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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)是用于在局域網(wǎng)（LAN）中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的重要設(shè)備。其中，二層交換機(jī)和三層交換機(jī)是兩種常見(jiàn)的交換機(jī)類(lèi)型。本文將詳細(xì)介紹二層交換機(jī)和三層交換機(jī)的特點(diǎn)、工作原理、各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及在思科、華為、瞻博網(wǎng)絡(luò)三家廠商如何從二層模式切換到三層模式。

讓我們直接開(kāi)始！

二層交換機(jī)

二層交換機(jī)，也被稱(chēng)為數(shù)據(jù)鏈路層交換機(jī)，是在數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。它基于MAC（Media Access Control）地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸。

以下是二層交換機(jī)的特點(diǎn)和工作原理：

特點(diǎn)

透明性：二層交換機(jī)對(duì)上層協(xié)議是透明的，即它不關(guān)心數(shù)據(jù)包中的具體內(nèi)容，只根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

廣播域分割：二層交換機(jī)能夠?qū)⒕钟蚓W(wǎng)分割成多個(gè)廣播域，從而減少?gòu)V播數(shù)據(jù)包的傳播范圍。

無(wú)需配置：二層交換機(jī)通常無(wú)需復(fù)雜的配置，插入局域網(wǎng)即可開(kāi)始工作。

快速轉(zhuǎn)發(fā)：由于使用硬件交換方式，二層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速度非?？?。

工作原理

當(dāng)二層交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它會(huì)查找數(shù)據(jù)包中的目標(biāo)MAC地址。

如果交換機(jī)的MAC地址表中已有目標(biāo)MAC地址的條目，它會(huì)將數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的接口。

如果交換機(jī)的MAC地址表中沒(méi)有目標(biāo)MAC地址的條目，它會(huì)通過(guò)廣播的方式發(fā)送一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)包，稱(chēng)為廣播幀（broadcast frame）。

當(dāng)目標(biāo)設(shè)備收到廣播幀時(shí)，它會(huì)向交換機(jī)回復(fù)一個(gè)數(shù)據(jù)包，包含自己的MAC地址。

交換機(jī)接收到回復(fù)后，將目標(biāo)MAC地址與相應(yīng)接口的信息存儲(chǔ)在MAC地址表中，以便于以后的轉(zhuǎn)發(fā)。

二層交換機(jī)主要適用于小型局域網(wǎng)，具有快速轉(zhuǎn)發(fā)速度和簡(jiǎn)單的操作特點(diǎn)。但是，它無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層（第三層）的路由功能，這在一些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中可能不足以滿足需求。

三層交換機(jī)

三層交換機(jī)結(jié)合了二層交換機(jī)和路由器的功能，能夠在網(wǎng)絡(luò)層（第三層交換機(jī)結(jié)合了二層交換機(jī)和路由器的功能，能夠在網(wǎng)絡(luò)層（第三層）進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇。它不僅可以根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，還可以根據(jù)IP地址進(jìn)行路由選擇。

以下是三層交換機(jī)的特點(diǎn)和工作原理：

特點(diǎn)

多層轉(zhuǎn)發(fā)：三層交換機(jī)不僅可以在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，還可以在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行路由選擇。它可以根據(jù)IP地址和子網(wǎng)掩碼來(lái)確定數(shù)據(jù)包的下一跳路徑。

廣播域分割：與二層交換機(jī)類(lèi)似，三層交換機(jī)也能夠?qū)⒕钟蚓W(wǎng)分割成多個(gè)廣播域，減少?gòu)V播數(shù)據(jù)包的傳播范圍。

支持多種協(xié)議：三層交換機(jī)可以支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP、IPX和AppleTalk等。

更靈活的配置：相比于二層交換機(jī)，三層交換機(jī)通常需要進(jìn)行一些配置，例如設(shè)置IP地址、路由表等。

工作原理

當(dāng)三層交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它首先會(huì)檢查數(shù)據(jù)包的目標(biāo)IP地址。

交換機(jī)會(huì)查詢自己的路由表，根據(jù)目標(biāo)IP地址找到相應(yīng)的下一跳路徑。

如果路由表中沒(méi)有相應(yīng)的條目，交換機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

交換機(jī)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳路徑上的接口，并將目標(biāo)MAC地址設(shè)置為下一跳的MAC地址。

下一跳的交換機(jī)或路由器會(huì)根據(jù)目標(biāo)MAC地址將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到達(dá)到目標(biāo)設(shè)備。

三層交換機(jī)的路由功能使其更適用于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。它能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的網(wǎng)絡(luò)配置和管理，同時(shí)具備較高的轉(zhuǎn)發(fā)速度和較低的延遲。然而，與二層交換機(jī)相比，三層交換機(jī)的價(jià)格通常更高，并且在配置和管理方面需要更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

二層交換機(jī)和三層交換機(jī)對(duì)比

特點(diǎn)對(duì)比

以下是二層交換機(jī)和三層交換機(jī)的特點(diǎn)對(duì)比：

透明性：二層交換機(jī)和三層交換機(jī)都對(duì)上層協(xié)議是透明的，它們不關(guān)心數(shù)據(jù)包中的具體內(nèi)容，只根據(jù)不同的依據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

廣播域分割：二層交換機(jī)和三層交換機(jī)都能夠?qū)⒕钟蚓W(wǎng)分割成多個(gè)廣播域，減少?gòu)V播數(shù)據(jù)包的傳播范圍。

配置需求：二層交換機(jī)通常無(wú)需復(fù)雜的配置，插入局域網(wǎng)即可開(kāi)始工作，而三層交換機(jī)通常需要進(jìn)行一些配置，如設(shè)置IP地址、路由表等。

轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)：二層交換機(jī)基于MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而三層交換機(jī)不僅基于MAC地址，還基于IP地址進(jìn)行路由選擇。

支持協(xié)議：二層交換機(jī)通常支持有限的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IPX和AppleTalk等，而三層交換機(jī)可以支持多種協(xié)議，如IP、IPX和AppleTalk等。

工作原理對(duì)比

以下是二層交換機(jī)和三層交換機(jī)的工作原理對(duì)比：

二層交換機(jī)工作原理

接收數(shù)據(jù)包：二層交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包。

查找目標(biāo)MAC地址：交換機(jī)查找數(shù)據(jù)包中的目標(biāo)MAC地址。

轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包：如果交換機(jī)的MAC地址表中已有目標(biāo)MAC地址的條目，它會(huì)將數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的接口。否則，交換機(jī)通過(guò)廣播方式發(fā)送一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)包，稱(chēng)為廣播幀。

學(xué)習(xí)MAC地址：當(dāng)目標(biāo)設(shè)備收到廣播幀時(shí)，它會(huì)向交換機(jī)回復(fù)一個(gè)數(shù)據(jù)包，包含自己的MAC地址。交換機(jī)接收到回復(fù)后，將目標(biāo)MAC地址與相應(yīng)接口的信息存儲(chǔ)在MAC地址表中，以便以后的轉(zhuǎn)發(fā)。

三層交換機(jī)工作原理

接收數(shù)據(jù)包：三層交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包。

檢查目標(biāo)IP地址：交換機(jī)首先檢查數(shù)據(jù)包的目標(biāo)IP地址。

路由選擇：交換機(jī)查詢自己的路由表，根據(jù)目標(biāo)IP地址找到相應(yīng)的下一跳路徑。

轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包：交換機(jī)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳路徑上的接口，并設(shè)置目標(biāo)MAC地址為下一跳的MAC地址。

繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)：下一跳的交換機(jī)或路由器根據(jù)目標(biāo)MAC地址將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到達(dá)到目標(biāo)設(shè)備。

三層交換機(jī)不僅在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，還可以在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行路由選擇。它通過(guò)檢查目標(biāo)IP地址和查詢路由表來(lái)確定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

適用環(huán)境對(duì)比

以下是二層交換機(jī)和三層交換機(jī)適用環(huán)境的對(duì)比：

網(wǎng)絡(luò)規(guī)模：二層交換機(jī)適用于小型局域網(wǎng)，而三層交換機(jī)更適用于中大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

功能需求：二層交換機(jī)主要用于局域網(wǎng)內(nèi)部的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而三層交換機(jī)不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，還具備路由功能。

性能需求：二層交換機(jī)能夠提供快速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度，而三層交換機(jī)通常具備更高的性能和較低的延遲。

管理復(fù)雜性：二層交換機(jī)通常無(wú)需復(fù)雜的配置，而三層交換機(jī)在配置和管理方面需要更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和資源。

價(jià)格：一般而言，三層交換機(jī)的價(jià)格相對(duì)于二層交換機(jī)來(lái)說(shuō)較高，因?yàn)樗邆涓嗟墓δ芎托阅堋?/p>

二層模式切換到三層模式

1. 思科設(shè)備

以下是在思科設(shè)備上配置以太網(wǎng)接口切換到三層模式的步驟：

步驟一：進(jìn)入接口配置模式

首先，通過(guò)命令行或者遠(yuǎn)程管理工具登錄到思科設(shè)備，并進(jìn)入全局配置模式。

enable
configureterminal

接下來(lái)，選擇要配置的以太網(wǎng)接口，并進(jìn)入該接口的配置模式。

interface

步驟二：切換到三層模式

在接口配置模式下，使用以下命令將接口切換到三層模式：

noswitchport

步驟三：配置IP地址

在接口配置模式下，配置接口的IP地址和子網(wǎng)掩碼。

ipaddress

步驟四：?jiǎn)?dòng)接口

啟動(dòng)配置的接口。

noshutdown

步驟五：配置路由

如果需要在思科設(shè)備上進(jìn)行路由功能，還需要進(jìn)行相應(yīng)的路由配置。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)路由配置示例：

iproute

步驟六：保存配置

最后，保存配置并退出配置模式。

end
copyrunning-configstartup-config

2. 華為設(shè)備

以下是在華為設(shè)備上配置以太網(wǎng)接口切換到三層模式的步驟：

步驟一：進(jìn)入接口配置模式

通過(guò)命令行或者遠(yuǎn)程管理工具登錄到華為設(shè)備，并進(jìn)入用戶視圖。

system-view

接下來(lái)，選擇要配置的以太網(wǎng)接口，并進(jìn)入該接口的接口視圖。

interface

步驟二：切換到三層模式

在接口視圖下，使用以下命令將接口切換到三層模式：

undoportswitch

步驟三：配置IP地址

在接口視圖下，配置接口的IP地址和子網(wǎng)掩碼。

ipaddress

步驟四：?jiǎn)?dòng)接口

啟動(dòng)配置的接口。

undoshutdown

步驟五：配置路由

如果需要在華為設(shè)備上進(jìn)行路由功能，還需要進(jìn)行相應(yīng)的路由配置。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)路由配置示例：

iproute-static

步驟六：保存配置

最后，保存配置并退出配置模式。

save
quit

3. 瞻博網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

以下是在瞻博網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上配置以太網(wǎng)接口切換到三層模式的步驟：

步驟一：進(jìn)入接口配置模式

通過(guò)命令行或者遠(yuǎn)程管理工具登錄到瞻博設(shè)備，并進(jìn)入系統(tǒng)視圖。

enable
config

接下來(lái)，選擇要配置的以太網(wǎng)接口，并進(jìn)入該接口的接口視圖。

interface

步驟二：切換到三層模式

在接口視圖下，使用以下命令將接口切換到三層模式：

layer3

步驟三：配置IP地址

在接口視圖下，配置接口的IP地址和子網(wǎng)掩碼。

ipaddress

步驟四：?jiǎn)?dòng)接口

啟動(dòng)配置的接口。

undoshutdown

步驟五：配置路由

如果需要在瞻博設(shè)備上進(jìn)行路由功能，同樣需要進(jìn)行相應(yīng)的路由配置。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)路由配置示例：

iproute-static

步驟六：保存配置

最后，保存配置并退出配置模式。

save
quit

總結(jié)

二層交換機(jī)和三層交換機(jī)在功能和適用范圍上有所差異。選擇合適的交換機(jī)類(lèi)型取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、性能需求、安全要求以及預(yù)算限制等因素。對(duì)于小型局域網(wǎng)，二層交換機(jī)的簡(jiǎn)單操作和快速轉(zhuǎn)發(fā)特性可能是更合適的選擇；而在較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，三層交換機(jī)的路由功能和更靈活的配置能力則更具優(yōu)勢(shì)。