二层交换机和三层交换机的区别

交换机端口是现代 IT 生态系统中网络通信过程的重要组成部分。通过将数据包从一个网段或网络设备转发到另一个网段或网络设备，它们可实现网络连接和可访问性。但是，并非所有交换机都是平等的。为您的网络选择合适的交换机归结为一个关键决策：“我应该使用二层还是三层交换机？

使用正确的交换机取决于您的网络规模、复杂性和要求。在本文中，我们将讨论二层和三层交换机之间的主要区别，以及如何为您的网络选择合适的交换机。

• 什么是二层交换机
• 什么是三层交换机
• 三层交换机：是网络路由器的替代品吗
• 二层与三层交换机：为网络选择合适的交换机
• 有效的交换机管理解决方案

什么是二层交换机

二层交换机是在网络数据链路层或开放系统互连 （OSI） 网络连接模型的“二层”中运行的传统网络交换机端口。这些交换机纯粹在网络的硬件层内运行，根据指定的 MAC 地址转发日期数据包。

也称为多端口网桥，二层交换机利用硬件交换来处理单个网段或 LAN 内的大量数据。默认情况下，大多数儿层交换机使用地址解析协议 （ARP） 表来启用网络通信。

作为网络集线器的高级版本，二层交换机依赖于数据包交换机制，以便在物理连接到它的网络组件之间接收和转发数据包。通过全双工传输，这些层交换机可以在单播、组播和广播模式下进行通信。

什么是三层交换机

三层交换机（也称为多层交换机）在网络层或 OSI 模型的“三层”中运行。这些交换机根据源设备和目标设备的 IP 地址处理和传输数据包。

三层交换机可以执行二层交换机的所有功能以及三层中的静态和动态路由。这意味着三层交换机可以在二层和三 层上运行，并根据其 IP 表以及 ARP 表在多个网段或子网以及不同的虚拟 LAN （VLAN） 之间转发数据包。

三层交换机：是网络路由器的替代品吗

路由器通常被认为是 OSI 三层中的流量控制器。随着三层交换机在三层执行静态和动态路由，路由器是否变得无关紧要？

答案取决于您的网络基础结构及其流量要求。在最基本的级别，三层交换机将以太网端口（二层交换机的特征）分离并分配给不同的 VLAN，并通过支持不同的路由协议（如 RIP）和开放最短路径优先 （OSPF）（路由器的特征）在它们之间启用路由。因此，三层交换机利用传统的二层交换机端口的硬件逻辑来启用路由。这意味着路由器中部署的多个软件逻辑将被三层交换机中的硬件逻辑所取代。

然而，虽然路由器不提供三层交换机的交换优势，但三层交换机也无法提供完整的路由功能。

因此，可以考虑以下因素来评估使用或不使用三层交换机或路由器的选择：

	三层交换机	路由器
范围	ScopeLayer 3 交换机支持跨 LAN、VLAN 和子网在多个设备之间同时传输数据。它们不支持广域网。	对 WAN 的支持以及同时连接多个网络的能力使路由器能够在具有复杂网段的组织中使用。
流量管理	三层交换机提供基于硬件的交换，这使其非常适合处理大量网络流量。三层交换机的硬件配置以及结合交换和路由功能的能力可实现高吞吐量、高端口密度和高流量速度。	路由器通常使用基于软件的路由，这可能较慢，但提供更高级的路由。与三层交换机相比，吞吐量低、端口密度低、流量管理速度低。
路由协议	三层交换机通常支持有限数量的路由协议。	路由器支持多种路由协议，例如 OSPF、BGP 和 EIGRP，非常适合复杂的路由场景。
高级功能	三层交换机不支持边缘技术，并且现代 IT 的功能相对有限。	路由器提供更广泛的安全功能，例如防火墙、VPN 和访问控制列表 （ACL），以及边缘技术支持。
成本	成本相对较低	成本相对较高

二层与三层交换机：为网络选择合适的交换机

现在我们已经了解了二层和三层交换机和路由器的对比功能，这里有一个大问题：您应该为您的网络选择哪款交换机？在二层交换机和三层交换机之间进行选择取决于各种网络因素，包括网络大小、连接的设备数量以及网络的流量模式。

	二层交换机	三层交换机
成本	二层交换机比三层交换机更具成本效益，使其成为网段和复杂性有限的中小型组织的更好选择。	二层交换机相对昂贵，可能会给中小型组织的 IT 预算带来压力。
初始设置和配置	三层交换机易于设置和管理，无需太多高级配置。这使它们成为刚刚建立网络的小型组织的理想选择。	三层交换机需要高级配置来设置和管理。这使得它们难以适应更小或更新的网络。
路由功能	二层交换机在网段（如 VLAN）内提供有限甚至无路由功能。	三层交换机提供不同网段之间的路由。
可扩展性	有限的可扩展性。	二层交换机的跨网段路由功能可实现更高的可扩展性。
数据传输速度	网段内的高速数据传输。	不同网段之间的高速数据传输。
安全	默认情况下，三层交换机没有内置的安全功能，因此容易受到 ARP 欺骗攻击等安全威胁。	三层交换机具有内置的安全功能，例如访问控制列表，可帮助保护您的网络免受安全威胁。
服务质量 （QoS）	二层交换机不提供任何 QoS 服务来实现有效的数据包交换。	三层交换机提供的 QoS 功能允许您确定不同类型的网络流量的优先级，以确保关键应用程序获得所需的带宽。

根据其网络规模和生态系统设置，组织可以在二层、三层交换机和路由器之间进行选择，如下所示：

网络规模	有限的网段	复杂网段
中小型 IT 基础架构	三层交换机	二层交换机和路由器
大型 IT 生态系统	三层交换机	二层交换机、三层交换机和路由器

设备数量有限且流量模式简单的中小型网络可以使用二层交换机进行有效管理。如前所述，这些二层交换机经济高效，易于设置，并且可以处理单个网段内的高速数据传输。

中小型网络以及具有多个网段和更苛刻流量模式的大型复杂网络需要适当地使用三层交换机和路由器。建议这样做，因为三层交换机能够在网段之间路由，提供高级安全功能，并允许实施服务质量 （QoS）。

有效的交换机管理解决方案

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使用OpUtils的交换机端口映射器，可以：

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• 以按自定义时间间隔安排的粒度报告的形式查看交换机端口统计信息。
• 当交换机端口遇到潜在的网络问题时接收警报，避免代价高昂的网络问题。

了解二层和三层交换机之间的差异并部署最能满足网络需求的交换机将有助于确保网络以最佳状态运行，使用OpUtils，管理员可以轻松监控网络并进行故障排除，确保您的网络平稳高效地运行。