局域網(wǎng)絡的出現(xiàn)，迄今為止已經(jīng)經(jīng)歷了三十多年，在這三十多年的發(fā)展歷程中，從最初的無線技術ALOHA引出CSMA/CD核心技術，直到快速以太網(wǎng)（802.3u）及現(xiàn)代的GE（802.3z）10GE以太網(wǎng)技術的出現(xiàn)，不斷的推陳出新。這就引發(fā)了一個問題，對于一個具體的網(wǎng)絡，因為可選擇的組網(wǎng)方式的多樣化，如何選擇一種好的組網(wǎng)技術成為困惑。
對于用戶來說，在減低成本的前提下，保證網(wǎng)絡的高可靠性，高性能，易維護，易擴展，與采用何種組網(wǎng)技術密切相關；對于設備廠商來說，在保證用戶的網(wǎng)絡功能實現(xiàn)的基礎上，如何能夠取的更為可觀的利潤，采用組網(wǎng)技術的優(yōu)劣，也是提高利潤的其中一個手段。
目前技術的發(fā)展，可以說直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術已經(jīng)日趨成熟，它們的發(fā)展現(xiàn)狀令人滿意，所以說選擇的重點不在這個層次。但是，作為網(wǎng)絡的核心，起網(wǎng)間互連作用的路由器技術卻沒有實質(zhì)性的突破。于是一種新的路由技術應運而生----三層交換技術，說它是路由技術，因為它工作在網(wǎng)絡協(xié)議的三層；說它是交換技術，交換速度特別快，幾乎可以達到二層交換速度。
在這些技術選擇的權衡中，二層交換+路由組網(wǎng)與三層交換組網(wǎng)的選擇是一個焦點問題，二層交換機、三層交換機和路由器這三種技術究竟誰優(yōu)誰劣，它們各自適用在什么環(huán)境？為了解答這問題，我們先從這三種技術的工作原理入手。
（一）二層交換技術
二層交換技術是發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數(shù)據(jù)鏈路層設備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進行轉發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。具體的工作流程如下：
（1）當交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的；
（2）再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口；
（3）如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數(shù)據(jù)包直接復制到這端口上；
（4）如表中找不到相應的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進行廣播了。
不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。
從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：
（1）由于交換機對多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現(xiàn)線速交換；
（2）學習端口連接的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大�。ㄒ话銉煞N表示方式：一為BEFFERRAM，一為MAC表項數(shù)值），地址表大小影響交換機的接入容量；
（3）還有一個就是二層交換機一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉發(fā)的ASIC（Applicationspecific Integrated Circuit）芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非常快。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。
以上三點也是評判二三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術參數(shù)，這一點請大家在考慮設備選型時注意比較。
（二）路由技術
路由器工作在OSI模型的第三層---網(wǎng)絡層操作，其工作模式與二層交換相似，但路由器工作在第三層，這個區(qū)別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的控制信息，實現(xiàn)功能的方式就不同。工作原理是在路由器的內(nèi)部也有一個表，這個表所標示的是如果要去某一個地方，下一步應該向那里走，如果能從路由表中找到數(shù)據(jù)包下一步往那里走，把鏈路層信息加上轉發(fā)出去；如果不能知道下一步走向那里，則將此包丟棄，然后返回一個信息交給源地址。
路由技術實質(zhì)上來說不過兩種功能：決定最優(yōu)路由和轉發(fā)數(shù)據(jù)包。路由表中寫入各種信息，由路由算法計算出到達目的地址的最佳路徑，然后由相對簡單直接的轉發(fā)機制發(fā)送數(shù)據(jù)包。接受數(shù)據(jù)的下一臺路由器依照相同的工作方式繼續(xù)轉發(fā)，依次類推，直到數(shù)據(jù)包到達目的路由器。
而路由表的維護，也有兩種不同的方式。一種是路由信息的更新，將部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通過互相學習路由信息，就掌握了全網(wǎng)的拓撲結構，這一類的路由協(xié)議稱為距離矢量路由協(xié)議；另一種是路由器將自己的鏈路狀態(tài)信息進行廣播，通過互相學習掌握全網(wǎng)的路由信息，進而計算出最佳的轉發(fā)路徑，這類路由協(xié)議稱為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。
由于路由器需要做大量的路徑計算工作，一般處理器的工作能力直接決定其性能的優(yōu)劣。當然這一判斷還是對中低端路由器而言，因為高端路由器往往采用分布式處理系統(tǒng)體系設計。
（三）三層交換技術
近年來的對三層技術的宣傳，耳朵都能起繭子，到處都在喊三層技術，有人說這是個非常新的技術，也有人說，三層交換嘛，不就是路由器和二層交換機的堆疊，也沒有什么新的玩意，事實果真如此嗎？下面先來通過一個簡單的網(wǎng)絡來看看三層交換機的工作過程。
組網(wǎng)比較簡單
使用IP的設備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設備B
比如A要給B發(fā)送數(shù)據(jù)，已知目的IP，那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡地址，判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段。
如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉發(fā)數(shù)據(jù)所需的MAC地址，A就發(fā)送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)到相應的端口。
如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實現(xiàn)和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個缺省網(wǎng)關，這個缺省網(wǎng)關一般在操作系統(tǒng)中已經(jīng)設好，對應第三層路由模塊，所以可見對于不是同一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，最先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關的MAC地址；然后就由三層模塊接收到此數(shù)據(jù)包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關系，并記錄進流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據(jù)，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發(fā)。
以上就是三層交換機工作過程的簡單概括，可以看出三層交換的特點：
由硬件結合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉發(fā)。
這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板帶寬，這些是三層交換機性能的兩個重要參數(shù)。
簡潔的路由軟件使路由過程簡化。
大部分的數(shù)據(jù)轉發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是又二層模塊高速轉發(fā)，路由軟件大多都是經(jīng)過處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡單照搬路由器中的軟件。
結論
二層交換機用于小型的局域網(wǎng)絡。這個就不用多言了，在小型局域網(wǎng)中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低謙價格為小型網(wǎng)絡用戶提供了很完善的解決方案。
路由器的優(yōu)點在于接口類型豐富，支持的三層功能強大，路由能力強大，適合用于大型的網(wǎng)絡間的路由，它的優(yōu)勢在于選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網(wǎng)絡進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。
三層交換機的最重要的功能是加快大型局域網(wǎng)絡內(nèi)部的數(shù)據(jù)的快速轉發(fā)，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網(wǎng)絡按照部門，地域等等因素劃分成一個個小局域網(wǎng)，這將導致大量的網(wǎng)際互訪，單純的使用二層交換機不能實現(xiàn)網(wǎng)際互訪；如單純的使用路由器，由于接口數(shù)量有限和路由轉發(fā)速度慢，將限制網(wǎng)絡的速度和網(wǎng)絡規(guī)模，采用具有路由功能的快速轉發(fā)的三層交換機就成為首選。
一般來說，在內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量大，要求快速轉發(fā)響應的網(wǎng)絡中，如全部由三層交換機來做這個工作，會造成三層交換機負擔過重，響應速度受影響，將網(wǎng)間的路由交由路由器去完成，充分發(fā)揮不同設備的優(yōu)點，不失為一種好的組網(wǎng)策略，當然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網(wǎng)際互連。
