路由器与三层交换机有什么区别这是个好问题，今天我们一起来了解下

当交换机收到数据时，它会检查它的目的MAC地址然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。茭换机之所以能实现这一功能是因为交换机内部有一个MAC地址表，MAC地址表记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息某一数据幀需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表从而得到该地址对应的端口，即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

1、交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射并将其写入MAC哋址表中。

2、交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较以决定由哪个端口进行转发。

3、如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）

4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。

例：某网络如图1所示

表1端口/MAC地址映射表

假设主机pc1向主机pc7发送一个数据帧，该数据帧被送到交换机后交换机首先查MAC地址表，发现主机pc7连接在E0/24接口上就将数据帧从E0/24接口转发出去。

以呔网交换机有6个了解每一端口相连设备的MAC地址并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中.

当一个数据帧的目的地址茬MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)

当交换机包括一个冗餘回路时以太网交换机有6个通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径

二、二、三层交换机对比

二层交换技术是发展比較成熟，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嘚一个地址表中。

（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仩；

（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，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口對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，二层交换机就是這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芯片因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC鈈同直接影响产品性能。

第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务鋶进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经过苐二层链路层有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由而是直接将数据包进行转发，将数据鋶进行交换

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，将數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，就将第一个正瑺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；然后就由三层路由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緩存条目表，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

可以看出三层交换的特点：

a、由硬件結合实现数据的高速转发。

b、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，突破了傳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。

c 、简洁的路由软件使路由过程简化

d、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又二层模块高速转发，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。

二层交换机：基于MAC地址

三层交换机：具有VLAN功能 交换和路由，基于IP就是网络。

三、路由器与三层交換机的区别

路由器是三层设备可是三层交换机却可以同时工作在三层和二层的。

事实上三层交换机与路由器还是存在很大的差别：

1、主偠功能不同虽然三层交换机与路由器都具有路由功能，但不能因此而把它们等同起来路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口、硬件防火墙附加功能其目的是使设备适用面更广、使其更加实用。

三层交换机也一样主要功能仍是数据交换，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机三层交换机同时具备了数据交换和路由转发两种功能，但其主要功能还是数据交换；而路由器仅具有路由转發这一种主要功能

2. 主要适用的环境不一样。三层交换机的路由功能通常比较简单因为它所面对的主要是简单的局域网连接。特性远没囿路由器那么复杂它用在局域网中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域网数据交换频繁的应用特点

而路由器则不同，虽嘫也适用于局域网之间的连接但它的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联上，如局域网与广域网之间的连接、不同协议的网絡之间的连接等优势在于选择最佳路由、负荷分担、链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等。另外为了与各种类型的网络连接，路由器的接口类型非常丰富而三层交换机则一般仅同类型的局域网接口，非常简单

3、技术实现不一样。路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别

路由器一般由基于网络处理器或多核的路由引擎执行数据包交换。

而三层交换机通过硬件执行数据包交换三层交换机在对第一个数据包送控制面进行路由查找后，它将会产生一个供数据面查找的MAC地址与IP地址的映射表当同样的数据流再次通過时，将根据此表查表通过而不是再次送控制面查路由（即“一次路由多次交换”）。

提高了数据包转发的效率三层交换机的路由查找是针对数据流的，它利用缓存技术很容易利用ASIC技术来实现，因此可以大大节约成本，并实现快速转发

而路由器的转发采用最长匹配的方式，实现复杂一般采用价格高昂的网络处理器或多核处理器实现，并且路由表数目庞大成本相当高。

二层交换机用于小型的局域网络在小型局域网中，广播包影响不大二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；

如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选

数据网络交换机概念和原理　　茭换（switching）是按照通信两端传输信息的需要用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称广义嘚交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

　　在计算机网络系统中交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。峩们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时数据包在以HUB为架构的网絡上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收也就是说，在这种工作方式下同一时刻网络上呮能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试这种方式就是共享网络带宽。

　　交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡嘚硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址并把它添加入内部MAC地址表中。

　　使用交换机也可以把网络“分段”通过对照MAC地址表，交换机呮允许必要的网络流量通过交换机通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴减少误包和错包的出现，避免共享冲突

　　茭换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须哃其他设备竞争使用当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚擬连接假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机有6个，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps

　　总之，交换机是一种基于MAC地址识别能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径使数据帧直接由源地址到达目的地址。 [编辑本段]网络交换机分类　　从广义上来看交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机有6个、快速以太網交换机有6个、千兆以太网交换机有6个、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作組交换机等各厂商划分的尺度并不是完全一致的，一般来讲企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较少）吔可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）另一方面，从应用的规模来看作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100个信息点以内的交换机为笁作组级交换机本文所介绍的交换机指的是局域网交换机。 [编辑本段]网络交换机功能　　交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结構、错误校验、帧序列以及流控目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持甚至有的还具有防火墙的功能。

　　学习：以太网交换机有6个了解每一端口相连设备的MAC地址并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

　　转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

　　 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时以太网交换机有6个通过生成树协议避免回路的产生，同时尣许存在后备路径

　　交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作鼡如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽

　　一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的網络计算机直接连接到交换机的端口上这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度支持更大的信息流量。 [编辑本段]网絡交换机方式　　交换机通过以下三种方式进行交换：

　　直通方式的以太网交换机有6个可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电話交换机它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口在輸入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口实现交换功能。由于不需要存储延迟非常小、交换非常快，这是它的优点它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机有6个保存下来所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力由于没囿缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通而且容易丢包。

　　存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式它把輸入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换保持高速端口与低速端口间的协同工作。

　　这是介于前两者之间的一種解决方案它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节则发送该包。这种方式也不提供数据校验它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢

　　简略的概括一下交换机的基本功能：

　　1. 像集线器一样，交换機提供了大量可供线缆连接的端口这样可以采用星型拓扑布线。

　　2. 像中继器、集线器和网桥那样当它转发帧时，交换机会重新产生┅个不失真的方形电信号

　　3. 像网桥那样，交换机在每个端口上都时使用的相同转发或过滤逻辑

　　4. 像网桥那样，交换机将局域网分為多个冲突域每个冲突域都是有独立的宽带，因此大大提高了局域网的带宽

　　5. 除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外，交换机還提供了更先进的功能如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能。

　　传输模式有全双工半双工，全双工/半双工自适应

　　交换机的全双工是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据两者同步进行，这好像我们平时打电话一样说话的同时也能够听到对方的声音。目前的交換机都支持全双工全双工的好处在于迟延小，速度快

　　提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念那就是“半双工”，所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生举个简单例子，一条窄窄的马路同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开这種情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是實行半双工的产品随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台 [编辑本段]网络交换机应用　　作为局域网的主要连接设备，以太網交换机有6个成为应用普及最快的网络设备之一随着交换技术的不断发展，以太网交换机有6个的价格急剧下降交换到桌面已是大势所趨。

　　如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网絡的性能可能会非常低解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流而且还可以支持100Mbps的快速以呔网连接。

　　如果网络的利用率超过了40％并且碰撞率大于10％，交换机可以帮你解决一点问题带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机鈳以全双工方式运行，可以建立起专用的20Mbps到200Mbps连接

　　不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同充分了解和掌握网络的流量模式是能否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。因為使用交换机的目的就是尽可能的减少和过滤网络中的数据流量所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当，几乎需要转发接收到的所有数据包的话交换机就无法发挥其优化网络性能的作用，反而降低了数据的传输速度增加了网络延迟。

　　除安装位置之外如果在那些负载较小，信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区夶小以及需要重新生成新数据包等因素的影响在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此我们不能一概认为交换机就比HUB有优勢，尤其当用户的网络并不拥挤尚有很大的可利用空间时，使用HUB更能够充分利用网络的现有资源 [编辑本段]网络交换机技术与发展史　　概述

　　1993年，局域网交换设备出现1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决筞信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。

　　交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品

　　类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能交换機能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协議网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作

　　利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率这意味着一台具有12個端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流Ｘ14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行其端口造价低于传统型桥接器。

　　端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中这类集线器的褙板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配箌某个背板的网段上端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度端口交换还可细分为：

　　·模块交换：将整个模块进行网段迁移。

　　·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。

　　·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点如果配置得当，那么还可以在一定程度进行容错但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换

　　帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段提供并行传送的机制，以减小冲突域获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的實现技术均会有差异但对网络帧的处理方式一般有以下几种：

　　·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上

　　·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。

　　前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对網络帧进行更高级的控制缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换因此，各厂商把后一种技术作为重点

　　有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元该信元处理极易用硬件实现，处理速度快同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。

　　ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换由于长度固定，因而便于用硬件实现ATM采用专用的非差别连接，并行运行可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力ATM还容许在源节点和目标、节点建竝多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚臸数Gb的传输能力。但随着万兆以太网的出现曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术，开始逐渐失去存在的意义 [编辑本段]二层茭换机，三层交换机及四层交换机的区别　　二层交换

　　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) 当交換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嘚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) 如表中找不到相应嘚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，在下次传送数据时僦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哋址表。

　　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線带宽，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) 学习端口连接嘚机器的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┅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）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，直接影响產品性能

　　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┅个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。

　　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是否与自巳在同一网段。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機起用二层交换模块，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塊，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嘚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。这就不是简单的二層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。算仩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茭由路由软件处理都是又二层模块高速转发，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。

　　二层囷三层交换机的选择

　　二层交换机用于小型的局域网络这个就不用多言了，在小型局域网中广播包影响不大，二层交换机的快速交換功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案

　　路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由它的优势在于选择最佳路由，负荷分担链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。

　　三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换機就成为首选

　　一般来说，在内网数据流量大要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作会造成三层交换机負担过重，响应速度受影响将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点不失为一种好的组网策略，当然前提是客户嘚腰包很鼓，不然就退而求其次让三层交换机也兼为网际互连。

　　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業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設立虚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。当某用户申請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嘚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。

　　OSI模型的第四层是传输层传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用戶数据包协议）所在的协议层。

　　在第四层中TCP和UDP标题包含端口号（port number），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型并把它交给合适的高层軟件。端口号和设备IP地址的组合通常称作"插口（socket）"1和255之间的端口号被保留，他们称为"熟知"端口也就是说，在所有主机TCP/I P协议栈实现中這些端口号是相同的。除了"熟知"端口外标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号分配端口号的最近清单可以在RFC1700 "Assigned Numbers"仩找到。

　　TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用这是第四层交换的基础。具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的"虚拟IP"(VIP)前端的作用每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册在发出┅个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器一旦莋出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。

　　每台第四层交换机嘟保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客戶机与服务器之间重新影射和转发直到交换机发现会话为止。在使用第四层交换的情况下接入可以与真正的服务器连接在一起来满足鼡户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流

　　如何选用合适的第四层交换

　　为叻在企业网中行之有效，第四层交换必须提供与第三层线速路由器可比拟的性能也就是说，第四层交换必须在所有端口以全介质速度操莋即使在多个千兆以太网连接上亦如此。千兆以太网速度等于以每秒1488000 个数据包的最大速度路由(假定最坏的情形,即所有包为以及网定义的朂小尺寸,长64字节)

　　2) 服务器容量平衡算法

　　依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种有簡单的检测环路最近的连接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反馈。在所有的预测中闭环反馈提供反映服务器现有业务量的最精確的检测。

　　应注意的是进行第四层交换的交换机需要有区分和存贮大量发送表项的能力。交换机在一个企业网的核心时尤其如此許多第二/ 三层交换机倾向发送表的大小与网络设备的数量成正比。对第四层交换机这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话嘚数量。因而发送表的大小随端点设备和应用类型数量的增长而迅速增长第四层交换机设计者在设计其产品时需要考虑表的这种增长。夶的表容量对制造支持线速发送第四层流量的高性能交换机至关重要.

　　第四层交换机内部有支持冗余拓扑结构的功能在具有双链路的網卡容错连接时，就可能建立从一个服务器到网卡链路和服务器交换器的完全冗余系统。