二层、三层交换机是什么？有什么区别？

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前言

本文将讲解二层交换机和三层交换机是什么，以及他们的区别。

目录

一、二层交换机是什么？

二、二层交换机的主要功能

1、学习和建立MAC地址表

2、数据包的转发和过滤

3、冲突和碰撞的消除

4、广播和组播支持

5、VLAN支持

6、链路聚合

三、三层交换机是什么？

四、三层交换机的主要功能

1、数据包转发

2、路由功能

3、VLAN支持

4、多个接口

五、二层交换机与三层交换机的区别

1、工作层次

2、转发方式

3、处理能力

4、安全性和灵活性

5、网络范围

6、成本和复杂度

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一、二层交换机是什么？

二层交换机是一种用于局域网（LAN）的网络设备。它在数据链路层（第二层）上进行数据包转发和交换的操作。与传统的集线器（Hub）相比，交换机能够更智能地根据目标MAC地址来选择性地将数据包转发到目标设备，从而提升了网络的传输效率和安全性。

二层交换机通过学习和维护一个MAC地址表（也称为CAM表或转发表）来实现数据包的转发。当收到一个数据包时，交换机会查找目标MAC地址，并查询MAC地址表确定应该将数据包转发到哪个端口。如果MAC地址表中没有对应的目标地址记录，交换机会将数据包广播到所有的端口，以便让目标设备回应并更新相应的记录。

通过使用二层交换机，网络中的数据传输可以更加高效和可靠。它可以减少冲突、碰撞和广播风暴，提高网络的带宽利用率。此外，二层交换机还支持VLAN（虚拟局域网）的功能，可以将局域网划分成不同的虚拟网络，增强网络的灵活性和安全性。

二、二层交换机的主要功能

二层交换机是一种网络设备，主要用于在计算机网络中进行数据链路层的交换和转发。它位于网络的第二层，即数据链路层，因此又被称为数据链路层交换机。

1、学习和建立MAC地址表

当交换机接收到数据包时，它会学习源MAC地址，并将其与相应的输入端口关联起来。这样，在以后的转发过程中，交换机就可以根据目标MAC地址快速找到正确的输出端口，并将数据包定向转发。

2、数据包的转发和过滤

交换机根据目标MAC地址在MAC地址表中查找对应的输出端口，然后选择性地将数据包转发到目标设备。这种方式避免了广播到所有端口的浪费，并提高了网络的传输效率。

3、冲突和碰撞的消除

与集线器（Hub）不同，交换机在每个端口之间形成独立的信道，数据包只在目标设备所在的端口上进行转发，从而消除了冲突和碰撞问题。

4、广播和组播支持

交换机能够将广播和组播数据包有效地转发到所有相关的端口，确保信息能够准确地传达给需要的设备。

5、VLAN支持

交换机可以通过配置虚拟局域网（VLAN），将不同的端口或设备划分为不同的逻辑网络。这样可以增强网络的安全性、隔离性和灵活性，并简化管理和维护。

6、链路聚合

交换机支持将多个物理链路捆绑成一个逻辑链路，提高带宽的利用率和冗余的可用性。

三、三层交换机是什么？

三层交换机是一种网络设备，用于在计算机网络中进行数据包转发和路由功能。它位于网络的第三层（网络层），因此又称为网络交换机或路由交换机。三层交换机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。

四、三层交换机的主要功能

三层交换机在数据包转发和路由选择上比二层交换机更具智能化和灵活性，能够提供更高级别的网络管理和控制功能。

1、数据包转发

三层交换机可以通过查看数据包中的目标IP地址来实现数据包的转发。它能根据预先配置的路由表来决定将数据包发送到哪个接口，以便最终到达目标设备。

2、路由功能

三层交换机具备路由器的一部分功能，可以根据网络层协议（如IP协议）进行路由选择。它可以根据不同的网络地址和子网掩码来判断数据包的下一跳路径，并将数据包发送到正确的目标网络。

3、VLAN支持

三层交换机通常支持虚拟局域网（VLAN）功能，可以将网络划分为多个逻辑上隔离的虚拟网络，增加网络的安全性和灵活性。

4、多个接口

三层交换机通常具有多个物理接口，可以连接多个网络设备，包括计算机、服务器和其他交换机等。它可以根据需要，在这些接口之间转发数据包，并提供高性能的数据转发能力。

五、二层交换机与三层交换机的区别

1、工作层次

二层交换机工作在数据链路层（第二层），而三层交换机工作在网络层（第三层）。二层交换机主要基于MAC地址进行转发，而三层交换机除了MAC地址，还能够根据IP地址进行路由判断。

2、转发方式

二层交换机使用MAC地址表来学习和转发数据包，对网络进行内部的二层交换。它通过查找源MAC地址和目标MAC地址的映射关系来决定数据包的转发路径。而三层交换机除了学习和转发MAC地址，还可以根据目标IP地址和路由表信息进行数据包的路由，从而支持不同子网之间的通信。

3、处理能力

由于三层交换机需要进行路由操作，它在处理能力上相对于二层交换机更为复杂。三层交换机需要维护和处理更多的信息，包括IP地址、路由表和路由协议等。因此，在处理大量数据流量或者复杂网络拓扑时，三层交换机的处理能力通常比二层交换机更强大。

4、安全性和灵活性

三层交换机具有更高级别的网络管理和安全控制能力。它支持访问控制列表（ACL）、VLAN和质量 of 服务（QoS）等功能，可以进行更精细的流量控制和安全策略配置。而二层交换机相对简单，功能较为有限。

5、网络范围

由于三层交换机支持路由功能，它可以跨越多个子网进行数据转发和通信。而二层交换机仅能够在同一个子网内进行数据转发。

6、成本和复杂度

通常情况下，三层交换机比二层交换机更昂贵，并且也更加复杂。三层交换机需要更高的处理能力、更大的路由表和更多的配置项，因此价格更高，配置和管理也相对复杂。