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二层交换机是什么?我们可能不是很清楚。交换机能够为任意两个网络节点提供独享的电信号通路,我们日常中比较常见的是以太网交换机,除此之外,还有电话语音交换机、光纤交换机等。今天的内容我们来学习交换机中的二层交换机。
二层交换机是什么?二层交换机是指只支持OSI第二层(数据链路层)交换技术的交换机,二层交换技术发展比较成熟,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)如表中有与这目的地址对应的端口,把数据直接复制到这端口上;
(4)如果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地址与哪个端口对应,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,对全网的Mac地址信息都可以学习到,交换机就是这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BUFFER 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 (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,直接影响产品性能。
那二层交换机的作用主要是什么呢?
二层交换机为什么叫做“二层交换机”呢?那是它在物理层提供比特流服务的第二层数据链路层(Data LinkLayer),来实现网络信号在信道上的无差别传输和运作的目的。第二层(数据链路层)总体来说就是指在不可靠的物理介质上提供可靠的传输的中间过渡地带。物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等是二层交换机的主要作用。我们可以形象地把所有信息比作人体,那么我们可以理解为二层交换机是人的胃,它起到了消化并输送营养的功能。
那二层交换机与三层交换机又有什么不同?三层交换机就是具备部分路由器功能的交换机,三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由器功能也是为这目的服务,能够做到一次路由,多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现,而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能,由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术。传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层--数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发,既可实现网络路由功能,又可根据不同网络状况做到最优网络性能。