三層交換機
當我們需要在不同的 LAN 或 VLAN 之間傳輸數(shù)據(jù)時，二層交換機就無法滿足了。這時需要三層交換機，因為它們將數(shù)據(jù)包路由到目的地的技術是IP 地址和子網(wǎng)劃分。
三層交換機工作在 OSI 參考模型的第3層，并使用 IP 地址執(zhí)行數(shù)據(jù)包的路由。它們比二層交換機具有更快的切換速度，甚至比傳統(tǒng)路由器更快，因為它們不使用額外的躍點來執(zhí)行數(shù)據(jù)包的路由，從而會帶來更好的性能。
要理解三層交換機的功能，首先需要先了解路由的概念。
第3層中的源端設備首先查看自己的路由表，路由表中包含了源IP地址、目的IP地址和子網(wǎng)掩碼的所有信息。然后，根據(jù)它從路由表中收集的信息，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地，并可以在不同的LAN、MAN和WAN網(wǎng)絡之間進一步傳遞數(shù)據(jù)。它遵循最短且安全的路徑在終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)。這就是路由的總體概念。
各種網(wǎng)絡可以通過STM鏈路連接在一起，STM鏈路有很高的帶寬，DS3鏈路也可以。連接的類型取決于網(wǎng)絡的各種參數(shù)。
三層交換機的特點
三層交換機的各種特性如下所示：
執(zhí)行靜態(tài)路由，以在不同 VLAN 之間傳輸數(shù)據(jù)。而二層設備只能在同一 VLAN網(wǎng)絡之間傳輸數(shù)據(jù)。
以與路由器相同的方式執(zhí)行動態(tài)路由，這種動態(tài)路由技術允許交換機執(zhí)行最佳數(shù)據(jù)包路由。
根據(jù)網(wǎng)絡的實時場景提供一組多路徑來傳遞數(shù)據(jù)包。交換機可以選擇最可行的路徑來路由數(shù)據(jù)包，目前流行的路由技術包括 RIP 和 OSPF。
有能力識別關于流量流向的交換機的相關IP地址信息。
能夠根據(jù)子網(wǎng)劃分或 VLAN 流量標記部署 QoS 分類，而不是像二層交換機那樣手動配置交換機端口。
需要更多的功率來運行，并在交換機之間提供更高帶寬的鏈路，這些鏈路幾乎超過 10Gbits。
為數(shù)據(jù)交換提供高度安全的路徑。
三層交換機的應用
三層交換機的應用如下:
被廣泛用于數(shù)據(jù)中心等大型園區(qū)。三層交換機具有靜態(tài)路由和動態(tài)路由等特點，且交換速度比路由器快，因此它被用于局域網(wǎng)連接中，用于多個VLAN和LAN網(wǎng)絡的互連。
三層交換機與多臺二層交換機相結合，可以支持更多用戶接入網(wǎng)絡，無需額外部署三層交換機和更多帶寬。如果一個網(wǎng)絡平臺上的終端用戶數(shù)量增加，那么無需對網(wǎng)絡進行任何增強，就可以輕松地將其容納在同一個運行場景中。
三層交換機可以輕松處理高帶寬資源和最終用戶應用，它提供了 10Gbits 帶寬。
三層交換機有能力解除過載的路由器的負擔。在廣域網(wǎng)場景中，每個三層交換機都有一個主路由器，這樣交換機就可以管理所有的本地VLAN路由。
通過遵循上述類型的場景，路由器的工作效率將會提高，并且可以專門用于長距離(WAN)連接和數(shù)據(jù)傳輸。
三層交換機十分智能，可以利用其高帶寬處理和管理本地連接的服務器和終端設備的路由和流量控制。因此，公司通常使用三層交換機來連接其監(jiān)控服務器和子系統(tǒng)NOC中心的主機節(jié)點。
三層交換機的 VLAN 間路由
下圖顯示了三層交換機與二層交換機相結合的跨 VLAN 路由操作。
我們再舉個栗子來幫助理解：
在大學中，教職員工和學生的 PC 通過二層和三層交換機連接在不同的VLAN上。
某教職員工 VLAN 的 PC 1 想其他教員VLAN中的pc2進行通信。由于兩個終端設備屬于不同的 VLAN，我們需要三層交換機將數(shù)據(jù)從PC 1 路由到PC 2。
首先，二層交換機借助硬件部分的MAC地址表來定位目標主機。然后從MAC表中學習接收主機的目的地址。之后，三層交換機根據(jù)IP地址和子網(wǎng)掩碼進行交換和路由，它將明確PC1希望和哪個VLAN網(wǎng)絡的目標PC通信。一旦它收集了所有必要的信息，將在它們之間建立鏈接，并將數(shù)據(jù)從發(fā)送端路由到接收端。這樣就完成了不同VLAN間的通信。
