首先，交换机内部维护着一个MAC地址表，这个表记录了网络中所有设备的MAC地址和对应端口的映射关系。当一个数据包到达交换机时，它会读取数据包中的目的MAC地址，然后查找MAC地址表。如果找到了对应的端口，数据包就会被转发到该端口；如果找不到，交换机会将数据包广播到所有端口，这个过程称为“洪水”。需要注意的是，广播帧和组播帧会被转发到所有端口。
在交换机接收数据包的过程中，还会根据数据包中的源MAC地址建立映射，并将这个映射写入MAC地址表。这样，当同一设备再次发送数据包时，交换机可以直接将数据包转发到对应的端口，而不需要再次进行广播。
以太网交换机主要有三个基本功能：MAC地址映射、转发/过滤和消除循环。首先，交换机会根据MAC地址表将数据包转发到目标端口，而不是广播到所有端口。其次，交换机可以通过生成树协议消除冗余环路，避免数据包在网络中循环传输。最后，交换机还会根据VLAN（虚拟局域网）等技术，将网络划分为多个逻辑上的局域网，进一步优化数据传输。
在交换机的发展过程中，第二层交换机和第三层交换机成为了两种主流的技术。第二层交换机主要工作在数据链路层，基于MAC地址进行数据包的转发。它具有快速转发、易于部署和成本低廉等优点，但无法实现跨网络的通信。而第三层交换机则结合了第二层交换机的快速转发和第三层路由器的路由功能，可以处理跨网络的通信，提高网络性能。
与第二层交换机相比，第三层交换机在转发数据包时，会根据数据包中的ip地址进行路由查找，从而实现跨网络的通信。此外，第三层交换机还可以通过VLAN等技术，进一步优化网络性能。
总之，交换机在网络中扮演着至关重要的角色。通过理解交换机的工作原理，我们可以更好地利用其功能，构建高效、稳定的网络环境。在未来，随着网络技术的发展，交换机技术也将不断创新，为网络通信提供更强大的支持。
交换机的工作原理交换机接收数据时，会检查其目的MAC地址，然后从目的主机所在的接口转发数据。交换机之所以能实现这个功能，是因为交换机内部有一个MAC地址表，记录了网络中所有MAC地址与交换机端口的对应信息。
当一个数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址查找MAC地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道拥有该MAC地址的设备连接到交换机的哪个端口，然后交换机从该端口转发该数据帧。
示例:图中显示了一个网络。
假设主机pc1向主机pc7发送数据帧。数据帧发送到交换机后，交换机首先查找MAC地址表，发现主机pc7连接到接口E0/24，然后从接口E0/24转发数据帧。
开关的三个基本功能。学问
以太网交换机知道连接到每个端口的设备的MAC地址，将该地址映射到相应的端口，并将其存储在交换机缓存中的MAC地址表中。
2.转发/过滤
当数据帧的目的地址被映射在MAC地址表中时，它被转发到连接到目的节点的端口，而不是所有端口(如果数据帧是广播/多播帧，它被转发到所有端口)。
3.消除循环
当交换机包含冗余环路时，以太网交换机通过生成树协议避免环路，并允许备用路径存在。
第2层和第3层交换机的比较1。第二层交换技术
二层交换技术比较成熟，二层交换机是数据链路层设备，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地址和对应的端口记录在自己的内部地址表中。
具体工作流程如下:
(1)当交换机从某个端口接收到一个数据包时，首先读取报头中的源MAC地址，这样就知道有源MAC地址的机器连接到了哪个端口；
(2)读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找对应的端口；
(3)如果表中有目的MAC地址对应的端口，则将数据包直接复制到该端口；
(4)如果在表中找不到相应的端口，数据包将被广播到所有端口。当目的机器响应源机器时，交换机可以获知目的MAC地址对应于哪个端口，因此在下一次数据传输中不再需要广播所有端口。
在这个不断循环的过程中，可以获知全网的MAC地址信息。第2层交换机就是这样建立和维护自己的地址表的。
从第二层交换机的工作原理可以推断出以下三点:
(1)由于交换机同时交换大多数端口的数据，因此它需要较宽的交换总线带宽。如果二层交换机有n个端口，每个端口的带宽为M，交换机的总线带宽超过N×M，那么交换机可以实现线速交换；
(2)学习端口连接的机器的MAC地址，写地址表，地址表的大小(一般有两种表达:BEFFER RAM和MAC entry value)。地址表的大小影响交换机的访问能力；
(3)还有一个就是二层交换机一般都含有专用于包转发的ASIC芯片，所以转发速度可以很快。因为不同厂商采用的ASIC不同，直接影响产品性能。
2.第三层交换机
第三层交换工作在OSI七层网络模型的第三层，即网络层。它利用三层协议中IP包的头信息来标记后续的数据业务流，具有相同标记的业务流的后续报文被交换到二层数据链路层，从而在源IP地址和目的IP地址之间打开一条通路。该路径通过第二链路层。
有了这条路径，三层交换机就不需要每次对接收到的数据包进行解包来判断路由，而是直接转发数据包，交换数据流。
比如A要向B发送数据，目的IP已知，那么A会利用子网掩码获取网络地址，确定目的IP是否和自己在同一个网段。
使用IP的设备A-第3层交换机-使用IP的设备B
如果在同一个网段，但是不知道转发数据所需的MAC地址，A会发送ARP请求，B会返回自己的MAC地址，A会用这个MAC封装数据包发送给交换机，交换机用二层交换模块查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。
如果目的IP地址显示不在同一个网段，那么如果A要和B通信，而流缓存条目中没有对应的MAC地址条目，那么它会向一个默认网关发送第一个正常数据包。这个默认网关一般是在操作系统中设置的，对应的是三层路由模块，所以可以看出，对于不在同一个子网的数据，默认网关的MAC地址首先放在MAC表中。
然后三层路由模块接收这个包，查询路由表确定到B的路由，构造一个新的帧头，其中默认网关的MAC地址是源MAC地址，主机B的MAC地址是目的MAC地址。
通过一定的识别触发机制，建立主机A和B的MAC地址与转发端口的对应关系，记录入站缓存条目表，这样A到B的未来数据将直接交给二层交换模块。这通常被称为一次路由多次转发。
您可以看到三层交换的特点:
a、通过硬件组合实现高速数据转发。
b，这不是第二层交换机和路由器的简单叠加。三层路由模块直接叠加在二层交换机的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速度限制，速度可以达到几十Gbit/s，算上背板带宽，这是三层交换机性能的两个重要参数。
C.简单的路由软件简化了路由过程。
d、大部分的数据转发，除了必要的路由选择，都是由路由软件来处理，这是另外一个两层的模块，速度很高。大多数路由软件是经过处理的高效优化软件，而不是简单地复制路由器中的软件。
所以，得出结论:
第2层交换机:基于MAC地址
三层交换机:有VLAN功能，有交换和路由，基于IP，也就是网络。
路由器和三层交换机的区别路由器是三层设备，但是三层交换机可以同时工作在三层和二层。
事实上，第三层交换机和路由器之间仍然有很大的区别:
1.主要功能不一样。虽然第三层交换机和路由器都有路由功能，但不能划等号。路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口和硬件防火墙的附加功能，旨在使设备更适用、更实用。
第三层交换机也是如此，它的主要功能仍然是数据交换，但它是一个具有一些基本路由功能的交换机。三层交换机具有数据交换和路由转发两种功能，但其主要功能是数据交换。路由器只有路由转发的主要功能。
2.主要适用环境不同。三层交换机的路由功能通常比较简单，因为主要面对的是简单的局域网连接。这些功能远没有路由器复杂。它在局域网中的主要用途是提供快速数据交换功能，满足局域网中频繁数据交换的应用特点。
路由器不一样。虽然它们也适用于局域网之间的连接，但是它们的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联，比如局域网和广域网之间的连接，不同协议网络之间的连接等。它们的优势在于选择最佳路由、负载分担、链路备份以及与其他网络交换路由信息。
另外，为了连接各种类型的网络，路由器的接口类型非常丰富，而三层交换机一般只有同类型的局域网接口，非常简单。
3.技术实现是不同的。路由器和第3层交换机在分组交换操作上有明显的区别。
路由器通常通过基于网络处理器或多核的路由引擎来执行分组交换。
而第3层交换机通过硬件执行数据包交换。第3层交换机将第一个数据包发送到控制平面进行路由查找后，它将生成一个MAC地址和IP地址的映射表，供数据平面查找。当同一个数据流再次经过时，它会根据这个表进行查表，而不是发送到控制平面再次进行路由查找(即“一条路由，多次交换”)。
提高了数据包转发的效率。三层交换机的路由查找是针对数据流的，利用缓存技术，利用ASIC技术很容易实现，所以可以大大节约成本，实现快速转发。
但是路由器的转发采用最长匹配法，实现起来比较复杂。一般用昂贵的网络处理器或多核处理器实现，路由表数量庞大，成本相当高。
第2层交换机用于小型局域网。在小型局域网中，广播数据包的影响很小。第二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉的价格为小型网络用户提供了完美的解决方案。
第三层交换机最重要的功能是加快大型局域网中数据的快速转发，路由功能的增加就是为这个目的服务的。如果把大网按照部门、地域等因素划分成小局域网，会导致大量的上网访问，单纯使用二层交换机无法实现上网访问；
如果只使用路由器，由于接口数量有限，路由转发速度慢，网络的速度和规模都会受到限制。因此，具有路由功能的快速转发三层交换机成为首选。
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