三层交换机报文转发过程解析

三层交换机报文转发过程解析

一、三层交换机报文转发过程

图1-2

如图1-2所示，假如主机A想访问主机B，首先主机A会将自己的IP地址和子网掩码做与操作,得出网路地址(如:Host-A的IP地址100.1.1.2与自身掩码255.255.255.0做与操作后,得到的网络号是100.1.1.0).然后判断目的IP地址(即Host-B的IP地址)与自己的网络地址是不是在同一个子网.因为图中主机A和主机B不在同一子网内,所以需要进行三层转发.

1、主机A发送ARP广播获取网关MAC地址

主机A想访问主机B首先要有主机B的MAC地址，由于主机A和主机B不在同一子网，所以主机A首先会向缺省网关发送ARP广播报文来获取网关的MAC地址。ARP报文格式如下：

2、交换机形成主机A的MAC表项，并用网关MAC地址回应主机A

的ARP请求

交换机收到ARP广播报文后,首先学习ARP报文Ethernet头部的源MAC地址，交换机芯片将自动记录主机A的MAC地址

(00e0-d26b-8121)、接收该ARP报文的交换机接口号(E1/0/0)及此接口所属的VLAN(VLAN 10)等信息,并形成一条MAC表项放入交换机MAC表中.同时，交换机也会通过软件把主机A的IP、MAC、上连到交换机的接口等信息保存到交换机的硬件转发表里（三层硬件表项,MAC表是没有IP的）。

由于主机A发送的ARP广播报文中的目的IP地址(100.1.1.1)就是交换机上接收该ARP广播报文的接口(E1/0/0)所属VLAN(VLAN 10)的IP 地址，所以交换机将使用vlan10的MAC地址回复主机A的ARP请求。ARP回复报文如下：

3、主机A把网关MAC当作主机B的MAC访问主机B

主机A收到网关的ARP回应报文后，会把网关的MAC地址当成是主机B的MAC地址，这样主机A发送数据给主机B时就会使用网关MAC作为目的MAC来封装数据侦,侦格式如下：

4、交换机查找硬件转发表/路由表进行三层转发

交换机收到主机A发来的数据报文后，仍然会首先学习数据报文Ethernet头部的源MAC地址，然后根据Ethernet头部的目的MAC查找交换机的MAC表，此时发现目的MAC地址就是本地VLAN的MAC地址，这种情况下交换机会把该报文上送到交换芯片的三层引擎处理。三层引擎将首先查找硬件转发表。

⑴如果硬件转发表中有匹配项，则根据报文目的IP地址作相应

处理：

①、目的IP地址就是本地的IP地址，则交相应模块处理。

②、目的IP是其他设备IP地址,本地只是转发，则根据硬件

转发表项使用出接口MAC替换报文的源MAC地址，用下一跳

MAC替换报文的目的MAC地址，同时TTL值减1，继续转发。

（此处与二层的区别在于需要对报文进行源、目的MAC进行

替换）

⑵如果不匹配则查找路由表，有匹配项则按照上面（2）中的

操作进行，同时把相应的目的IP、下一跳MAC、出接口等信

息存储到硬件转发表项中，下次就不需要查路由表了，这就

是所谓的一次路由多次交换。

⑶如果路由表也没有匹配项，则丢弃报文。

此处，由于主机A数据报文的目的IP是主机B的地址，并且主机B 和交换机直连，交换机的硬件转发表/路由表已经有主机B的路由表项，所以交换机将主机A发来的报文中的源、目的MAC地址作替换，同时TTL值减1，然后发给主机B。经过MAC替换后的报文格式如下：

这样主机A就把数据报文发到了不同网段的主机B。同时交换机上也保存了关于主机A和主机B的硬件转发表项，以后主机A和主机B互访，以及其他网段主机访问主机A或主机B交换机就可以根据硬件转发表项直接转发，而不需要查找路由表。

三层交换机生成树协议

编号：_______________本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 三层交换机生成树协议 甲方：___________________ 乙方：___________________ 日期：___________________

三层交换机生成树协议 篇一：网络工程技术生成树协议 1. 生成树stp的计算推导 (1) 手工计算推导出下图中的根交换机、根端口、指 定端口和阻塞端口 (假设每条链路带宽均为100mbps),最后 在packettracer6.0 模拟器上进行验证，通过抓包路径跟踪 的方法演示当主链路出现故障后的收敛过程和结果。 (2) 若使收敛时间更快速，可以采用哪种该进协议， 该方法的优势是什么？ 优势： a、stp没有明确区分端口状态与端口角色，收敛时主要 依赖于端口状态的切换。Rstp比较明确的区分了端口状态与端口角色，且其收敛时更多的是依赖于端口角色的切换。 b、stp端口状态的切换必须被动的等待时间的超时。而 Rstp 端口状态的切换却是一种主动的协商。 c、stp中的非根网桥只能被动的中继bpdu。而Rstp中的非根网桥对bpdu的中继具有一定的主动性。 1、为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口(alternateport) 和备

份端口(backupport) 两种角色，在根 端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就会无 时延地进入转发状态，而无需等待两倍的转发时延(Forwarddelay)时间。 2、在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发 状态。如果是连接了三个以上网桥的共享链路，下游网桥是不会响应上游指定端口发出的握手请求的，只能等待两倍Forwarddelay 时间进入转发状态。 3、将直接与终端相连而不是与其他网桥相连的端口定义为边缘端口(edgeport)。边缘端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。由于网桥无法知道端口是否直接与终端相连，因此需要人工配置。 (3) 交换机端口的颜色灯和闪烁频率，分别代表哪些含义？若要求交换机的端口直接接用户的pc机而不参与stp 运算，应如何进行设置？ 颜色灯： 绿色灯表示可以发出 而黄色灯表示阻塞，不能发出闪烁频率：灯光闪烁说明有数据在传输，闪的快就说明比较频繁，也就是连续在端口上酉己置spanning-treeportfast 或

计算机网络__交换机工作原理

计算机网络交换机工作原理 在前面了解到根据交换机在OSI参考模型中工作的协议层不同，将交换机分为二层交换机、三层交换机、四层交换机。交换机工作的协议层不同，其工作原理也不相同。下面我们将介绍各层交换机的工作原理。 1．二层交换机工作原理 二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。二层交换机的工作原理如下：当交换机从端口收到数据包后，首先分析数据包头中的源MAC地址和目的MAC地址，并找出源MAC地址对应的交换机端口。然后，从MAC地址表中查找目的MAC地址对应的交换机端口。 如果MAC地址表中存在目的MAC地址的对应端口，则将数据包直接发送到该对应端口。如果MAC地址表中没有与目的MAC地址的对应端口，则将数据包广播到交换机所有端口，待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的MAC地址与端口的对应关系，并将该对应关系添加至MAC地址表中。 这样，当下次再向该MAC地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。并且，通过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的MAC地址信息，建立并维护自己内部的MAC地址表。如图6-10所示，为二层交换机工作原理示意图。 图6-10 二层交换机工作原理 2．三层交换机工作原理 三层交换机是在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，能够工作于OSI参考模型的网络层，实现多个网段之间的数据传输。三层交换机既可以完成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。其工作原理如下： 当三层交换机接收到某个信息源的第一个数据包时，交换机将对该数据包进行分析，并判断数据包中的目的IP地址与源IP地址是否在同一网段内。如果两个IP地址属于同一网段，

三层交换原理及示例详解

三层交换原理及示例详解 7.7.5 三层交换原理 二层交换机的二层数据交换一般都是使用ASIC（Application Specific Integrated Circuit ，专用集成电路）的硬件芯片中的CAM表来实现的，因为是硬件转发，所以转发性能非常高。而三层交换机的三层转发也是依靠ASIC芯片完成的（路由器的路由功能主要依靠CPU软件进行的），但其中除了二层交换用的CAM表外，还保存有专门用于三层转发的三层硬件转发表。 三层交换机的三层交换原理比较复杂，不同网络环境下、不同厂家的三层交换机的三层交换流程都不完全相同。如图7-55所示的仅一个直接连接在一台三层交换机上的两个不同网段主机三层交换的基本流程，各主要步骤解释如下： （1）源主机在发起通信之前，将自己的IP地址与目的主机的IP地址进行比较，如果源主机判断目的主机与自己位于不同网段时，它需要通过网关来递交报文的，所以它首先需要通过一个ARP请求报文获取网关的MAC地址（在源主机不知道网关MAC地址的情形下），即源主机先发送ARP请求帧以获取网关IP地址对应的MAC 地址。 （2）网关在收到源主机发来的ARP请求报文后以一个ARP应答报文进行回应，在应答报文中的“源MAC地址”就包含了网关的MAC地址。 （3）在得到网关的ARP应答后，源主机再用网关MAC地址作为报文的“目的MAC地址”，以源主机的IP 地址作为报文的“源IP地址”，以目的主机的IP地址作为“目的IP地址”，先把发送给目的主机的数据发给网关。 图7-55 三层交换基本流程 （4）网关在收到源主机发送给目的主机的数据后，由于查看得知源主机和目的主机的IP地址不在同一网段，于是把数据报上传到三层交换引擎（ASIC芯片），在里面查看有无目的主机的三层转发表。 （5）如果在三层硬件转发表中没有找到目的主机的对应表项，则向CPU请求查看软件路由表，如果有目的主机所在网段的路由表项，则还需要得到目的主机的MAC地址，因为数据包在链路层是要经过帧封装的。于是三层交换机CPU向目的主机所在网段发送一个ARP广播请求包，以获得目的主机MAC地址。 （6）交换机获得目的主机MAC地址后，向ARP表中添加对应的表项，并转发由源主机到达目的主机的灵气包。同时三层交换机三层引擎会结合路由表生成目的主机的三层硬件转发表。 以后到达目的主机的数据包就可以直接利用三层硬件转发表中的转发表项进行数据交换，不用再查看CPU中的路由表了。 以上流程适用位于不同VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作三层交换转发。这就是“一次路由，多次交换”的原理。 7.7.6 三层交换示例 在三层交换中，同一交换机上的不同网段主机通信和不同交换机上的不同网段主机通信的基本原理是一样的，只是具体流程有所区别。本节仅以比较简单的“同一交换机上的不同网段主机通信”这种情形来解释上节介绍的三层交换原理。

三层交换机端口IP地址配置方法

三层交换机端口IP地址配置方法 目前市场上的三层交换机有2种方式可以配置交换机端口的lP地址，一是直接在物理端口上设置．二是通过逻辑VLAN端口间接设置。为了分析这2种配置方法在交换机实际运行中会产生哪些差别．在详细分析了三层交换机端口工作原理的基础上．搭建测试环境，主要从端口初始化和三层路由收敛过程分析了2种方式的不同。通过分析发现，在交换机物理端口上直接配置IP地址，可以节省生成树协议(STP，Spanning Tree Protocol)收敛所需的时间，并且不需要规划额外的VLAN。为日后的运行维护工作带来了方便。 三层变换机能够快速地完成VIAN间的数据转发，从而避免了使用路由器会造成的三层转发瓶颈，目前已经在企业内部、学校和住宅小区的局域网得到大量使用。在配置三层交换机端口lP地址时，通常有2种方法：一是直接在物理端口上设置lP地址，二是通过逻辑VLAN端口间接地设置IP地址。 作者所在单位日前购得一批三层交换机，最初只立持第2种配置方法但在厂家随后升级的软件版本中可以支持以上2种配置方法。为了比较这2种方法的优缺点，本文首先阐述了三层交换机的工作原理，然后比较了这2种方法的操作命争和端口初始化时间．并通过测试得出结论。 1、三层交换机的工作原理 传统的交换技术是在OSI网络参考模型中的第二层(即数据链路层)进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，利用第三层协议中的信息来加强笫二层交换功能的机制（见图1） 从硬件的实现上看，目前笫二层交换机的接口模块都是通过高速背扳/总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块高速地进行数据交换，从而突破了外接路由器接口速率的限制。 假设有2个使用IP协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点1在开始发送时，已知目的站点2的IP地址，但不知遒它在局域网上发送所需要的MAC地址，则需要采用地址解析(ARP)来确定站点2的MAC地址。站点1把自己的IP地址与站点2的IP地址比较，采用其软件配置的子网掩码提取出网络地址来确定站点2是否与自己在同一子网内。若站点2与站点1在同一子网内，那么站点1广播一个ARP请求，站点2返回其MAC地址，站点1得到站点2的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若2个站点不在同子网

三层交换机工作原理及特点

三层交换机 三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。 应用背景 出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划成一个个小的局域网，这就使VLAN技术在网络中得以大量应用，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。单纯使用路由器来实现网间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应运而生，三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，非常适用于大型局域网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度，且价格相对便宜些。 在企业网和教学网中，一般会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或VLAN。不过应清醒认识到三层交换机出现最重要的目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具备的路由功能也多是围绕这一目的而展开的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。毕竟在安全、协议支持等方面还有许多欠缺，并不能完全取代路由器工作。 在实际应用过程中，典型的做法是：处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网中VLAN间的路由，用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨地域的网络访问时，才通过专业路由器。 三层交换机工作原理 三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。应用第三层交换技术即可实现网络路由的功能，又可以根据不同的网络状况做到最优的网络性能。 为什么使用三层交换机？ 1、网络骨干少不了三层交换 要说三层交换机在诸多网络设备中的作用，用“中流砥柱”形容并不为过。在校园网、城域教育网中，从骨干网、城域网骨干、汇聚层都有三层交换机的用武之地，尤其是核心骨干网一定要用三层交换机，否则整个网络成千上万台的计算机都在一个子网中，不仅毫无安全可言，也会因为无法分割广播域而无法隔离广播风暴。

二层交换机与三层交换机的区别

三层交换机使用了三层交换技术 简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。它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问题。 什么是三层交换 三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行*作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。 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问题。 三层交换原理 一个具有三层交换功能的设备，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协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站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。当发送站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站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此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站A,同时将B站的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。 三层交换机种类 三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。 （1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。 纯硬件三层交换机原理

二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理

二层交换机:二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，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地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中. 具体如下： （1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上； （2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口 （3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上 三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率. 路由器：传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 主要区别：二层交换机工作在数据链路层，三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。

H3C_S系列三层交换机负载分担、链路备份的实现过程

H3C S系列三层交换机负载分担、链路备份的实现过程 实验背景： 随着公司规模的不断扩大，网络部门同时申请了两根光纤，其中一根为10M，另外一根为20M，由于带宽不对称，要求在三层交换机上做策略路由实现2:1的流量分配，其次要求两条线路互相备份，从而实现公司网络安全可靠的传输。 实验网络拓扑图： 配置说明： 由于S系列三层交换机暂不支持基于用户的负载分担特性，可以使用策略路由、静态路由和NQA自动侦测实现负载分担和链路备份功能。

原理说明： 原理： NQA是一种实时的网络性能探测和统计技术，可以对响应时间、网络抖动、丢包率等网络信息进行统计。NQA还提供了与Track和应用模块联动的功能，实时监控网络状 态的变化。 IP单播策略路由通过与NQA、Track联动，增加了应用的灵活性，增强了策略路由对网络环境的动态感知能力。 策略路由可以在配置报文的发送接口、缺省发送接口、下一跳、缺省下一跳时，通过Track与NQA关联。如果NQA探测成功，则该策略有效，可以指导转发；如果探测失败，则该策略无效，转发时忽略该策略。ICMP-echo功能是NQA最基本的功能，遵循RFC 2925来实现，其实现原理是通过发送ICMP报文来判断目的地的可达性、计算网络响应时间及丢包率。ICMP-echo测试成功的前提条件是目的设备要能够正确响应ICMP echo request报文。NQA客户端会根据设置的探测时间及频率向探测的目的IP地址发ICMP echo request报文，目的地址收到ICMP echo request报文后，回复ICMP echo reply报文。NQA客户端根据ICMP echo reply报文的接收情况，如接收时间和报文个数，计算出到目的IP地址的响应时间及丢包率，从而反映当前的网络性能及网络情况。ICMP-echo 测试的结果和历史记录将记录在测试组中，可以通过命令行来查看探测结果和历史记录。

三层交换机基本配置

三层交换机基本配置 【实验名称】 三层交换机端口配置 【实验目的】 配置开启三层交换机的三层功能，实现路由作用。 【背景描述】 为了隔离广播域而划分了VLAN，但不同的VLAN之间需要通信，本实验将实现这一功能。即同一VLAN里的计算机能跨交换机通信，不同VLAN里的计算机系统也能互相通信。 【技术原理】 三层交换机是在二层交换的基础上实现了三层的路由功能。三层交换机基于“一次路由，多次交换”的特性，在局域网环境中转发性能远远高于路由器。而且三层交换机同时具备二层的功能，能和二层交换机进行很好的数据转发。三层交换机的以太网接口要比一般的路由器多很多，更加适合多个局域网段之间的互联。 三层交换机本身默认开启了路由功能，可利用IP Routing命令进行控制。 【实验设备】 S3350（一台），PC机（两台）。 【实验拓扑】

注意：先连线，在进行配置，注意连接线缆的接口编号。S3350为三层交换机。 【实验步骤】 步骤一 开启三层交换机的路由功能： Switch>enable //进程特权模式 Switch #configure terminal //进入全局模式 Switch (config)#hostname s3350-24 S3350-24 (config)#ip routing //开启三层交换机的路由功能 步骤二 配置三层交换机端口的路由功能： S3350-24>enable //进入特权模式 S3350-24#configure terminal //进入全局模式 S3350-241 (config)#interface fastethernet 0/2 //进入fa0/2端口 S3350-24 (config-if)#no switchport //开启端口的三层路由功能 S3350-24 (config-if)#ip address 192.168.5.254 255.255.255.0 //配置ip地址S3350-24 (config-if)#no shutdown //启用端口，使其转发数据

二层交换机、三层交换机、路由器的基本工作原理和三者之间的主要.

二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之 间的主要区别 一、二层交换机: 二层交换技术是发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,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地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。 具体如下: (1当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上; (2再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口; (3如表中有与这目的MAC地址对应的端口,把数据包直接复制到这端口上。 二、三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后,它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据流再次通过时,将根据此表直接从二层通过而不是再次路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率。 三、路由器: 传统地,路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live

域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径,则基本预先确定的路由准则是选择最优(或最经济的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化,因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 四、主要区别:二层交换机工作在数据链路层,三层交换机工作在网络层, 路由器工作在网络层。 具体区别如下: 1二层交换机和三层交换机的区别: 三层交换机使用了三层交换技术 简单地说,三层交换技术就是:二层交换技术+三层转发技术。它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问题。 2什么是三层交换: 三层交换(也称多层交换技术,或IP交换技术是相对于传统交换概念而提出的。众所周知,传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说,三层交换技术就是:二层交换技术+三层转发技术。 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问题。 其原理是:假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信,

深入剖析三层交换机的工作过程

深入剖析三层交换机的工作过程 原创SELF_IMPR小灰最后发布于2013-07-23 10:54:45 阅读数3971 收藏 展开 路由器的三层转发主要依靠CPU进行，而三层交换机的三层转发依靠ASIC芯片完成，这就决定了两者在转发性能上的巨大差别。当然，三层交换机并不能完全替代路由器，路由器所具备的丰富的接口类型、良好的流量服务等级控制、强大的路有能力等仍然是三层交换机的薄弱环节。目前的三层交换机一般是通过VLAN来划分二层网络并实现二层交换的，同时能够实现不同VLAN间的三层IP互访。在讨论三层交换机的转发原理之前有必要交代一下不同网络的主机之间互访时的行为： （1）源主机在发起通信之前，将主机的IP与目的主机的IP进行比较，如果两者位于同一个网段（用网络掩码计算后具有相同的网络号），那么源主机直接向目的主机发送ARP请求，在收到目的主机的ARP应答后获得对方的物理层（MAC）地址，然后用对方MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。位于同一VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作二层交换转发； （2）档源主机判断目的主机与主机位于不同的网段时，它会通过网关（Gateway）来递交报文，即发送ARP请求来获取网关IP地址对应的MAC，在得到网关的ARP应答后，用网关MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。注意，发送报文的源IP是源主机的IP，目的IP仍然是目的主机的IP。位于不同VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作三层交换转发。 为了后续讨论的三层交换原理便于理解，这里简单介绍一下三层交换机内部结构，如图1所示：

3三层交换机、路由端口配置

Sw-a Switch>en Switch#conf t Switch(config)#int fa0/24 Switch(config-if)#no switchport Switch(config-if)#ip address 10.1.1.2 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shut Switch(config-if)#exit Switch(config)#hostname sw-a sw-a(config)#router sw-a(config)#router rip sw-a(config-router)#version 2 sw-a(config-router)#no auto-summary sw-a(config-router)#net 10.1.1.0 sw-a(config-router)#net 192.168.10.0 sw-a(config-router)#net 192.168.20.0 sw-a(config-router)#net 192.168.30.0 sw-a(config-router)#exi sw-a(config)#ip router sw-a(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.1.1 sw-a(config)#end sw-a#show ip route sw-b Switch>enable Switch#conf t Switch(config)#interface fastEthernet0/24 Switch(config-if)#no switchport Switch(config-if)#ip add 20.2.2.2 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shut Switch(config-if)#exi Switch(config)#hostname Switch(config)#hostname sw-b sw-b(config)#route rip sw-b(config-router)#version 2 sw-b(config-router)#no auto-summary sw-b(config-router)#network 20.2.2.0 sw-b(config-router)#network 192.168.10.0 sw-b(config-router)#network 192.168.20.0 sw-b(config-router)#network 192.168.30.0 sw-b(config-router)#exi sw-b(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 20.2.2.1

三层交换机具有什么功能剖析

三层交换机具有什么功能? 悬赏分：0 - 解决时间：2006-6-9 18:52 提问者：yangjh258 - 秀才二级最佳答案 三层交换机使用了三层交换技术 简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。它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问题。 什么是三层交换 三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行*作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。 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问题。 三层交换原理 一个具有三层交换功能的设备，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协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站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。当发送站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站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP 请求，B站得到此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站A,同时将B站的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。 三层交换机种类 三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。 （1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。

华为三层以太网交换机基本原理及转发流程

华为三层以太网交换机基本原理及转发流程 1.1. MAC地址介绍 MAC 地址是48 bit 二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06。 能够分为单播地址、多播地址和广播地址。 单播地址：第一字节最低位为0，如：00-e0-fc-00-00-06 多播地址：第一字节最低位为1，如：01-e0-fc-00-00-06 广播地址：48 位全1，如：ff-ff-ff-ff-ff-ff 注意： 1）一般设备网卡或者路由器设备路由接口的MAC 地址一定是单播的MAC 地址才能保证其与其它设备的互通。 2）MAC 地址是一个以太网络设备在网络上运行的基础，也是链路层功能实现的立足点。 1.2. 二层转发介绍 交换机二层的转发特性，符合802.1D 网桥协议标准。 交换机的二层转发涉及到两个关键的线程：地址学习线程和报文转发线程。 学习线程如下：

华为认证技术文章 2 1）交换机接收网段上的所有数据帧，利用接收数据帧中的源MA C 地址来建立MAC 地址表； 注意：老化也是按照源MAC 地址进行老化。 报文转发线程: 1）交换机在MAC 地址表中查找数据帧中的目的MAC 地址，如果找到，就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向所有的端口发送； 2）如果交换机收到的报文中源MAC 地址和目的MAC 地址所在的端口相同，则丢弃该报文； 3）交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 1.3. VLAN二层转发介绍 报文转发线程: 引入了VLAN 以后对二层交换机的报文转发线程产生了如下的阻碍：

1）交换机在MAC 地址表中查找数据帧中的目的MAC 地址，如果找到（同时还要确保报文的入VLAN 和出VLAN 是一致的），就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向（VLAN 内）所有的端口发送； 2）如果交换机收到的报文中源MAC 地址和目的MAC 地址所在的端口相同，则丢弃该报文； 3）交换机向（VLAN 内）入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 以太网交换机上通过引入VLAN，带来了如下的好处： 1）限制了局部的网络流量，在一定程度上能够提升整个网络的处理能力。 2）虚拟的工作组，通过灵活的VLAN 设置，把不同的用户划分到工作 华为认证技术文章 3 组内； 3）安全性，一个VLAN 内的用户和其它VLAN 内的用户不能互访， 提升了安全性。

H3C交换机Trunk端口配置

组网需求： 1．SwitchA与SwitchB用trunk互连，相同VLAN的PC之间可以互访，不同VLAN的PC之间禁止互访； 2．PC1与PC2之间在不同VLAN，通过设置上层三层交换机SwitchB的VLAN 接口10的IP地址为10.1.1.254/24，VLAN接口20的IP地址为20.1.1.254/24可以实现VLAN间的互访。 组网图： 1．VLAN内互访，VLAN间禁访 2．通过三层交换机实现VLAN间互访 配置步骤： 实现VLAN内互访VLAN间禁访配置过程 SwitchA相关配置： 1．创建（进入）VLAN10，将E0/1加入到VLAN10 [SwitchA]vlan 10 [SwitchA-vlan10]port Ethernet 0/1 2．创建（进入）VLAN20，将E0/2加入到VLAN20 [SwitchA]vlan 20

[SwitchA-vlan20]port Ethernet 0/2 3．将端口G1/1配置为Trunk端口，并允许VLAN10和VLAN20通过[SwitchA]interface GigabitEthernet 1/1 [SwitchA-GigabitEthernet1/1]port link-type trunk [SwitchA-GigabitEthernet1/1]port trunk permit vlan 10 20 SwitchB相关配置： 1．创建（进入）VLAN10，将E0/10加入到VLAN10 [SwitchB]vlan 10 [SwitchB-vlan10]port Ethernet 0/10 2．创建（进入）VLAN20，将E0/20加入到VLAN20 [SwitchB]vlan 20 [SwitchB-vlan20]port Ethernet 0/20 3．将端口G1/1配置为Trunk端口，并允许VLAN10和VLAN20通过[SwitchB]interface GigabitEthernet 1/1 [SwitchB-GigabitEthernet1/1]port link-type trunk [SwitchB-GigabitEthernet1/1]port trunk permit vlan 10 20 通过三层交换机实现VLAN间互访的配置 SwitchA相关配置： 1．创建（进入）VLAN10，将E0/1加入到VLAN10 [SwitchA]vlan 10 [SwitchA-vlan10]port Ethernet 0/1 2．创建（进入）VLAN20，将E0/2加入到VLAN20 [SwitchA]vlan 20 [SwitchA-vlan20]port Ethernet 0/2 3．将端口G1/1配置为Trunk端口，并允许VLAN10和VLAN20通过[SwitchA]interface GigabitEthernet 1/1 [SwitchA-GigabitEthernet1/1]port link-type trunk [SwitchA-GigabitEthernet1/1]port trunk permit vlan 10 20 SwitchB相关配置： 1．创建VLAN10 [SwitchB]vlan 10 2．设置VLAN10的虚接口地址

三层交换机端口配置

三层交换机端口配置 实验名称：三层交换机端口配置。 实验目的：配置开启三层交换机的三层功能，实现路由作用。背景描述：公司现有1台三层交换机，要求你进行测试，该交换机的三层功能是否工作正常。 技术原理：三层交换机是在二层交换的基础上实现了三层的路由功能。三层交换机基于“一次路由，多次交 换”的特性，在局域网环境中转发性能远远高于 路由器。而且三层交换机同时具备二层的功能， 能够和二层交换机进行很好的数据转发。三层交 换机的以太接口要比一般的路由器多很多，更加 适合多个局域网段之间的互联。 三层交换机的所有端口在默认情况下都属于二 层端口，不具路由功能。不能给物理端口直接配 置IP地址。但可以开启物理端口的三层路由功 能。 实现功能：开启三层交换机物理端口的路由功能。 实验设备：S3560(1台)、PC机（1台）、直连线（1条） 实验拓扑：

实验步骤： 步骤1：开启三层交换机的路由功能。 SwitchA#configure terminal SwitchA(config)#hostname S3550 S3550(config)#ip routing 步骤2：配置三层交换机端口的路由功能。 S3550#configure terminal S3550 (config)# interface fastethernet 0/5 S3550 (config-if)#no switchport S3550 (config-if)#ip address 192.168.5.1 255.255.255.0 S3550 (config-if)#no shutdown S3550 (config-if)#end 步骤3：验证、测试配置。 S3550# show ip interface S3550# show interface f0/5 Ping 192.168.5.1 F0/5 S3550 PC1 SwitchA 192.168.5.1/24 192.168.5.2/24

三层交换机的基本原理与设计思路

三层交换机还是比较常用的，于是我研究了一下三层交换机的基本原理与设计思路，在这里拿出来和大家分享一下，希望对大家有用。本文在介绍三层交换技术和三层交换机工作原理的基础上，给出了一款三层交换机的设计，依照该设计实现的三层交换机已投入实际运行。 1. 引言传统路由器在网络中起到隔离网络、隔离广播、路由转发以及防火墙的作业，并且随着网络的不断发展，路由器的负荷也在迅速增长。其中一个重要原因是出于安全和管理方便等方面的考虑，VLAN （虚拟局域网）技术在网络中大量应用。VLAN 技术可以逻辑隔离各个不同的网段、端口甚至主机，而各个不同VLAN 间的通信都要经过路由器来完成转发。由于局域网中数据流量很大，VLAN 间大量的信息交换都要通过路由器来完成转发，这时候随着数据流量的不断增长路由器就成为了网络的瓶颈。为了解决局域网络的这个瓶颈，很多企业内部、学校和小区建设局域网时都采用了三层交换机。三层交换技术将交换技术引入到网络层，三层交换机的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入 2. 第三层交换技术 2.1三层交换的概念第三层交换技术也称为IP 交换技术或高速路由技术等，是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI 网络标准模型中的第二层—数据链路层进行操作的，而第三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，第三层交换技术就是：第二层交换技术＋第三层转发技术，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。一个具有第三层交换功能的设备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简单地叠加在局域网交换机上。 2.2 三层交换的原理从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/ 总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制（10Mbit/s ——100Mbit/s ）。在软件方面，第三层交换机将传统的基于软件的路由器重新进行了界定： （1）数据封包的转发：如IP/IPX 封包的转发，这些有规律的过程通过硬件高速实现； （2）第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。 假设有两个使用IP 协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点 A 在开始发送时，已知目的站 B 的IP 地址，但尚不知道它在局域网上发送所需要的MAC 地址，则需要采用地址解析（ARP ）来确定 B 的MAC 地址。 A 把自己的IP 地址与 B 的IP 地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定 B 是否与自己在同一子网内。若 B 与 A 在同一子网内， A 广播一个ARP 请求， B 返回其MAC 地址， A 得到 B 的MAC 地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC 地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC 地址表确定将数据包发向目的端口。若两个站点不在同一子网内，则 A 要向"缺省网关"发出ARP （地址解析）封包，而"缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置，这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。当 A 对"缺省网关"的IP 地址广播出一个

交换机基本原理及转发流程

三层以太网交换机基本原理及转发流程 本文简要介绍了三层以太网交换机的二三层转发机制，主要目的是帮助读者进一步了解交换机的基本原理及转发流程，以期有利于更好的从事设备维护工作和建立于进一步学习的索引。 三层以太网交换机的转发机制主要分为两个部分：二层转发和三层交换。 1. 二层转发流程 1.1. MA地址介绍 MAC地址是48 bit二进制的地址，女口：OO-eO-fc-OO-OO-06 。可以分为单播地址、多播地址和广播地址。 单播地址：第一字节最低位为O,如：OO-eO-fc-OO-OO-O6 多播地址：第一字节最低位为1，如：O1-eO-fc-OO-OO-O6 （问题1:以O3开头的MAC地址是单播MAC地址还是多播MAC地址） 广播地址：48位全1，如：ff-ff-ff-ff-ff-ff 1）普通设备网卡或者路由器设备路由接口的MAC地址一定是单播的MAC地址才能保证其与其它设备的互通。 2）MAC 地址是一个以太网络设备在网络上运行的基础，也是链路层功能实现的立足点。 1.2. 二层转发介绍 交换机二层的转发特性，符合8O2.1D 网桥协议标准。交换机的二层转发涉及到两个关键的线程：地址学习线程和报文转发线程。学习线程如下： 1）交换机接收网段上的所有数据帧，利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC 地址表； 2）端口移动机制：交换机如果发现一个包文的入端口和报文中源MAC地址的所在端口（在交换机的MAC地址表中对应的端口）不同，就产生端口移动，将MAC 地址重新学习到新的端口；

3）地址老化机制：如果交换机在很长一段时间之内没有收到某台主机发出的报 文，在该主机对应的MAC地址就会被删除，等下次报文来的时候会重新学习。注意：老化也是根据源MAC地址进行老化。 报文转发线程: 1）交换机在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到，就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向所有的端口发送； 2）如果交换机收到的报文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同，则丢弃该报文；3）交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 13 VLAN二层转发介绍 报文转发线程: 引入了VLAN以后对二层交换机的报文转发线程产生了如下的影响： 1）交换机在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到（同时还要确保报文的入VLAN和出VLAN是一致的），就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向（VLAN内）所有的端口发送； 2）如果交换机收到的报文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同，则丢弃该报文；3）交换机向（VLAN内）入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 以太网交换机上通过引入VLAN带来了如下的好处： 1）限制了局部的网络流量，在一定程度上可以提高整个网络的处理能力。 2）虚拟的工作组，通过灵活的VLAN设置，把不同的用户划分到工作组内； 3）安全性，一个VLAN内的用户和其它VLAN内的用户不能互访，提高了安全性。另外，还有常见的两个概念VLAN的终结和透传，从字面意思上就可以很好的了解这两个概念。所谓VLAN的透传就是某个VLAN不仅在一台交换机上有效，它还要通过某种方法延伸到别的以太网交换机上，在别的设备上照样有效；终结的意思及相对，某个VLAN的有效域不能再延伸到别的设备，或者不能通过某条链路延伸到别的设备。 VLAN透传可以使用802.1Q技术，VLAN终结可以使用PVLAh技术。 IEEE802.1Q协议是VLAN的技术标准，主要是修改了标准的帧头，添加了一个tag 字段，其中包含了VLAN ID等VLAN信息，具体实现这里不谈，如果有兴趣可以看相关的标准和资料。 注意：在Trunk端口转发报文的时候，如果报文的VLAN Tag等于端口上配置的默认VLAND，