第三层交换机要点
三层交换机常用技术 -回复
三层交换机常用技术-回复标题：【三层交换机常用技术】详解与应用一、引言在现代网络架构中，三层交换机扮演着至关重要的角色。
它结合了二层交换机快速转发数据包的能力和路由器进行网络层（即OSI模型的第三层）路由选择的功能，实现了高速、智能的数据传输。
本文将详细解析三层交换机的核心技术及其应用场景。
二、基础知识——三层交换原理三层交换技术的核心在于“一次路由，多次交换”的工作模式。
首先，通过硬件实现IP地址到MAC地址的快速转换（即CAM表），对未知目的地址的数据包执行首次路由查找，并将结果记录在交换机内部的高速缓存中。
后续发往同一目的地址的数据包则直接根据缓存中的信息进行二层交换，从而大大提高了数据包转发效率。
三、核心技术剖析1. VLAN间路由：三层交换机支持VLAN间的通信，每个VLAN可以视为一个独立的广播域。
通过配置SVI（Switched Virtual Interface，虚拟交换接口），三层交换机可以在不同VLAN间实现路由功能，有效隔离网络流量，提高网络安全性与可管理性。
2. IP路由协议：三层交换机支持多种IP路由协议，如RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）、EIGRP （Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）等，这些协议使得交换机能够动态学习并维护网络中的路由信息，实现跨网段的数据传输。
3. ACL（Access Control List）：三层交换机提供了ACL功能，可以根据源/目的IP地址、端口号等多种条件控制数据包的流向，实现精细化的安全策略部署。
4. QoS（Quality of Service）：三层交换机支持QoS策略，能根据业务类型和优先级对网络流量进行分类、标记、调度和整形，确保关键业务数据在网络拥堵时仍能得到足够的带宽保障。
5. 端口安全：三层交换机具备端口安全特性，可以限制特定端口接入设备的数量、类型或MAC地址，防止非法用户接入和恶意攻击。
第三层交换技术介绍.doc
第三层交换技术介绍第二层交换机工作在OSI参考模型的第二层--数据链路层上，主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制等。
为了改良交换机的性能，又推出了第三层交换机，它在保存第二层计算机所有功能的前提上，增加了许多新的功能，如对VLAN的支持、对链路会聚的支持，甚至具有防火墙的功能等。
简单来说，第三层交换机就是在基于协议的VLAN划分时，增加了路由功能。
第三层交换机是Intra应用的关键，它将第二层交换机和第三层路由器两者的优势有机而智能化地结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能。
这种集成化的结构还引进了策略管理属性，不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供流量优先化处理、平安访问机制以及其他多种功能。
第三层交换机分为接口层、交换层和路由层等3个局部。
接口层包含了所有重要的局域网接口，如10/100Mbps以太网、千兆以太网、FDDI和ATM等;交换层集成了多种局域网接口，并辅之以策略管理，同时还提供链路会聚、VLAN和标记机制;路由层提供主要的局域网路由协议，包括IP、IPX和AppleTalk等，并通过策略管理，提供传统路由或直通的第三层转发技术。
策略管理和行政管理相结合，使得网络管理员能够根据企业的特定需求调整网络。
一般来说，第三层交换产品都采用可编程可扩展的ASIC芯片技术，可以提供以下一些丰富的特性：(1)在所有端口，针对所有网络接口和协议的无阻塞线速交换和路由;(2)具有极高的吞吐量，数据包的转发速度(即转发包/每秒，pps)通常比中高端路由器还要快10～100倍;(3)多种协议的路由选择，如IP(RIPv1/v2、OSPF)、IP Multicast(DVMRP、PIM)和IPX等;(4)支持多种VLAN的划分，能够根据端口/MAC地址、协议、IP 子网、IEEE 802.1Q或Cisco ISL等划分;(5)具有带宽预留(RSVP)及具有效劳类别(CoS)和效劳质量(QoS)的业务量优先级处理，支持IEEE 802.1p和业务分类(DifferServ);(6)可设定访问列表控制(Aess List Control)的过滤规那么，或基于防火墙的平安策略;(7)支持通过以太网的点到点协议(PPPoE)，支持平安用户认证，配合用户计费，增强用户管理特性;(8)支持以太网带宽单元递增分配效劳;(9)ASIC的可编程性，支持诸如IPv6的技术和其他未来技术，保护用户投资。
第三层交换机工作原理及优势
第三层交换机同时具备传统交换机与路由器两种功能，它既可以完成传统交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能，使用起来很方便。
第三层交换机到底能不能完全取代路由器呢？这一直是人们争论的焦点，我们确实能够看到第三层交换机功能的强大，但是只有在特点的环境下，第三层交换才能代替路由器使用。
在IOS的七层参考模型中，第二层（数据链路层）是实现交换的，第三层（网络层）是实现路由的，但近来，第三层交换机非常风光，这到底是怎么回事？我们通过分析第三层交换机的工作原理、优势和适用领域对第三层交换机进行深入剖析。
一、第三层交换机的工作原理要论述第三层交换机的工作原理，我们可以从传统交换机和路由器的实现原理中入手。
简单地说，传统的局域网交换机是从网桥发展来的，属于第二层设备。
它是一个可以将发信方源地址与收信方目的地址连接起来的网络设备，该设备可以根据数据单元中的头信息，将来自一个或多个输入端口的信元或帧移动到一个或多个输出端口，完成信息发送过程的交换。
显然，第二层交换机的最大好处是数据传输快，因为它仅需要识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC芯片实现。
所以，第二层交换的解决方案实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然也能支持子网划分和广播限制等基本功能，但控制能力较小。
传统的第三层路由器属于第三层设备，它是根据IP地址寻址和通过路由表路由协议来实现路由功能的。
在局域网中的作用主要是路由转发、网络安全和隔离广播等，即在完成子网的网间连接的同时，还可以隔离子网间的广播风暴，可以控制一个网络非法信息进入到另一个网络中。
由于在路由转发中，路由器普遍采用的技术是最长匹配方式，而该方式实现起来非常复杂，所以只能利用软件来完成，自然会对网络带来一定的延迟。
由此可见，传统交换机是同一网络系统中主机之间端口连接的网络设备，传统路由器是同类或异类网络系统中各子网之间连接的网络设备。
三层交换机规则及用途
三层交换机规则及用途三层交换机是一种网络设备，可以根据网络层（IP层）地址进行路由转发，并提供一些其他的功能。
以下是三层交换机的规则及用途：1. 路由转发规则：三层交换机可以根据IP地址对数据包进行路由转发，通过查找路由表，选择最佳路径将数据包从源地址送至目的地址。
它可以实现不同网络之间的通信，提高网络的连接性和整体性能。
2. VLAN 划分：三层交换机可以将端口按照不同的VLAN进行划分，不同的VLAN之间是逻辑隔离的。
这样可以实现安全隔离、降低冲突和广播风暴，并优化网络性能。
3. 逆地址解析协议（ARP）缓存：三层交换机会维护一个动态的ARP缓存表，存储IP 地址和对应的MAC地址。
当接收到数据包时，它会首先查询ARP缓存表，以快速确定目标MAC地址，从而加速数据包的转发过程。
4. QoS 控制：三层交换机可以通过配置不同的服务质量（QoS）策略，对数据包进行分级和处理。
这可以用来保证实时数据的优先传输，提高网络性能和用户体验。
5. 安全性控制：三层交换机可以实现基于端口的访问控制列表（ACL）和安全终端认证等安全机制，以保护网络安全。
通过限制访问权限和防御网络攻击，确保网络的安全性和稳定性。
6. 负载均衡：三层交换机可以根据规则将数据流量分发到不同的服务器上，实现负载均衡。
这可以提高服务器利用率，同时避免单一服务器过载，提高网络的性能和可靠性。
7. 高可用性和冗余：三层交换机支持冗余配置，可以实现网络的高可用性。
通过冗余的链路和备份设备，即使某个接口或设备故障，仍能保持网络的连通性。
三层交换机在现代网络中扮演着关键的角色，可以提供快速的数据转发和路由功能，同时具有安全性、可靠性和可扩展性等优点。
它广泛应用于企业内部网络、数据中心和云计算等环境中。
交换机基础知识之三层交换机技术解析
交换机基础知识之三层交换机技术解析三层交换机技术解析三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈等问题。
三层交换原理：一个具有三层交换功能的设备，相当于是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。
其原理是：假设两个使用IP协议的主机A、B通过第三层交换机进行通信，发送主机A在开始发送时，把自己的IP地址与B主机的IP 地址比较，判断B主机是否与自己在同一子网内。
若 B与 A在同一子网内，则进行二层的转发。
若两个主机不在同一子网内，如A要与目的主机B通信，发送主机A要向“缺省网关”发出 ARP (地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。
当发送主机A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B主机的MAC地址，则向A回复B的MAC地址；否则三层交换模块根据路由信息向B广播一个ARP请求，B得到此ARP请求后向三层交换模块回复其 MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送主机A，同时将B主机的 MAC 地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。
从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。
由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。
因为通信双方并没有通过路由器进行“拆包”和“打包”的过程，所以那怕主机A、B或C分属于不同的子网，它们之间也可直接知道对方的MAC地址来进行通信，最重要的是，第三层交换机并没有像其它交换机一样把广播封包扩散，第三层交换机之所以叫三层交换机就是因为它可以看懂三层信息，比如IP地址、ARP等。
所以，三层交换机便能洞悉某一广播封包目的何在，在没有把它扩散出去的情形下，同时满足了发出该广播封包的人的需求(不论它们在任何子网里)。
三层交换机的连接和配置
01
命令行接口是三层交换机最常 用的配置方式，通过CLI可以执 行各种配置命令，对交换机进 行全面配置。
ห้องสมุดไป่ตู้
02
CLI的命令结构通常由命令关键 字、参数和选项组成，用户需 要根据需求输入相应的命令。
03
常用的CLI命令包括查看配置、 修改配置、保存配置等，用户 需要熟练掌握这些命令的使用 方法。
配置文件
三层交换机的连接和 配置
目录
• 三层交换机概述 • 三层交换机的连接方式 • 三层交换机的配置基础 • 三层交换机的VLAN配置 • 三层交换机的IP配置 • 三层交换机的路由配置 • 三层交换机的安全配置
01
三层交换机概述
什么是三层交换机
定义
三层交换机是一种具备数据链路层和 网络层功能的交换机，能够实现路由 和交换两种功能。
详细描述
配置端口安全后，交换机将只允许与已绑定MAC地址 和IP地址的设备通信，从而防止非法设备接入网络。
IP源保护的配置
总结词
IP源保护是一种防止IP欺骗的安全机制，通过验证数据 包的源IP地址是否合法来确保通信安全。
详细描述
配置IP源保护后，交换机将检查数据包的源IP地址是否 与目的IP地址匹配，如果不匹配则丢弃该数据包，以防 止IP欺骗攻击。
详细描述
在配置三层交换机的IP地址时，需要选择一个未被使用的IP地址，并确保该IP地址在该网络中是唯一 的。IP地址的分配应考虑到网络的规划和管理需求。
子网掩码的配置
总结词
子网掩码用于划分IP地址的网络部分和主 机部分，帮助确定设备所属的子网。
VS
详细描述
子网掩码是一个32位的值，用于标识IP地 址的网络部分和主机部分。通过将IP地址 与子网掩码进行按位与运算，可以确定设 备所属的子网。子网掩码的配置应与网络 规划保持一致。
阐述第三层交换机原理及其使用技巧
阐述第三层交换机原理及其使用技巧下面讲解下第三层交换机的使用技巧和工作原理，第三层交换机吸取了第一、二层的优点，可以减少了信号在网络发生碰撞，而且交换机上的所有端口均有独享的信道带宽。
RIP路由器要求在每个广播周期内，都能收到邻近路由器的路由信息，如果不能收到，路由器将会放弃这条路由：如果在90秒内没有收到，路由器将用其它邻近的具有相同跳跃次数（HOP）的路由取代这条路由；如果在180秒内没有收到，该邻近的路由器被认为不可达。
RIP将路由器分为两种类型，一种是主动的，一种是被动的。
主动路由器既可以发送自己的路由表，也可以接受邻近路由器的路由表。
被动路由器只能接受邻近路由器的路由表。
一旦启动了RIP协议的某个端口学到了一条路由，它将保留这条路由，直到学到更好的路由。
一旦有端口广播说某条路由失败了，其它收到这条消息的端口都应该对通过RIP获得的路由信息做过时处理。
一条路由如果在180秒内没有对外广播路由信息的话，该路由将会被认为是无效。
此外，当接口启动RIP时，它通过和其直接相连的接口建立路由表。
在和邻近路由器交换路由信息。
建立一个稳定的最优化的路由表的过程中，有可能出现信息回路。
一旦路由器收到了以自己作为中间跳转的路由，肯定出现了信息回路。
例如：R2有一条通往RA的路由，它把这条路由广播给了R1，但是，在R1给R2的路由信息中也有到RA的路由，而且是以R2作为转跳路由器，这时就出现了信息回路。
水平分割技术可以避免这种信息回路的产生。
5、自动发现功能：有些第三层交换机具有自动发现功能，该功能可以减少配置的复杂性。
第三层交换机可以通过监视数据流来学习路由信息，通过对端口入站数据包的分析，第三层交换机能自动的发现和产生一个广播域、VLAN、IP子网和更新他们的成员。
自动发现功能在不改变任何配置的情况下，提高网络的性能。
第三层交换机启动后就自动具有IP包的路由功能，它检查所有的入站数据包来学习子网和工作站的地址，它自动地发送路由信息给邻近的路由器和三层交换机，转发数据包。
三层交换机基本配置
详细描述
三层交换机的主要功能包括路由，即根据IP地址或网络 层协议（如IPX或AppleTalk）将数据包从一个网络接口 转发到另一个网络接口。此外，它还可以实现访问控制 列表（ACL），这是一种安全功能，用于过滤和限制对 网络资源的访问。另外，三层交换机还可以在不同的 VLAN（虚拟局域网）之间进行路由，这对于大型企业 网络尤其重要，因为它们通常需要将不同的部门或用户 组划分为不同的VLAN。
详细描述
通过配置流量控制，可以限制网络中 数据包的流量，防止网络拥堵和数据 丢失。常见的流量控制技术包括基于 端口的流量控制和基于IP的流量控制。
端口汇聚配置
总结词
实现端口汇聚，提高网络带宽和可靠性
详细描述
端口汇聚可以将多个物理端口绑定为一个逻辑端口，从而提高网络带宽和可靠性。通过配置端口汇聚 ，可以实现负载均衡、备份和故障恢复等功能。
2. 创建ACL规则，指定允许或拒绝的IP地址和端口号。
详细描述：通过定义访问控制规则，ACL可以限制网络 流量，只允许符合规则的数据包通过交换机，从而保护 网络免受恶意攻击和非法访问。 1. 进入交换机的配置模式。
3. 将ACL应用到相应的接口上，以过滤进出的网络流量 。
IP源防护（IP Source Guard）配置
总结词：IP Source Guard用于防止IP地址欺骗攻击， 确保网络的安全性。
配置步骤
详细描述：IP Source Guard可以防止非法用户通过伪 造IP地址来攻击网络，通过绑定IP地址和MAC地址， 确保只有合法的用户能够通过交换机访问网络。
1. 进入交换机的配置模式。
2. 启用IP Source Guard功能。
动态路由配置（RIP）
总结词
三层交换机的配置与管理
三层交换机的配置与管理第一步是进行基本配置，包括设置主机名、管理IP地址、默认网关、SSH和Telnet远程管理、登陆验证模式等。
第二步是配置VLAN，根据网络需求设置不同VLAN，并在VLAN间进行路由配置。
第三步是进行路由配置，包括配置静态路由、动态路由协议（如OSPF、EIGRP、BGP等）以及路由策略。
第四步是进行ACL配置，根据网络安全需求设置访问控制列表，限制网络流量。
第五步是进行交换机端口配置，包括VLAN划分、端口速率、双工模式、端口安全等。
第六步是进行QoS配置，优化网络性能，为不同的流量设置优先级。
第七步是进行监控和管理配置，包括配置SNMP管理、日志记录、交换机监控等功能。
在完成以上配置后，需要进行管理操作，在网络运行过程中不断优化和调整配置，以确保网络的高可用性和安全性。
同时也需要定期备份配置文件，以备不时之需。
三层交换机的配置与管理是网络管理员日常工作中非常重要的一部分。
通过良好的配置与管理，可以确保网络的正常运行、高可用性和安全性。
在配置与管理三层交换机时，需要遵循一系列标准的步骤和最佳实践，以确保网络的稳定性和安全性。
一、基本配置三层交换机的基本配置包括设置主机名、管理IP地址、默认网关、SSH和Telnet远程管理、登陆验证模式等。
这些基本配置可以通过命令行或者交换机的Web管理界面进行设置。
使用命令行进行配置时，一般使用CLI（Command Line Interface）界面，通过输入命令来配置交换机的各项参数。
而对于比较复杂的配置，也可以通过交换机的Web管理界面进行配置，通过直观的图形界面进行操作，更加直观、方便。
二、VLAN配置VLAN（Virtual Local Area Network）的配置是三层交换机的核心功能之一。
通过VLAN的划分，可以将交换机的不同端口划分到不同的逻辑网络中，提高网络的隔离性和灵活性。
在配置VLAN时，需要设置各个VLAN的ID、名称、IP地址等信息，并且还要进行端口的划分和配置。
三层交换机配置教程
三层交换机配置教程三层交换机是一种具有路由功能的交换机，可以实现不同网段之间的互联。
下面是三层交换机配置教程：1. 连接三层交换机：首先，将三层交换机与其他设备（如路由器或防火墙）进行连接，可以使用网线将它们连接起来。
确保连接的端口是正确的并且连接松紧适中。
2. 访问三层交换机：使用终端或电脑连接到三层交换机的管理端口。
通常，可以通过SSH或Telnet协议访问交换机的管理接口。
3. 进入交换机的命令行界面：成功连接到三层交换机后，输入正确的用户名和密码，进入交换机的命令行界面。
用户名和密码通常是事先设置好的。
4. 设置主机名：在交换机命令行界面中，使用命令"hostname [名称]"来设置交换机的主机名。
主机名可以是任何你喜欢的名称，但通常建议使用简洁的描述性名称。
5. 配置IP地址：使用命令"interface [接口号]"进入交换机的接口配置模式。
然后，使用"ip address [IP地址] [子网掩码]"命令为每个接口设置IP地址和子网掩码。
确保IP地址和子网掩码与网络规划一致。
6. 启用接口：为了使接口生效，使用"no shutdown"命令启用每个接口。
这将使接口进入工作状态。
7. 配置路由：三层交换机可以实现不同网段之间的路由功能。
为了配置路由，使用"ip route [目标网络] [目标子网掩码] [下一跳地址]"命令。
这将指定该网络的下一跳地址。
可以添加多个路由以实现完整的路由表。
8. 保存配置：确认完成配置后，使用命令"copy running-config startup-config"保存配置。
这将保存当前正在运行的配置为交换机的启动配置，以便在重新启动后仍然有效。
以上就是三层交换机配置的基本步骤。
根据实际需求，还可以进行更复杂的配置，如VLAN划分、安全设置、负载均衡等。
三层交换机技术及应用分析
三层交换机技术及应用分析三层交换机是一种基于网络层（第三层）的交换技术，它能够在网络中实现快速、可靠的数据转发和路由功能。
相比于传统的二层交换机，三层交换机具有更强大的功能和更高的性能，适用于大规模网络环境下的高效数据传输。
一、三层交换机的工作原理三层交换机的工作原理基于网络层的IP协议，它能够根据IP地址进行数据包转发和路由选择。
当一个数据包到达三层交换机时，交换机会根据数据包中的目标IP地址查找路由表，然后将数据包转发到最佳的目标主机。
同时，三层交换机还能够通过建立高速的虚拟局域网（VLAN）和子网划分，实现更大规模网络的管理和控制。
二、三层交换机的应用场景1.数据中心：在大型数据中心中，三层交换机通常被用于搭建高性能，高可靠的网络架构。
它能够根据流量负载和路由选择，将大量的数据包快速转发到目标服务器，提高数据中心的整体性能和可用性。
2.企业网络：在企业网络中，三层交换机可用于构建复杂的网络拓扑结构，实现不同部门之间的隔离和通信。
同时，三层交换机还能够根据网络流量和服务需求进行流量控制和负载均衡，提高网络的带宽利用率和可靠性。
3.无线局域网：三层交换机还可以用于无线局域网的管理和控制。
通过将无线接入点连接到不同的VLAN中，实现无线网络的划分和隔离。
此外，三层交换机还能够提供网络访问控制和安全策略，保证无线网络的安全性和稳定性。
4.云网络：在云计算环境下，三层交换机可以用于构建虚拟网络，在物理网络之上创建逻辑拓扑结构。
通过虚拟局域网的划分和路由选择，云计算平台可以实现多租户的网络隔离和互连，提供安全稳定的云服务。
三、三层交换机的优势1.高性能：相较于二层交换机，三层交换机具有更高的转发速度和处理能力。
它能够通过IP路由选择和流量控制，提供更高效的数据传输和转发。
2.网络划分与管理：三层交换机支持VLAN和子网划分，能够将物理网络划分为多个逻辑网络，实现不同部门和用户之间的隔离和通信。
同时，通过路由选择和访问控制，实现对网络资源的管理和控制。
阐述第三层交换机原理及其使用技巧
阐述第三层交换机原理及其使用技巧第三层交换机是一种用于构建网络的网络设备，也被称为路由器（Router）。
它在网络中负责从一个子网传送数据包到另一个子网，使得数据包能够跨越不同的网络进行传输。
第三层交换机通过识别网络数据包中的目的IP地址，将数据包路由到正确的目的地。
下面将详细阐述第三层交换机的原理及其使用技巧。
一、第三层交换机的原理第三层交换机的原理主要基于路由技术，它的核心功能是根据目的IP地址选择最佳的路径进行数据传送。
具体来说，第三层交换机通过建立路由表和邻居表来实现数据包的转发。
1.路由表：第三层交换机中存储了一个路由表，包含了目的IP地址与对应出口端口的映射关系。
当数据包到达第三层交换机时，它会查找路由表，根据目的IP地址找到正确的出口端口，并将数据包发送给该端口。
路由表的更新是通过路由协议（如RIP、OSPF等）来实现的，它能够动态地根据网络状况更新路由信息。
2.邻居表：第三层交换机中还存储了一个邻居表，记录了与该交换机直接相连的设备的信息，包括相邻设备的IP地址和MAC地址。
邻居表的作用是帮助第三层交换机识别与其相邻的设备，从而确定数据包的转发路径。
基于以上原理，第三层交换机能够将数据包路由到正确的目的地，实现不同子网之间的通信。
二、第三层交换机的使用技巧1. 配置IP地址和子网掩码：为了使第三层交换机能够正确地识别不同子网，需要对其进行IP地址和子网掩码的配置。
可以通过命令行界面或Web界面进行配置。
2.配置路由协议：如果网络较为复杂，可以使用路由协议来实现路由表的动态更新。
在配置路由协议时，需要选择适合的协议类型，并进行相应的配置。
3.配置静态路由：如果网络比较简单，可以使用静态路由来手动配置路由表。
静态路由需要手动添加路由表项，包括目的IP地址和出口端口。
4.配置网络安全：第三层交换机通常具备一定的安全功能，可用于实现访问控制列表（ACL）、入侵检测系统（IDS）等功能，以提高网络的安全性。
三层交换机基本原理详解课件PPT
流处理属性表
未 知 流
策略/管理服务器 广播包和无法
路由的包
三层交换机功能模型
ETH0:10.110.0.254/24
ETH2:10.110.2.254/24
ETH1:10.110.1.254/24
10.110.0.113/24 G:10.110.0.254
10.110.1.69/24 10.110.1.88/24 G:10.110.1.254 G:10.110.1.254
VLAN 100
VLAN 200
VLAN 300
二层交换机上和路由器上配置他们之间相连的端口使用VLAN Trunking，使多个VLAN共享同一条物理连接到路由。
交换和路由的集成
VLAN 100
VLAN 200
VLAN 100
VLAN 200
VLAN 300
VLAN 300
二层交换机上和路由器在功能上的集成构成了三层交换机，三层 交换机在功能上实现了VLAN的划分、VLAN内部的二层交换和 VLAN间路由的功能。
基于流交换的三层交换技术
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
不在三层处理所有报文的的方法称之为流交换（FS）。 第一个报文 后续报文
三层交换机转发流程
以太 二层交换 网包 模块
以太 MAC表 网包 VLAN表
三层路由 模块
路由表 广 播 包
包转发
多层 流分类
流分类 规则表
交
换
多层流处理
网
（接入带宽约束/优先级） 包转发
不同VLAN之间的流量不能直接跨越VLAN的边界，需要使用路由， 通过路由将报文从一个VLAN转发到另外一个VLAN。
三层交换机的配置工作原理
三层交换机的配置工作原理
三层交换机是一种具有部分路由器功能的交换机，能够在OSI网络模型的第三层上进行操作。
其配置工作原理主要包括以下几个方面：
1. VLAN配置：通过创建VLAN并为其分配IP地址，可以实现不同VLAN
之间的通信。
配置步骤包括进入系统视图、创建VLAN、将端口分配给VLAN等。
2. IP地址配置：为VLAN配置IP地址，以便在三层交换机上启用路由功能。
配置步骤包括进入VLAN接口视图、配置IP地址等。
3. 路由配置：通过静态路由或动态路由协议（如OSPF、EIGRP等）配置路由信息，以实现三层交换机与其他网络设备的通信。
配置步骤包括进入系统视图、创建静态路由或配置动态路由协议等。
4. 交换机安全配置：通过配置访问控制列表（ACL）、端口安全等安全策略，可以保护三层交换机免受攻击和非法访问。
配置步骤包括进入系统视图、创建ACL或配置端口安全等。
5. 流量控制和优化：通过配置流量控制和优化策略，可以提高三层交换机的性能和可靠性。
配置步骤包括进入系统视图、配置流量控制和优化策略等。
总的来说，三层交换机的配置工作原理是通过一系列的配置步骤来实现其路由、交换和安全功能的。
这些配置步骤可以根据实际需求进行选择和调整，以满足不同的网络需求。
三层交换机工作原理及特点
三层交换机工作原理及特点一、三层交换机的工作原理1.数据转发：三层交换机通过物理端口接收数据帧，根据帧中的目的MAC地址进行路由查找，通过查找到的路由转发数据帧到对应的出口端口。
2.路由表构建：三层交换机通过动态路由协议（如OSPF、RIP）或静态配置的方式来构建路由表。
路由表中包含目的网络的网络地址和下一跳的信息，用于数据包的选择路由。
3.数据包选择路由：当收到一个数据包时，三层交换机会根据数据包的目的IP地址查找路由表，确定数据包的下一跳，并发送到对应的出口端口。
二、三层交换机的特点1. 多协议支持：三层交换机支持多种网络协议，如IP、IPX、AppleTalk等，可以处理不同协议的数据包。
2.高性能：三层交换机可以通过硬件加速技术进行高速数据转发，能够满足大规模网络环境下的高性能需求。
3.灵活的网络拓扑支持：三层交换机支持多种网络拓扑结构，包括星型、环形、树形等，能够适应各种复杂的网络环境。
4.智能路由选择：三层交换机可以根据IP地址进行路由选择，能够根据网络拓扑和流量状况进行动态调整，保证数据的最优传输路径。
5.安全性：三层交换机支持访问控制列表（ACL）和虚拟局域网（VLAN）等安全特性，可以对网络流量进行过滤和隔离，提高网络的安全性和可靠性。
6.可扩展性：三层交换机支持模块化设计，可以通过添加模块来扩展交换机的功能，如添加路由模块、防火墙模块等。
7.管理和监控功能：三层交换机提供丰富的管理和监控功能，包括SNMP管理、日志记录、流量监控等，方便管理员对网络进行管理和故障排查。
三、三层交换机应用场景1.大型企业网络：在大型企业网络中，三层交换机可以实现复杂的路由功能，提供高性能的数据转发能力，满足企业对网络速度和可靠性的要求。
2.数据中心：在数据中心中，三层交换机可以进行服务器之间的高速数据转发和优化路由选择，提高系统的整体性能和可靠性。
3.运营商网络：在运营商网络中，三层交换机可以进行路由选择和流量调度，实现网络的负载均衡和优化，提高网络的整体服务质量。
第三层交换机要点
2018/10/4
18 返回
删标签 -----交换域的出口结点
2018/10/4
7
• 交换过程(相邻路由器)
使用路由协议建立目的 网络可达性 用标签发布协议发 现虚路径
给数据包贴上标签， 发给下一个交换节点
构造出分组转发表
中间交换节点都按 照标签进据包离开交换域时出口 边缘路由器将标签删除
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标签交换域 ② ① ER TS TS
ER ② ① TS ④ TS ER ② ① ER ⑤
③ ER
ER：边缘路由器 TS：标签交换 数据包 贴了标签的数据包
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ER
ER
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快速IP交换（Fast IP）
• 基本思想(下一跳解析协议)
连源 接端 请主 求机 发 送 一 个 快 速 IP
给 目 源 的 端 地主 主 址机 机 的回 送 一 个 应包 答含 包其
CERNET
VLAN Trunk FE FE Gigabit Ethernet
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返回
网关
网关的概念
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器， 实际就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。 网关在传输层上以实现网络互连。
2018/10/4
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网关的分类：
协议网关即通常在使用不同协议的网络区域间做 协议转换，通过重新封装信息来实现。 安全网关又称防火墙，主要用于网络的安全防护。
8.7 第三层交换机
班
第六组
组长： 组员：
2018/10/4
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目
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第三层交换机的概念 第三层交换机的基本原理 第三层交换机的特点 第三层交换机的应用领域 网关
第三层交换机的工作原理
第三层交换机的工作原理
第三层交换机，又称为路由器，其主要工作是通过IP地址来选择
最佳路径进行数据传输。
下面我们来详细介绍第三层交换机的工作原理。
首先，第三层交换机主要依靠路由表进行路由选择。
路由表是由
管理员手动配置，或使用路由协议自动学习和更新的。
当数据包到达
第三层交换机时，交换机会查看目标IP地址，并在路由表中查找该地
址的最佳路径。
其次，第三层交换机可以根据不同的流量类型进行负载均衡。
当
多条路径可行时，第三层交换机可以根据不同的流量类型，如数据包
大小、源目的IP地址等来选择最佳路径。
第三，第三层交换机可以实现子网划分和VLAN划分。
子网划分可
以将一个大的IP地址范围划分成多个小的地址范围，从而实现网络的
分割和管理。
而VLAN划分则可以将同一物理网络划分成多个逻辑网络，从而提高网络的安全性和管理性。
最后，第三层交换机还可以实现网络访问控制和VPN隧道的建立。
网络访问控制可以通过设置ACL（访问控制列表）来对网络流量进行过滤，从而实现对特定站点、协议或时间段进行限制。
而VPN隧道可以
通过加密技术来保障远程访问的数据安全性，同时还可以跨越公共互
联网建立安全的站点间通信。
总之，第三层交换机作为网络中重要的设备，可以实现路由选择、负载均衡、子网划分、VLAN划分、网络访问控制和VPN隧道等功能，
从而对网络的性能、可管理性、安全性等都起到了重要的作用。
说明三层交换机的工作原理
说明三层交换机的工作原理三层交换机是一种网络设备，用于在计算机网络中转发数据包。
它工作在OSI模型的第三层网络层，即网络层。
以下是三层交换机的工作原理：1. 端口学习：当一个数据包抵达三层交换机的某个端口时，三层交换机会记录源MAC地址和对应的端口号。
它通过检查数据包的源MAC地址来判断它是从哪个端口学习到的，然后将源MAC地址和端口号的映射关系存储到交换表中。
2. ARP高速缓存：当三层交换机收到一个数据包时，它会检查数据包中的目标IP地址。
如果该IP地址能够在ARP高速缓存中找到对应的MAC地址，交换机会直接将数据包转发到对应的端口。
如果没有找到对应的MAC地址，则进入到下一步。
3. 路由决策：如果目标IP地址不在ARP高速缓存中，三层交换机需要进行路由决策。
它会查找路由表，根据目标IP地址和子网掩码来确定数据包应该转发到哪个端口。
4. ARP请求：如果三层交换机无法找到目标IP地址的对应MAC地址，并且没有路由信息，它会发送一个ARP请求到网络上，以获取目标IP地址的MAC地址。
一旦收到ARP响应，三层交换机会将目标IP地址和对应的MAC地址添加到ARP高速缓存中，并将数据包转发到对应的端口。
5. 数据转发：一旦三层交换机学习到了源MAC地址和对应的端口号，并且确定了目标IP地址的MAC地址，它会将数据包从进入端口转发到相应的出口端口。
综上所述，三层交换机通过学习和记录MAC地址和端口映射关系，进行路由决策，发送ARP请求和数据转发来实现对数据包的转发。
它能够在局域网内高效地转发数据，并使网络通信更加快速和可靠。
3层交换机工作原理
3层交换机工作原理三层交换机是在OSI模型的第三层（网络层）上工作的网络设备，它具有路由器和交换机的功能。
其主要工作原理如下：1. 硬件结构：三层交换机通常由高速交换芯片、CPU、存储器和网络接口等组成。
高速交换芯片负责在数据包转发时进行数据包的处理和转发决策，CPU负责管理和配置交换机的各种操作，存储器用来存储交换机的配置和状态信息，网络接口用来与其他设备进行数据传输。
2. 端口功能：三层交换机上的每个端口都可以配置为不同的工作模式，包括物理接口、VLAN接口、多播接口等。
不同的接口模式可以实现不同的功能，例如将不同的网络分隔成不同的VLAN，实现不同的子网之间的互相通信。
3. VLAN：三层交换机支持虚拟局域网（VLAN）功能，它可以将一个物理局域网划分成多个逻辑局域网，每个VLAN之间相互隔离，只能通过路由器进行通信。
VLAN的划分可以基于端口、MAC地址、协议、子网等多种标准。
4. 路由功能：三层交换机可以根据目标IP地址对数据包进行路由决策，将数据包转发到正确的目标网络。
它可以学习到网络中的路由信息，构建路由表，并根据路由表进行数据包的转发。
通过路由功能，三层交换机可以实现不同子网之间的互通。
5. IP地址转发：三层交换机可以对数据包进行IP地址转发，即将源IP地址替换为交换机的出口IP地址，并更新数据包的校验和。
这样可以隐藏真实的源IP地址，提高网络的安全性。
6. QoS支持：三层交换机可以支持服务质量（QoS）功能，可以对数据包进行优先级的标记和分类，根据不同的优先级进行转发。
这样可以提高延迟敏感型应用的性能，提供更好的网络体验。
总的来说，三层交换机结合了交换机和路由器的优点，既能提供高速的数据包转发能力，又能实现不同子网之间的互通。
它在网络中起到了重要的作用，提高了网络的性能和可靠性。
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2020/9/29
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目录
• 第三层交换机的概念 • 第三层交换机的基本原理 • 第三层交换机的特点 • 第三层交换机的应用领域 • 网关
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第三层交换机的概念
• 第三层交换机可以看成是结合了路由器功能的交换机， 但只具有基本路由功能。
构造出分组转发表
IP数据包离开交换域时出口 边缘路由器将标签删除
8
标签交换域
②
①
TS
ER
ER
②
②
①
TS
①
④
TS
TS
③
ER
⑤ ER
ER
ER：边缘路由器
ER
ER
TS：标签交换
数据包
贴了标签的数据包
2020/9/29
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快速IP交换（Fast IP）
• 基本思想(下一跳解析协议)
连源 接端 请主 求机
发 送 一 个 快 速
2020/9/29
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网关的分类：
协议网关即通常在使用不同协议的网络区域间做 协议转换，通过重新封装信息来实现。
安全网关又称防火墙，主要用于网络的安全防护。
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返18回
Backbone Router
Server Farm
Access router
Network Management System
CERNET
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返回
网关
网关的概念
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器， 实际就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。 网关在传输层上以实现网络互连。
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返5回
第三层交换的基本原理
• 两种主要类型：
– 网络中心交换
• IBM公司的ARIS（Aggregate Route-based IP Switching）、 Ipsilon公司的IP Switching、思科Cisco公司的Tag Switching以及 IETF的多协议标记交换（MPLS，Multiprotocol Label Switching）
量优先级处理，支持IEEE802.1p和DifferServ。 • 支持访问控制列表ACL，能够以线速对所有数据包
进行过滤，提供基于防火墙的安全策略。
• 支持安全用户认证，配合用户计费，增强用户管理。 • 高性价比。设备投资低于以路由器为核心的骨干网。
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第三层交换机的应用
• 代替传统路由器作为企业网和校园网的核心
IP
MAC
给目
源的
端地主
主 机
址 的
机 回 送
NHRP
一
个
应包
答含
包其
主射 主每
机表 机一
MAC
存（ 个
在源 交
二 层 交 换 通 路 ）
端 主 机 和 目 的 端
地 址 和 端 口 的 映
换 机 建 立 目 的 端
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包通 ，过 不已 再建 经立 过的 三捷 层径 路交 由换
数 据
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• 强调交换机核心层的速度，完全用ASIC硬件以线速实现路由和交 换
– 端系统驱动交换
• 3COM公司的Fast IP和Cabletron公司的快速安全虚拟网络 • 所采用的方法是在第三层路由一次，然后在第二层用ASIC硬件实
现端到端的交换
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多协议标签交换（MPLS）
• 基本思想----给数据包“贴”标签
• 第三层交换机利用网络层协议中的包头信息来增强第二层 交换功能，在源IP地址和目的IP地址之间建立基于数据链 路层的高速交换式虚拟连接。
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第三层交换机与路由器和二层交换机的区别：
第三层交换机和路由器都工作在网络层，根 据IP地址进行数据的转发，原理上没有太大区别， 可以认为三层交换机就是一个多端口的路由器。
物理大楼
M1
科技大厦
RD1 and RD2
图书馆
A1 and A2
Layer 2 switch/HUB
汇聚层（三层交换机）
Layer 3 switch / L3
Servers
Servers
Servers
网络中心(核心的路由交换机)
M2
VLAN Trunk FE FE Gigabit Ethernet
贴标签 ------交换域的入口结点 读标签 ------ 中间交换结点 删标签 -----交换域的出口结点
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• 交换过程(相邻路由器)
使用路由协议建立目的 网络可达性
给数据包贴上标签， 发给下一个交换节点
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中间交换节点都按 照标签进行转发
用标签发布协议发 现虚路径
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3、当交换机收到同一个流中的后续数据包后，交换引擎
利用数据包中的目标IP地址查找在第三步建立的完整捷径。
地址匹配后，交换引擎根据捷径重写帧头信息，然后直接 转发给目的主机（不再经过路由引擎）。
2020/9/29
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返回
第三层交换的特点
• 无阻塞线速交换和路由 • 极高的吞吐量 • 多协议路由支持 • 支持多种VLAN的划分 • 具有带宽预留（RSVP）及具有CoS和QoS的业务
交换过程：
1、第二层交换引擎对进入交换机的数据包进行匹配判 断。对于一个流中的数据包，如果交换表中含有与之 匹配的捷径，则交换引擎就通过捷径直接转发该数据 包；否则将它归为候选包，并在交换表中建立部分捷 径。然后将数据包提交给路由模块。 2、路由模块以传统的方式计算路由，然后经第二层交 换引擎将数据包转发到目的。转发时，交换机要重写 第二层帧的帧头。这个修改后的数据包称为使能包。 交换引擎将其转发出去并完成下列操作：根据使能包 的目的MAC地址计算该数据包应该从哪个接口转发； 根据使能包目的IP地址查找在上一步中建立的部分捷 径并将其填写完整。该捷径项将包含重写数据流中后 续包帧头所需的所有信息。
Intenet
路由器
第三层交换机
第二层交换机
第二层交换机
VLAN1
VLAN2
VLAN3
服务器群 第二层交换机
2020/9/29
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• 在城市宽带网络建设中，用于汇聚层。 • 服务器集群连接时，三层交换机能够实现链路聚
会。 • 第三层交换机也可以作为网络节点交换机。
2020/9/29
返1回5
接入层（ 二交换机）