二层交换机主要工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。它们通过MAC地址来转发数据包，适用于简单的网络环境，如小型办公室或家庭网络。在这种网络中，设备之间的通信主要在同一VLAN内进行，二层交换机能够高效地处理这些流量。然而，当需要在不同VLAN之间进行通信时，二层交换机就显得力不从心，因为它们不具备路由功能。
相比之下，三层交换机不仅具备二层交换机的所有功能，还能工作在OSI模型的第三层，即网络层。这意味着它们可以处理ip地址，支持静态和动态路由，能够实现不同VLAN之间的数据包转发。三层交换机适用于复杂的企业网络和数据中心， where efficient data routing and high network performance are critical. They can aggregate multiple Access switches and handle inter-VLAN routing, making them ideal for distribution layers in network topologies.
在选择交换机时，需要考虑具体的应用场景。如果网络环境简单，设备数量不多，且通信主要在同一VLAN内进行，二层交换机就足够了。但如果网络结构复杂，需要跨VLAN通信，或者对网络性能和安全性有较高要求，三层交换机则是更合适的选择。
除了应用场景，购买交换机时还需关注一些关键参数，如转发速率、背板带宽和VLAN数量。转发速率决定了交换机处理数据包的能力，背板带宽则影响网络的总体吞吐量。VLAN数量决定了网络可以划分的逻辑子网数量，对于大型网络尤为重要。
总之，二层和三层交换机各有优劣，选择时应根据实际需求进行权衡。合适的交换机不仅能提升网络性能，还能简化网络管理，确保数据传输的稳定性和安全性。通过深入了解这两种交换机的特性，可以更好地规划和优化网络架构，为企业或个人提供高效、可靠的网络环境。
通常，二层交换机是连接所有网络和客户端设备的基本设备之一。但就目前而言，随着网络应用的日益多样化和融合网络的实施，三层交换机在数据中心、复杂的企业网络和商业应用中蓬勃发展。问题来了：第2层与第3层交换机，哪个是首选的网络交换机？
二层交换机和三层交换机：它们是什么？
开放系统互连（OSI）模型采用二层交换机和三层交换机，是描述和解释网络通信的参考模型。OSI模型有七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，其中第2层和第3层分别指数据链路层和网络层，交换机工作在这些层中的称为第2层交换机和第3层交换机。
图 1：OSI 模型中的第2层和第3层。
第2层与第3层交换机
Layer 2和Layer 3的主要区别在于路由功能。第2层交换机仅使用 MAC 地址，不关心 IP 地址或更高层的任何项目。三层交换机，或多层交换机，可以完成第2层交换机的所有工作以及附加的静态路由和动态路由。也就是说，三层交换机既有MAC地址表又有IP路由表，处理VLAN内通信和不同VLAN间的数据包路由。还有仅添加静态路由的第2+ 层（第3层精简版）交换机。除了路由数据包之外，第3层交换机还包括需要了解进入交换机的数据的 IP 地址信息的功能，例如根据 IP 地址标记 VLAN 流量，而不是手动配置端口。第3层交换机的功率和安全性会根据需要增加。
在第2层和第3层交换机之间徘徊时，您应该考虑它将用在什么地方。如果您有一个纯第2层域，您可以直接使用第2层交换机。纯第2层域是主机连接的地方，因此第2层交换机可以在那里正常工作。这在网络拓扑中通常称为接入层。如果需要交换机聚合多台接入交换机，做VLAN间路由，那么就需要三层交换机。这在网络拓扑中称为分布层。
图2：什么时候使用二层交换机、三层交换机和路由器？
| 物品 | 二层交换机 | 三层交换机 |
|---|---|---|
| 路由功能 | 仅 Mac 地址 | 支持静态路由、动态路由等高级路由 |
| 基于 IP 地址的 VLAN 标记 | 不 | 是的 |
| 跨VLAN | 不 | 是的 |
| 使用场景 | 纯二层域 | 汇聚多台接入交换机 |
第2层与第3层交换机：购买时要考虑的关键参数
如果您购买的是二层或三层交换机，您应该检查一些关键参数，包括转发速率、背板带宽、VLAN 数量、MAC 地址的内存、延迟等。
转发率（或吞吐率）是背板（或交换结构）的转发能力。当转发能力大于所有端口速度的总和时，我们称背板为非阻塞。转发速率以每秒数据包数 (pps) 表示。以下公式给出了如何计算交换机的转发率：
转发率（pps）=10Gbit/s端口数*14880950pps+1Gbit/s端口数*1488095pps+100Mbit/s端口数*148809pps
例如FS S5850-32S2Q有32个10Gbit/s端口和2个40Gbit/s端口，那么它的转发速率为：
32*14,880,950pps + 2*4*14,880,950pps = 595,238,000 pps ≈596Mpps
下一个参数是背板带宽或交换结构容量，它是所有端口速度的总和。所有端口的速度总和被计算两次，一次用于Tx方向，一次用于Rx方向。背板带宽以每秒位数（bps 或 bit/s）表示。
背板带宽（bps）=端口号*端口数据速率*2
所以S5850-32S2Q的背板带宽为：
(32*10Gbps + 2*40Gbps) *2= 800 Gbps
其他重要参数是可以配置的 VLAN 数。一般二层交换机1K=1024个VLAN就够用了，三层交换机典型的VLAN个数是4k=4096个。MAC地址表的内存是一个交换机能保留的MAC地址个数，通常用8k表示或 128k。延迟是数据传输遭受的延迟时间。它要求尽可能短，因此延迟通常以纳秒（ns）表示。
概括
这篇文章解释了第2层与第3层交换机的区别。还对它们的功能进行了比较，希望能解决这些设备之间的取舍问题。此外，还讨论了测量第2层或第3层交换机的关键参数。并非总是越先进的设备越好，但为您的特定应用选择最合适的设备是正确的。
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