也就是说它同时具备了数据交换和路由由发两种功能，但其主要功能还是数据交换；而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。

●第三层交换机与路由器使用的场所不同第三层交换机主要是用于简单的局域网连接。

正因如此，第三层交换机的路由功能通常比较简单，路由选择没有路由器复杂。

它用在局域网中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域网数据交换频繁的应用特点。

而路由器则不同，它是为了满足不同类型的网络连接。

虽然也适用于局域网之间的连接，但它的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联上，如局域网与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等，所以路由器主要用于不同类型的网络之间。

它的主要功能就是路由转发，解决好各种复杂路由路径网络的连接就是它的最终目的，所以路由器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同种协议的局域网间，更适用于不同协议的局域网与广域网间。