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交换机层数详细介绍图片篇一
交换机并非一个层次的设备，它可以分为二层交换机，三层交换机及四层交换机，交换机的层数您分的清楚吗?以下的内容是比较基本和详细的，对于交换机的初识者应该可以很容易就理解了。
二层交换技术的发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的mac地址信息，根据mac地址进行转发，并将这些mac地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
具体的工作流程如下：
1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源mac地址，这样它就知道源mac地址的机器是连在哪个端口上的;
2) 再去读取包头中的目的mac地址，并在地址表中查找相应的端口;
3) 如表中有与这目的mac地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上;
4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以记录这一目的mac地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的mac地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：
1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有n个端口，每个端口的带宽是m，交换机总线带宽超过n×m，那么这交换机就可以实现线速交换;
2) 学习端口连接的机器的mac地址，写入地址表，地址表的大小(一般两种表示方式：一为beffer ram，一为mac表项数值)，地址表大小影响交换机的接入容量;
3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的asic(application specific integrated circuit, 专用集成电路)芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用asic不同，直接影响产品性能。
以上三点也是评判二、三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。
下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。
使用ip的设备a——————三层交换机——————使用ip的设备b
比如a要给b发送数据，已知目的ip，那么a就用子网掩码取得网络地址，判断目的ip是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的mac地址，a就发送一个arp请求，b返回其mac地址，a用此mac封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找mac地址表，将数据包转发到相应的端口。
如果目的ip地址显示不是同一网段的，那么a要实现和b的通讯，在流缓存条目中没有对应mac地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在mac表中放的是缺省网关的mac地址;然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达b的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的mac地址为源mac地址，以主机b的mac地址为目的mac地址。通过一定的识别触发机制，确立主机a与b的mac地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的a到b的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的'一次路由多次转发。
以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：
1)由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。
2)简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是由二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。
第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据mac地址(第二层网桥)或源/目标ip地址(第三层路由)，而且依据tcp/udp(第四层) 应用端口号。第四层交换功能就象是虚ip，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有http、ftp、nfs、telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。
在ip世界，业务类型由终端tcp或udp端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端ip地址、tcp和udp端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚ip地址(vip)，每组服务器支持某种应用。
在域名服务器(dns)中存储的每个应用服务器地址是vip，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的vip连接请求(例如一个tcp syn包)发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的vip用实际服务器的ip取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。
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