交換機各層間的區別和功能是什麼

　　交換機工作於OSI參考模型的第二層，即資料鏈路層。交換機內部的CPU會在每個埠成功連線時，通過將MAC地址和埠對應，形成一張MAC表，交換機中根據特點和功能分層，那麼具體有什麼層呢?每層的功能是什麼?下面一起看看!

　　具體的工作流程如下：

　　***1*** 當交換機從某個埠收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個埠上的;

　　***2*** 再去讀取包頭中的目的MAC地址，並在地址表中查詢相應的埠;

　　***3*** 如表中有與這目的MAC地址對應的埠，把資料包直接複製到這埠上;

　　***4*** 如表中找不到相應的埠則把資料包廣播到所有埠上，當目的機器對源機器迴應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個埠對應，在下次傳送資料時就不再需要對所有埠進行廣播了。

　　不斷的迴圈這個過程，對於全網的MAC地址資訊都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

　　從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：

　　***1*** 由於交換機對多數埠的資料進行同時交換，這就要求具有很寬的交換匯流排頻寬，如果二層交換機有N個埠，每個埠的頻寬是M，交換機匯流排頻寬超過N×M，那麼這交換機就可以實現線速交換;

　　***2*** 學習埠連線的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大小***一般兩種表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數值***，地址表大小影響交換機的接入容量;

　　***3*** 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用於處理資料包轉發的ASIC ***Application specific Integrated Circuit***晶片，因此轉發速度可以做到非常快。由於各個廠家採用ASIC不同，直接影響產品效能。

　　以上三點也是評判二三層交換機效能優劣的主要技術引數，這一點請大家在考慮裝置選型時注意比較。

　　***二***路由技術

　　路由器工作在OSI模型的第三層---網路層操作，其工作模式與二層交換相似，但路由器工作在第三層，這個區別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的控制資訊，實現功能的方式就不同。工作原理是在路由器的內部也有一個表，這個表所標示的是如果要去某一個地方，下一步應該向那裡走，如果能從路由表中找到資料包下一步往那裡走，把鏈路層資訊加上轉發出去;如果不能知道下一步走向那裡，則將此包丟棄，然後返回一個資訊交給源地址。

　　路由技術實質上來說不過兩種功能：決定最優路由和轉發資料包。路由表中寫入各種資訊，由路由演算法計算出到達目的地址的最佳路徑，然後由相對簡單直接的轉發機制傳送資料包。接受資料的下一臺路由器依照相同的工作方式繼續轉發，依次類推，直到資料包到達目的路由器。

　　而路由表的維護，也有兩種不同的方式。一種是路由資訊的更新，將部分或者全部的路由資訊公佈出去，路由器通過互相學習路由資訊，就掌握了全網的拓撲結構，這一類的路由協議稱為距離向量路由協議;另一種是路由器將自己的鏈路狀態資訊進行廣播，通過互相學習掌握全網的路由資訊，進而計算出最佳的轉發路徑，這類路由協議稱為鏈路狀態路由協議。

　　由於路由器需要做大量的路徑計算工作，一般處理器的工作能力直接決定其效能的優劣。當然這一判斷還是對中低端路由器而言，因為高階路由器往往採用分散式處理系統體系設計。

　　***三***三層交換技術

　　近年來的對三層技術的宣傳，耳朵都能起繭子，到處都在喊三層技術，有人說這是個非常新的技術，也有人說，三層交換嘛，不就是路由器和二層交換機的堆疊，也沒有什麼新的玩意，事實果真如此嗎?下面先來通過一個簡單的網路來看看三層交換機的工作過程。

　　組網比較簡單

　　使用IP的裝置A------------------------三層交換機------------------------使用IP的裝置B

　　比如A要給B傳送資料，已知目的IP，那麼A就用子網掩碼取得網路地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。

　　如果在同一網段，但不知道轉發資料所需的MAC地址，A就傳送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝資料包併發送給交換機，交換機起用二層交換模組，查詢MAC地址表，將資料包轉發到相應的埠。

　　如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那麼A要實現和B的通訊，在流快取條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常資料包傳送向一個預設閘道器，這個預設閘道器一般在作業系統中已經設好，對應第三層路由模組，所以可見對於不是同一子網的資料，最先在MAC表中放的是預設閘道器的MAC地址;然後就由三層模組接收到此資料包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以預設閘道器的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發埠的對應關係，並記錄進流快取條目表，以後的A到B的資料，就直接交由二層交換模組完成。這就通常所說的一次路由多次轉發。

　　以上就是三層交換機工作過程的簡單概括，可以看出三層交換的特點：由硬體結合實現資料的高速轉發。

　　這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模組直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統路由器的介面速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板頻寬，這些是三層交換機效能的兩個重要引數。

　　簡潔的路由軟體使路由過程簡化。

　　大部分的資料轉發，除了必要的路由選擇交由路由軟體處理，都是又二層模組高速轉發，路由軟體大多都是經過處理的高效優化軟體，並不是簡單照搬路由器中的軟體。

　　結論

　　二層交換機用於小型的區域網絡。這個就不用多言了，在小型區域網中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入埠和低謙價格為小型網路使用者提供了很完善的解決方案。

　　路由器的優點在於介面型別豐富，支援的三層功能強大，路由能力強大，適合用於大型的網路間的路由，它的優勢在於選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網路進行路由資訊的交換等等路由器所具有功能。

　　三層交換機的最重要的功能是加快大型區域網絡內部的資料的快速轉發，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網路按照部門，地域等等因素劃分成一個個小區域網，這將導致大量的網際互訪，單純的使用二層交換機不能實現網際互訪;如單純的使用路由器，由於介面數量有限和路由轉發速度慢，將限制網路的速度和網路規模，採用具有路由功能的快速轉發的三層交換機就成為首選。

　　一般來說，在內網資料流量大，要求快速轉發響應的網路中，如全部由三層交換機來做這個工作，會造成三層交換機負擔過重，響應速度受影響，將網間的路由交由路由器去完成，充分發揮不同裝置的優點，不失為一種好的組網策略，當然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網際互連。

　　第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，它決定傳輸不僅僅依據MAC地址***第二層網橋***或源/目標IP地址***第三層路由***,而且依據TCP/UDP***第四層*** 應用埠號。第四層交換功能就象是虛IP，指向物理伺服器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理伺服器基礎上，需要複雜的載量平衡演算法。在IP世界，業務型別由終端TCP或UDP埠地址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP埠共同決定。

　　在第四層交換中為每個供搜尋使用的伺服器組設立虛IP地址***VIP***，每組伺服器支援某種應用。在域名伺服器***DNS***中儲存的每個應用伺服器地址是VIP，而不是真實的伺服器地址。

　　當某使用者申請應用時，一個帶有目標伺服器組的VIP連線請求***例如一個TCP SYN包***發給伺服器交換機。伺服器交換機在組中選取最好的伺服器，將終端地址中的VIP用實際伺服器的IP取代，並將連線請求傳給伺服器。這樣，同一區間所有的包由伺服器交換機進行對映，在使用者和同一伺服器間進行傳輸。

　　補充：交換機基本使用方法

　　作為基本核心交換機使用，連線多個有線裝置使用：網路結構如下圖，基本連線參考上面的【方法/步驟1：基本連線方式】

　　作為網路隔離使用：對於一些功能好的交換機，可以通過模式選擇開關選擇網路隔離模式，實現網路隔離的作用，可以只允許普通埠和UPlink埠通訊，普通埠之間是相互隔離不可以通訊的

　　除了作為核心交換機***中心交換機***使用，還可以作為擴充套件交換機***接入交換機***來擴充套件網路

　　放在路由器上方，擴充套件網路供應商的網路線路***用於一條線路多個IP的網路***，連線之後不同的路由器用不同的IP連線至公網

　　相關閱讀：交換機硬體故障常見問題

　　電源故障：

　　由於外部供電不穩定，或者電源線路老化或者雷擊等原因導致電源損壞或者風扇停止，從而不能正常工作。

　　由於電源緣故而導致機內其他部件損壞的事情也經常發生。

　　如果面板上的POWER指示燈是綠色的，就表示是正常的;如果該指示燈滅了，則說明交換機沒有正常供電。