在现代网络架构中，交换机和路由器是不可或缺的核心设备。它们各自承担着不同的网络通信任务，确保数据在网络中高效、准确地传输。
首先，二层交换机主要负责同一网段内的数据交换。其工作原理是通过MAC地址表来转发数据帧。当设备A向设备B发送数据时，二层交换机会查找MAC地址表，确定设备B所在的端口，并将数据帧直接转发到该端口。由于二层交换机仅处理MAC地址，不对ip地址进行操作，因此它只能在一个子网内部进行通信。
子网的划分是通过IP地址与子网掩码进行“与”运算来确定的。例如，IP地址192.168.1.1与子网掩码255.255.255.0进行“与”运算后，得到的子网地址是192.168.1.0。只有在同一子网内的设备，才能通过二层交换机直接通信。
与二层交换机不同，路由器能够跨越不同的网段进行数据传输。路由器通过路由表来确定数据的下一跳地址，并将数据包从一个网段转发到另一个网段。在转发过程中，路由器会更改数据包的MAC地址，使其符合目标网段的地址规范。每个路由器端口都有唯一的MAC地址，确保数据能够正确到达目的地。
例如，当设备A（IP:192.168.0.10）向设备B（IP:192.168.1.10）发送数据时，数据首先会被发送到路由器的端口，路由器会根据路由表将数据转发到设备B所在的网段，并更改数据包的源MAC地址为路由器端口的MAC地址。
三层交换机则结合了二层交换机和路由器的功能。它不仅能够在同一网段内进行高效的数据交换，还能跨网段进行路由转发。三层交换机的独特之处在于其内置的硬件路由表，这使得它在处理已知的路由信息时，能够比传统路由器更快地转发数据。
当三层交换机首次接收到跨网段的数据请求时，它会进行路由计算并将结果存储在硬件路由表中。后续相同目的地的数据请求可以直接通过查表进行转发，极大地提高了数据传输效率。
总的来说，二层交换机、路由器和三层交换机在网络通信中各司其职，共同构建了一个高效、稳定的网络环境。理解它们的工作原理和区别，对于网络管理和故障排查具有重要意义。
二层交换机
两层交换机只能进行同一个网段之间的通信。网段（子网）的计算方式如下：
IP地址与子网掩码进行 与 运算。比如
IP:192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0 子网是：192.168.1.0。
IP:192.168.1.1 子网掩码：255.255.0.0 子网是：192.168.0.0。子网相同可以通过2层交换机通信。2层交换机对数据也不做变化。（三层的mac地址会变化）
例如：
IP:192.168.0.10(MAC:00.00.00.00.11.10) 发往 IP:192.168.0.11(MAC:00.00.00.00.11.11) 的数据，接收端接收到的源IP和源MAC和发送端地址一样。
路由器
路由器可以跨网段进行发送，但是会改变mac地址。
路由器的每个端口都有自己的mac地址。
IP:192.168.0.10的数据发往IP192.168.1.10的数据，发送的目的MAC地址为00.00.00.00.22.22（路由器的相应端口mac地址）。
接收端接收到数据的源mac地址为00.00.00.00.33.33。整体数据流程为计算机发往路由器，路由器解析数据后再转发。
三层交换机
三层交换机和路由器的基本操作差不多，区别是对发送过一次的目的地会有一个记录表，之后通过查表进行操作。这个查表是硬件操作。可以理解为多了一个硬件设备，这也是为什么针对这种数据传输三层交换机会比路由器快一点。
