我們常常聽說三層交換機，也知道三層交換機的使用對網絡管理、提高網絡速度等有很大幫助。
我們常常聽說三層交換機，也知道三層交換機的使用對網絡管理、提高網絡速度等有很大幫助。
那麼究竟三層交換技術是如何能夠“起作用”的呢？本文將重點談談三層交換技術的原理，在談三層交換技術之前，想先簡單介紹一下二層交換技術。
二層交換的優勢和不足
二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。
顧名思義，二層交換技術就是指交換機工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對於網絡層或者更高層協議來說是透明的。
它不處理網絡層的IP地址，不處理高層協議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠硬件來實現的，其速度相當快，這是二層交換的一個顯著的優點。
但是，二層交換不能處理不同IP子網之間的數據交換。
我們常常聽說三層交換機，也知道三層交換機的使用對網絡管理、提高網絡速度等有很大幫助。
那麼究竟三層交換技術是如何能夠“起作用”的呢？本文將重點談談三層交換技術的原理，在談三層交換技術之前，想先簡單介紹一下二層交換技術。
二層交換的優勢和不足
二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。
顧名思義，二層交換技術就是指交換機工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對於網絡層或者更高層協議來說是透明的。
它不處理網絡層的IP地址，不處理高層協議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠硬件來實現的，其速度相當快，這是二層交換的一個顯著的優點。
但是，二層交換不能處理不同IP子網之間的數據交換。
上圖：標準OSI參考模型
三層交換技術的誕生
與此相反的是，傳統的路由器可以處理大量的跨越IP子網的數據包，但是轉發效率遠比二層低。
那麼是不是能產生一種技術，既能夠利用二層轉發效率高這一優點，又能夠處理三層IP數據包呢？於是在這種需求下，三層交換技術誕生了。
三層交換技術（也稱多層交換技術，或IP交換技術）是相對於傳統交換概念而提出的。
眾所周知，傳統的交換技術是在OSI網絡標準模型中的第二層——數據鏈路層進行操作的，而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發。
簡單地說，三層交換技術就是將路由技術與交換技術合二為一的技術，也即：二層交換技術+三層轉發技術。
我們常常聽說三層交換機，也知道三層交換機的使用對網絡管理、提高網絡速度等有很大幫助。
那麼究竟三層交換技術是如何能夠“起作用”的呢？本文將重點談談三層交換技術的原理，在談三層交換技術之前，想先簡單介紹一下二層交換技術。
二層交換的優勢和不足
二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。
顧名思義，二層交換技術就是指交換機工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對於網絡層或者更高層協議來說是透明的。
它不處理網絡層的IP地址，不處理高層協議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠硬件來實現的，其速度相當快，這是二層交換的一個顯著的優點。
但是，二層交換不能處理不同IP子網之間的數據交換。
上圖：標準OSI參考模型
三層交換技術的誕生
與此相反的是，傳統的路由器可以處理大量的跨越IP子網的數據包，但是轉發效率遠比二層低。
那麼是不是能產生一種技術，既能夠利用二層轉發效率高這一優點，又能夠處理三層IP數據包呢？於是在這種需求下，三層交換技術誕生了。
三層交換技術（也稱多層交換技術，或IP交換技術）是相對於傳統交換概念而提出的。
眾所周知，傳統的交換技術是在OSI網絡標準模型中的第二層——數據鏈路層進行操作的，而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發。
簡單地說，三層交換技術就是將路由技術與交換技術合二為一的技術，也即：二層交換技術+三層轉發技術。
三層交換原理
前面已經提到，第三層交換工作在OSI七層網絡模型中的第三層即網絡層。
它是利用第三層協議中的IP包的報頭信息來對後續數據業務流進行標記，具有同一標記的數據流的後續報文被交換到第二層數據鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路。這條通路僅經過第二層鏈路層。
有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數據包進行拆包來判斷路由，而是直接將數據包進行轉發，將數據流進行交換。
用實例說明三層交換過程
假設兩個使用IP協議的站點A、B要通過一個三層交換機進行通信，站點A為發送站點，站點B為目的站點。
Step 1：A在開始發送時，把自己的IP地址與B的IP地址進行比較，判斷B是否與自己在同一子網內。
Step 2：若B與A在同一子網內，則進行二層的轉發；若不在同一子網內，A需要向“缺省網關”發出ARP（地址解析）封包。值得注意的是，不同於二層交換機的“缺省網關”是路由器，這裡的“缺省網關”的IP地址其實是三層交換機的三層交換模塊。
Step 3：當A對“缺省網關”的IP地址廣播出一個ARP請求時，如果三層交換模塊在以前的通信過程中已經知道B站的MAC地址，則向發送站A回覆B的MAC地址。
Step 4： 如果三層交換模塊未和B站點通信過，不知B的MAC地址，則會根據路由信息向B廣播一個ARP請求，B得到此ARP請求後向三層交換模塊回覆其MAC地址，三層交換模塊保存此地址並回復給A,同時將B的MAC地址發送到二層交換引擎的MAC地址表中。
Step 5：此後，A向B發送的全部數據包通通交給二層交換來處理，無需再通過三層進行路由，從而實現高速數據交換。
以上例子可以看出，數據通信僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分數據都通過二層交換轉發，因此三層交換機的速度很快，基本接近二層交換機的轉發速度。
三層交換技術的作用
三層交換技術的出現，解決了局域網中網段劃分之後，網段中子網必須依賴路由器進行管理的局面，從而緩解了由於路由器負擔過重而造成的網絡瓶頸問題。
我們常常聽說三層交換機，也知道三層交換機的使用對網絡管理、提高網絡速度等有很大幫助。
那麼究竟三層交換技術是如何能夠“起作用”的呢？本文將重點談談三層交換技術的原理，在談三層交換技術之前，想先簡單介紹一下二層交換技術。
二層交換的優勢和不足
二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。
顧名思義，二層交換技術就是指交換機工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對於網絡層或者更高層協議來說是透明的。
它不處理網絡層的IP地址，不處理高層協議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠硬件來實現的，其速度相當快，這是二層交換的一個顯著的優點。
但是，二層交換不能處理不同IP子網之間的數據交換。
上圖：標準OSI參考模型
三層交換技術的誕生
與此相反的是，傳統的路由器可以處理大量的跨越IP子網的數據包，但是轉發效率遠比二層低。
那麼是不是能產生一種技術，既能夠利用二層轉發效率高這一優點，又能夠處理三層IP數據包呢？於是在這種需求下，三層交換技術誕生了。
三層交換技術（也稱多層交換技術，或IP交換技術）是相對於傳統交換概念而提出的。
眾所周知，傳統的交換技術是在OSI網絡標準模型中的第二層——數據鏈路層進行操作的，而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發。
簡單地說，三層交換技術就是將路由技術與交換技術合二為一的技術，也即：二層交換技術+三層轉發技術。
三層交換原理
前面已經提到，第三層交換工作在OSI七層網絡模型中的第三層即網絡層。
它是利用第三層協議中的IP包的報頭信息來對後續數據業務流進行標記，具有同一標記的數據流的後續報文被交換到第二層數據鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路。這條通路僅經過第二層鏈路層。
有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數據包進行拆包來判斷路由，而是直接將數據包進行轉發，將數據流進行交換。
用實例說明三層交換過程
假設兩個使用IP協議的站點A、B要通過一個三層交換機進行通信，站點A為發送站點，站點B為目的站點。
Step 1：A在開始發送時，把自己的IP地址與B的IP地址進行比較，判斷B是否與自己在同一子網內。
Step 2：若B與A在同一子網內，則進行二層的轉發；若不在同一子網內，A需要向“缺省網關”發出ARP（地址解析）封包。值得注意的是，不同於二層交換機的“缺省網關”是路由器，這裡的“缺省網關”的IP地址其實是三層交換機的三層交換模塊。
Step 3：當A對“缺省網關”的IP地址廣播出一個ARP請求時，如果三層交換模塊在以前的通信過程中已經知道B站的MAC地址，則向發送站A回覆B的MAC地址。
Step 4： 如果三層交換模塊未和B站點通信過，不知B的MAC地址，則會根據路由信息向B廣播一個ARP請求，B得到此ARP請求後向三層交換模塊回覆其MAC地址，三層交換模塊保存此地址並回復給A,同時將B的MAC地址發送到二層交換引擎的MAC地址表中。
Step 5：此後，A向B發送的全部數據包通通交給二層交換來處理，無需再通過三層進行路由，從而實現高速數據交換。
以上例子可以看出，數據通信僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分數據都通過二層交換轉發，因此三層交換機的速度很快，基本接近二層交換機的轉發速度。
三層交換技術的作用
三層交換技術的出現，解決了局域網中網段劃分之後，網段中子網必須依賴路由器進行管理的局面，從而緩解了由於路由器負擔過重而造成的網絡瓶頸問題。
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