二層與三層交換機之間有什麼區別？

二層交換機通常用於連接以太網中的網絡設備和客戶端設備，以識別與轉發數據包中的MAC地址。但隨着網絡應用程序多樣性的增加以及融合網絡應用的發展，三層交換機的應用在數據中心，複雜的企業網絡，商業應用乃至高級客戶項目中蓬勃發展。那麼，二層與三層交換機之間有什麼區別呢？本文將為您詳述。

什麼是二層與三層交換機？

一般情況下，OSI模型分為七層：應用層，表示層，會話層，傳輸層，網絡層，數據鏈路層和物理層。二層交換機工作於OSI模型的二層(數據鏈路層)，故而稱為二層交換機，主要功能包括物理編址、錯誤校驗、幀序列以及流控。而三層交換機位於三層（網絡層），是一個具有三層交換功能的設備，即帶有三層路由功能的二層交換機，但它是二者的有機結合，並不是簡單地把路由器設備的硬件及軟件疊加在局域網交換機上。

圖1：OSI模型中的二層和三層

二層和三層交換機之間的區別

二層和三層交換機之間的主要區別在於是否擁有路由功能。二層交換機屬數據鏈路層設備，可以識別數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進行轉發，並將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個地址表中。而三層交換機就是具有部分路由器功能的交換機，工作在OSI網絡標準模型的三層：網絡層，目的是加快大型局域網內部的數據交換，所具有的路由功能也是為這目的服務的，能夠做到一次路由，多次轉發。此外，三層交換機可以執行靜態路由和動態路由。這意味着三層交換機同時具有MAC地址表和IP路由表，並且還處理VLAN內通信以及不同VLAN之間的數據包路由。僅添加靜態路由的交換機稱為弱三層交換機。除路由數據包外，三層交換機還包括一些功能，這些功能需要能夠理解進入交換機的數據的IP地址信息，例如基於IP地址標記VLAN流量，而不是手動配置端口。三層交換機的功率和安全性得到了提高。

當您在糾結是選擇二層或者三層交換機時，需要考慮的是您的網絡需求。如果您的網絡是純二層網絡，則二層交換機即可滿足您的需求。在網絡結構中，這通常稱為訪問層。如果您需要交換機聚合來訪問多個交換機並進行VLAN間路由，則需要三層交換機。這在網絡拓撲中稱為分布層。

圖2：什麼時候使用二層，三層交換機和路由器？

購買二層與三層交換機需考慮的因素

如果要購買二層或三層交換機，則需要考慮交換機的一些關鍵參數，包括包轉發率，背板帶寬，可以配置的VLAN數量，MAC地址的內存，交換機延遲等。下文將為您詳述。

包轉發速率（或吞吐速率）是指的是交換機的轉發能力。當交換機的轉發能力大於所有端口的速度總和時，我們稱為交換機背板阻塞。包轉發速率以每秒的數據包（pps）表示。以下公式給出了如何計算交換機的包轉發速率：

轉發速率（pps）= 10Gbit/s端口數* 14,880,950 pps + 1 Gbit/s端口數* 1,488,095 pps + 100Mbit/s端口數* 148,809 pps

例如，飛速（FS） S5850-32S2Q交換機具有32個10 Gbit/s端口和2個40 Gbit/s端口，因此其包轉發速率為：

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

交換機背板帶寬或交換容量也是需要考慮的參數，它指的是所有端口的速度之和。所有端口的傳輸速率總和需要計數兩次，其中一個用於Tx方向，一個用於Rx方向。交換機的背板帶寬以每秒位數（bps或bit / s）表示。

交換機背板帶寬（bps）=端口號*端口數據速率* 2 因此，S5850-32S2Q的背板帶寬為：（32 * 10 Gbps + 2 * 40 Gbps）* 2 = 800 Gbps

可以配置的VLAN數量也是購買二層和三層交換機需要考慮的另一個重要參數。通常，二層交換機可以配置的VLAN數量是1K（1024個），三層交換機的典型VLAN數是4k（4096個）。MAC地址的內存是交換機可以保留的MAC地址的數量，通常表示為8k或128k。交換機延遲是指數據傳輸的延遲時間。延遲越短，網絡的傳輸速度越快（單位通常為納秒）。

總結

總之，二層交換機用於小型的局域網絡，它的快速交換功能、多個接入端口和相對便宜的價格為小型網絡用戶提供了很完善的解決方案。而三層交換機的最重要的功能是加快大型局域網絡內部的數據的快速轉發，加入路由功能也是為這個目的服務的。您可以根據自己的需求來為您的網絡選擇合適的二層或三層交換機。