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在学习HCIE培训(Datacom)课程中三层交换机与路由器有什么区别?

发布日期:2023-03-10 浏览次数:1243 来源:WOLFLAB

在学习HCIE培训(Datacom)课程中三层交换机与路由器有什么区别?


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1、产品功能及硬件接口

路由器是为了满足不同类型、各种复杂路径的网络连接,如局域网与广域网、不同协议的网络连接等。

它的优势在于选择最佳路由、负荷分担、链路备份及和其它网络进行路由信息交换等。可实现异构网络的互联互通,进行广播域的隔离及三层互通,所以路由器接口种类多(以太网口、POS口、SA口等), 但盒式路由器固定端口数量较少,可通过插插卡扩充接口数量。

(AR路由器可支持板卡及接口如下图,摘自产品文档)

三层交换机,一般而言指的都是以太网交换机,三层交换机在二层交换机的基础上增加了三层功能(可支持三层转发,可支持部分路由协议,但不支持其它数据链路层协议),可以在逻辑上拆分成如下图所示:

另外,只支持以太网接口(接口为二层接口),接口数量多。

图片1(26).png

转发原理:

路由器由基于软件路由引擎执行数据包交换,而路由器的转发采用最长匹配的方式,转发效率较低。当路由器收到一单播报文,会查找FIB,如果FIB 中有对应表项则按照对应表项进行转发,如果没有表项则丢弃报文;当路由器收到一组播报文,若未开启组播路由功能则丢弃,如果开启组播路由功能, 则按照组播路由表项进行转发,如果没有表项,则丢弃。当路由器收到一广播报文(目的地址为255.255.255.255)接收处理,不从其他接口转发或洪泛。


三层交换机通过硬件执行交换。当三层交换机收到一单播,判断此以太网帧的目的MAC地址是否为自己,如果不是自己查看MAC地址表,如果MAC地址表中有对应表项则按照对应表项进行转发,如果没有表项则在同一广播域中泛洪;如果目的MAC为自己则三层转发,三层交换机在对第一个数据流进行路由后,将产生一个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,从而消除网络延迟,提高数据包转发的效率。同时,三层交换机的路由查找是针对数据流的,它利用缓存技术,实现快速转发。当交换机收到组播报文或广播报文就在同一广播域中泛洪处理, 同时泛洪的接口包括vlanif接口,交由三层转发引擎进行基于IP的处理,若未开启组播路由功能则丢弃,如果开启组播路由功能,则按照组播路由表项进行转发,如果没有表项,则丢弃。当路由器收到一广播报文(目的地址为

255.255.255.255)接收处理,不从其他接口转发或洪泛。


3、支持特性

路由器支持多种数据链路层协议,如ppp、hdlc、fr、ATM、;支持多种VPN 功能,如IPSEC VPN 、GRE VPN 、L2TP VPN等;

三层交换机仅支持以太网一种数据链路层协议,不支持VPN技术(MPLS VPN

除外)。


4、部署场景

三层交换机非常适用于数据交换频繁的局域网中;

路由器更适合于数据交换不是很频繁的不同类型网络的互联,如局域网与互联网的互联。

高端路由器用于运营商骨干网互联中,运营商骨干网中有大量的路由条目需要维护和承载,交换机在路由协议的支持上不如路由器强,且高端路由器同样采用硬件转发(配有专用的交换网板),转发速率高,可满足运营商环境中高速率、低延迟、多路由协议及路由条目的场景。HCIE培训(Datacom)循环开班联系WOLFLAB预约免费试听


扩展问题1:你说的NAT功能,你听说过框式设备么,插个板卡都能实现的,这怎么是区别呢?

框式交换机(S7700以上)需要插板卡相当于扩展支持,而所有的路由器实现一些功能打上相应的licence就可以实现了,几乎是原生支持。


扩展问题2:你说一个在出口,一个在汇聚,那你知道什么场景必须要用路由不用交换机么?

高端路由器用于运营商骨干网互联中,运营商骨干网中有大量的路由条目需要维护和承载,交换机在路由协议的支持上不如路由器强,且高端路由器同样采用硬件转发(配有专用的交换网板),转发速率高,可满足运营商环境中高速率、低延迟、多路由协议及路由条目的场景。


扩展问题3:三层交换机和路由器收到免费ARP的时候有什么区别?

三层交换机收到免费ARP时,会在同一广播域泛洪并处理(刷新对应IP地址的ARP信息),ARP报文中目标IP是自己的话就会回应,不是自己的话就丢弃;路由器收到免费ARP时,先处理(刷新对应IP地址的ARP信息),ARP报文

中目标IP是自己的话就会回应,不是自己的话,就会直接丢弃掉;


扩展问题4:有什么办法避免路由器CPU负载过高?具体怎么实现? 汇总路由,减少路由器计算路由的次数;

在OSPF中的话,可以使用特殊区域减少区域内路由表和LSDB的规模;


扩展问题5:ARP哪种报文会携带MAC?

ARP报文都会携带MAC地址。


扩展问题 6:说一下三层和二层的转发答:

a. 二层转发的情况:

交换机收到一个数据帧,查看目的 MAC 地址,发现目的 MAC 地址不是自己,那么就会根据目的 IP 地址,查看 MAC 地址表,进行二层转发。

b. 三层转发的情况:

交换机收到一个数据帧,查看目的 MAC 地址,发现目的 MAC 地址是自己,那么就会解封装二层,读到第三层,然后根据目的 IP 地址,查看路由表进行三层转发。


扩展问题 7:交换机上有 mac 地址吗? 答:

有,每台交换机都会有个 MAC 地址。


扩展问题 8:交换机怎么控制组播的转发?

答:

a. 二层转发的情况:

交换机上没有开启 PIM-SM,或者 IGMP-snooping 的功能。此时,交换机收到组播数据帧,会直接泛洪出去。

b. 三层转发的情况:

交换机上开启了 PIM-SM,或者 IGMP-snooping 功能。

假设交换机开启了 PIM-SM,那么当交换机收到组播数据帧时,会查看组播转发表项进行转发。 (备注:组播转发表项为 (S,G)表项)

假设交换机开启了 IGMP-snooping,那么当交换机从路由端口收到数据帧时,会根据二层组播转发表项,从相应的成员端口转发出去。 (备注:二层组播转发表项的内容有 路由端口、成员端口和组播 IP 地址)


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