什么是二层交换机、三层交换机?如何选择?

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wljslmz 发表于 2022/09/29 21:36:16 2022/09/29
【摘要】 通常,二层交换机用于连接所有网络和客户端设备,随着网络应用和融合网络实施的日益多样化,第 3 层交换机在数据中心、复杂的企业网络和商业应用中蓬勃发展。问题来了:二层交换机与三层交换机,哪个是首选的网络交换机? 什么是二层交换机?什么是三层交换机?解释这两个概念前,我们先来了解一下OSI七层模型:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。其中第2层和第3层分别指数据链路层和网...

通常,二层交换机用于连接所有网络和客户端设备,随着网络应用和融合网络实施的日益多样化,第 3 层交换机在数据中心、复杂的企业网络和商业应用中蓬勃发展。

问题来了:二层交换机与三层交换机,哪个是首选的网络交换机?

什么是二层交换机?什么是三层交换机?

解释这两个概念前,我们先来了解一下OSI七层模型:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

其中第2层和第3层分别指数据链路层和网络层,工作在这些层的交换机称为第 2 层交换机和第 3 层交换机。

OSI 模型中的第 2 层和第 3 层

第 2 层与第 3 层交换机

二层和三层的区别主要在于路由功能

二层交换机只关心MAC地址,不关心IP地址或更高层中的任何东西。

三层交换机或多层交换机,可以完成第 2 层交换机以及附加静态路由和动态路由的所有工作,也就是说,三层交换机同时拥有 MAC 地址表和 IP 路由表,处理 VLAN 内通信和不同 VLAN 之间的数据包路由,还有仅添加静态路由的第 2+ 层(第 3 层精简版)交换机,除了路由数据包之外,三层交换机还包括需要了解进入交换机的数据的IP地址信息的功能,例如基于IP地址标记VLAN流量而不是手动配置端口,第 3 层交换机根据需要增加了功率安全性

在二层和三层交换机之间徘徊时,您应该考虑将其用于何处:

  • 如果您有一个纯第 2 层域,您可以简单地使用第 2 层交换机,纯第 2 层域是连接主机的地方,因此第 2 层交换机在那里可以正常工作,这在网络拓扑中通常称为接入层
  • 如果您需要交换机聚合多个接入交换机并进行 VLAN 间路由,则需要一个第 3 层交换机,这在网络拓扑中称为分布层,也就是常说的汇聚层

什么时候使用二层交换机、三层交换机和路由器?

二层交换机 三层交换机
路由功能 仅 Mac 地址 支持静态路由、动态路由等高级路由
基于 IP 地址的 VLAN 标记 是的
VLAN间路由 是的
使用场景 纯二层域 聚合多个接入交换机

购买二层交换机和三层交换机应该注意哪些参数?

如果您购买的是第 2 层或第 3 层交换机,您应该检查一些关键参数,包括转发速率、背板带宽、VLAN 数量、MAC 地址内存、延迟等。

转发速率

转发速率(或吞吐率)是背板(或交换结构)的转发能力,当转发能力大于所有端口速度之和时,我们称背板无阻塞,转发速率以每秒数据包数 (pps) 表示。下面的公式给出了如何计算交换机的转发速率:

转发速率(pps)=10Gbit/s端口数*14880950pps+1Gbit/s端口数*1488095pps+100Mbit/s端口数*148809pps

例如某交换机有32个10Gbit/s端口和2个40Gbit/s端口,因此其转发速率为:

32 * 14,880,950 pps + 2 * 4 * 14,880,950 pps = 595,238,000 pps ≈ 596 Mpps
背板带宽

下一个参数是背板带宽或交换结构容量,它是所有端口速度的总和。所有端口的速度总和计算两次,一次用于 Tx 方向,一次用于 Rx 方向。背板带宽以每秒位数(bps 或 bit/s)表示。

背板带宽 (bps) = 端口号 * 端口数据速率 * 2

上面例子中的交换机的背板带宽为:

(32 * 10 Gbps + 2 * 40 Gbps) * 2 = 800 Gbps
VLAN 数量

其他重要参数是可以配置的 VLAN 数量,一般一个二层交换机1K=1024个VLAN就够了,三层交换机典型的VLAN数量是4k=4096个。

MAC地址表

MAC地址表的内存是一个交换机可以保存的MAC地址的个数,通常表示为8k或 128k。

延迟

延迟是数据传输遭受的延迟时间,它要求尽可能短,因此延迟通常以纳秒 (ns) 表示。

总结

本文向大家介绍了第 2 层与第 3 层交换机的区别,还对它们的功能进行了比较,此外,还讨论了第 2 层或第 3 层交换机的关键参数,并非总是越先进的设备越好,按需选择才是王道。

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