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路由器與交換機是組網(wǎng)中非常主要的兩種設備。兩者有相似但也有不同的地方。三層交換機是一個帶有第三層路由功能的一個二層交換機，但它是二者的有機結合，并不是基本的把路由器設備的硬件及軟件基本地疊加在局域網(wǎng)交換機上。
從硬件上看，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線（速率可高達幾十Gbit/s）交換數(shù)據(jù)的，在第三層交換機中，與路由器相關的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種形式使得路由模塊可以與須要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限定。在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件執(zhí)行 了界定。
其做法是：對于數(shù)據(jù)包的轉發(fā)：如IP/IPX包的轉發(fā)，這些規(guī)律的流程通過硬件得以高速實現(xiàn)。對于第三層路由軟件：如路由信息的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用優(yōu)化、高效的軟件實現(xiàn)。假設兩個運用 IP協(xié)議的機器通過第三層交換機執(zhí)行 通信的流程，機器A在開始發(fā)送時，已知目的IP地址，但尚不知曉在局域網(wǎng)上發(fā)送所須要的MAC地址。要采用地址解析 （ARP）來確定目的MAC地址。機器A把自己的IP地址與目的IP地址比較，從其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡地址來確定目的機器能不能與自己在同一子網(wǎng)內。若目的機器B與機器A在同一子網(wǎng)內，A廣播一個ARP請求，B返回其MAC地址，A得到目的機器B的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封包轉發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。
若兩個機器不在同一子網(wǎng)內，如發(fā)送機器A要與目的機器C通信，發(fā)送機器A要向“缺省網(wǎng)關”發(fā)出ARP包，而“缺省網(wǎng)關”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中配置。這個IP地址實際上對應第三層交換機的第三層交換模塊。所以當發(fā)送機器A對“缺省網(wǎng)關”的IP地址廣播出一個ARP請求時，若第三層交換模塊在以往的通信流程中已得到目的機器C的MAC地址，則向發(fā)送機器A回復C的MAC地址；否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的機器廣播一個ARP請求，目的機器C得到此ARP請示后向第三層交換模塊回復其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復給發(fā)送機器A。以后，當再執(zhí)行 A與C之間數(shù)據(jù)包轉發(fā)進，將用最終的目的機器的MAC地址封裝，數(shù)據(jù)轉發(fā)流程全部交給第二層交換處理，信息得以高速交換。既所謂的一次選路，多次交換。
第三層交換具有以下突出特征 ：有機的硬件結合使得數(shù)據(jù)交換加快；優(yōu)化的路由軟件使 得路由流程效率提高；除了必要的路由決定流程外，大部分數(shù)據(jù)轉發(fā)流程由第二層交換處理；多個子網(wǎng)互連時只是與第三層交換模塊的邏輯連接，不象傳統(tǒng)的外接路由器那樣需添加端口，保衛(wèi)了用戶的投資。
三種技能的比較
可以看出，二層交換機主要用在小型局域網(wǎng)中，機器數(shù)量在二、三十臺以下，這樣的網(wǎng)絡環(huán)境下，廣播包影響不大，二層交換機的高速交換功能、多個接入端口和低廉價錢為小型網(wǎng)絡用戶提供了很完備的處理方案。在這種小型網(wǎng)絡中根本沒必要引入路由功能從而添加管理的難度和費用，所以沒有必要運用路由器，當然也沒有必要運用三層交換機。
三層交換機是為IP設計的，接口類型基本，擁有很強二層包處理能力，所以適用于大型局域網(wǎng)，為了減小廣播風暴的危害，必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃他成一個一個的小局域網(wǎng)，也就是一個一個的小網(wǎng)段，這樣必然導致不同網(wǎng)段這間存在大量的互訪，單純運用二層交換機沒方法實現(xiàn)網(wǎng)間的互訪而單純運用路由器，則由于端口數(shù)量有限，路由速度較慢，而限定了網(wǎng)絡的規(guī)模和訪問速度，所以這種環(huán)境下，由二層交換技能和路由技能有機結合而成的三層交換機就最為適合。
路由器端口類型多，支撐的三層協(xié)議多，路由能力強，所以適合于在大型網(wǎng)絡之間的互連，雖然不少三層交換機甚至二層交換機都有異質網(wǎng)絡的互連端口，但一般大型網(wǎng)絡的互連端口不多，互連設備的主要功能不在于在端口之間執(zhí)行 高速交換，而是要挑選最好路徑，執(zhí)行 負載分擔，鏈路備份和最主要的與其它網(wǎng)絡執(zhí)行 路由信息交換，所有這些都是路由完成的功能。
在這種情況下，自然不可能運用二層交換機，但能不能運用三層交換機，則視詳細情況而下。影響的因素主要有網(wǎng)絡流量、響應速度要求和投資預算等。三層交換機的最主要目的是加快大型局域網(wǎng)內部的數(shù)據(jù)交換，揉合進去的路由功能也是為這目的服務的，所以它的路由功能沒有同一檔次的專業(yè)路由器強。在網(wǎng)絡流量很大的情況下，假如三層交換機既做網(wǎng)內的交換，又做網(wǎng)間的路由，必然會大大加重了它的負擔，影響響應速度。在網(wǎng)絡流量很大，但又要求響應速度很高的情況下由三層交換機做網(wǎng)內的交換，由路由器專門負責網(wǎng)間的路由工作，這樣可以充分發(fā)揮不同設備的優(yōu)勢，是一個很好的配合。當然，假如受到投資預算的限定，由三層交換機兼做網(wǎng)間互連，也是個不錯的挑選。
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