二层和三层交换机的概念

前言

        交换机，和它最相关的莫过于Mac地址和在osi的数据链路层。本章的重点还是有请我们的小动物们出场，来一段小故事。

        在交换机森林里，二层交换机🐆是独来独往的猎豹，靠MAC地址闪电般传递消息。一天，管理员划分了VLAN蜂巢🐝，将动物们隔开：兔子VLAN吃草，狼VLAN狩猎，互不干扰。可长颈鹿🦒需要跨区送信！这时，Trunk通道🦑像章鱼的触手，把不同VLAN的标签（蜂蜜口味）绑在一起，通过三层交换机猫头鹰🦉的智慧导航，让数据包安全穿越。
从此，网络动物园既秩序井然，又能高效协作！ 

三层交换机的概述

三层交换机（Layer 3 Switch），也称为多层交换机，是一种集交换和路由功能于一体的网络设备。它不仅具有二层交换机的帧转发功能，还能进行基于IP地址的数据包路由。（不同vlan之间可以相互连通）

 三层交换技术是：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。         

传统的二层交换机工作在数据链路层，依据 MAC 地址 来转发数据帧，虽然转发速度快，但缺乏对不同网络间 通信的有效处理。 而路由器工作在网络层，基于 IP 地址进行路由选择， 但处理速度相对较慢。

主要功能：路由表的建立与维护、VLAN间路由的实现

主要特点：

1、执行静态路由，以在不同VLAN之间传输数据。而二层设备只能在同一VLAN网络之间传输数据。
2、以与路由器相同的方式执行动态路由，这种动态路由技术允许交换机执行最佳数据包路由。
3、根据网络的实时场景提供一组多路径来传递数据包。交换机可以选择最可行的路径来路由数据包，目前流行的路由技术包括RIP和OSPF。

vlan的概述

VLAN（Virtual LAN），翻译成中文是“虚拟局域网”。LAN可以是由少数几台家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。（隔离广播域，提升网络传输性能，增加网络安全性），在交换机上设置对应端口的vlan，配置成功后，相同vlan可以互相访问，反之。VLAN的范围是0到4095，其中0和4095是保留的，1 是默认VLAN。

广播域是说如果站点发出一个广播信号后能接收到这个信号的范围。（局域网是一个广播域）

广播风暴（broadcast storm） 简单的讲是指当广播数据充斥网络无法处理，并占用大量网络带宽，导致正常业务不能运行，甚至彻底瘫痪，这就发生了“广播风暴” 。

分割广播域的方法：

物理分隔:将网络从物理上划分为若干个小网络，再使用能隔离广播的路由设备将不同的网络连接起来实现通信。
逻辑分隔:将网络从逻辑上划分为若干个小的虚拟网络，即 VLAN。VLAN 工作在OSI参考模型的数据链路层，一个 VLAN 就是一个交换网络，其中的所有用户都在同一个广播域中，各 VLAN 通过路由设备连接实现通信。

路由：不同VLAN间互相通信时需要用到路由功能。

vlan 种类：

静态vlan：静态VLAN也叫做 基于端口的VLAN。从意思也能理解，它是固定不变的，就是明确指定交换机各端口属于哪个VLAN的设定方法。静态VLAN不适合那些需要频繁改变拓补结构的网络和大型网络。

动态vlan：

基于MAC地址的VLAN（MAC Based VLAN）
基于子网的VLAN（Subnet Based VLAN）
基于用户的VLAN（User Based VLAN）

trunk的概述

VLAN Trunk(虚拟局域网中继技术)即端口汇聚，是一种通过软件配置将两个或多个物理端口组合成一条逻辑路径的技术,能让连接在不同交换机上的相同VLAN中的主机互通。

Trunk功能主要用于将交换机的多个物理端口汇聚成一个逻辑端口，这样可以增加带宽并提高连接的可靠性。

应用场景：

交换机与服务器之间的连接，为服务器提供高带宽。

交换机之间的级联，提升数据传输能力，突破网络瓶颈，提高整体网络性能。