三层交换机如何汇聚网络

A. 三层交换机工作原理

第三层交换技术

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，而三层交换技术在网络模型中的第三层实现了分组的高速转发。简单的说，三层交换技术就是“二层交换技术 + 三层转发”。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的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。

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，但它是两者的有机结合，而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。我们可以通过以下例子说明三层交换机是如何工作的。

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，会先拿自己的IP地址与B站的IP地址进行比较，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。具体步骤如下：为了得到站点B的 MAC地址，站点A首先发一个ARP广播报文，请求站点B的MAC地址。该ARP请求报文进入交换机后，首先进行源MAC地址学习，芯片自动把站点A的MAC地址以及进入交换机的端口号等信息填入到芯片的MAC地址表中，然后在MAC地址表中进行目的地址查找。由于此时是一个广播报文，交换机则会把这个广播报文从进入交换机端口所属的VLAN中进行广播。B站点收到这个ARP请求报文之后，会立刻发送一个ARP回复报文，这个报文是一个单播报文，目的地址为站点A的MAC地址。该包进入交换机后，同样，首先进行源MAC地址学习，然后进行目的地址查找，由于此时MAC地址表中已经存在了A站点MAC地址的匹配条目，所以交换机直接把此报文从相应的端口中转发出去。通过以上一次ARP过程，交换芯片就把站点A和B的信息保存在其MAC地址表中。以后A、B之间进行通信或者同一网段的其它站点想要与A或B通信，交换机就知道该把报文从哪个端口送出。还必须说明的一点是，当查找MAC地址表的时候发现找不到匹配表项，该报文又不是广播或多播报文，此时此报文被称为DLF（Destination Lookup Failure）报文,交换机对此类报文的处理就象对收到一个广播报文处理一样，将此报文从进入端口所属的VLAN中扩散出去。从以上过程可以看出，所有二层转发都是由硬件完成的，无论是MAC地址表的学习过程还是目的地址查找确定输出端口过程都没有软件进行干预。

下面我们看一下两个站点通过三层交换机实现跨网段通信是怎样一个过程。

如上例，站点A、B通过三层交换机进行通信。站点A和B所在网段都属于交换机上的直连网段，若站点A和站点B不在同一子网内，发送站A首先要向其“缺省网关”发出ARP请求报文，而“缺省网关”的IP地址其实就是三层交换机上站点A所属VLAN的IP地址。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，交换机就向发送站A回一个ARP回复报文，告诉站点A交换机此VLAN的MAC地址，同时可以通过软件把站点A的IP地址、MAC地址、与交换机直接相连的端口号等信息设置到交换芯片的三层硬件表项中。站点A收到这个ARP回复报文之后，进行目的MAC地址替换，把要发给B的包首先发给交换机。交换机收到这个包以后，同样首先进行源MAC地址学习，目的MAC地址查找，由于此时目的MAC地址为交换机的MAC地址，在这种情况下将会把该报文送到交换芯片的三层引擎处理。一般来说，三层引擎会有两个表，一个是主机路由表，这个表是以IP地址为索引的，里面存放目的IP地址、下一跳MAC地址、端口号等信息。若找到一条匹配表项，就会在对报文进行一些操作（例如目的MAC与源MAC替换、TTL减1等）之后将报文从表中指定的端口转发出去。若主机路由表中没有找到匹配条目，则会继续查找另一个表――网段路由表。这个表存放网段地址、下一跳MAC地址、端口号等信息。一般来说这个表的条目要少得多，但覆盖的范围很大，只要设置得当，基本上可以保证大部分进入交换机的报文都走硬件转发，这样不仅大大提高转发速度，同时也减轻了CPU的负荷。若查找网段路由表也没有找到匹配表项，则交换芯片会把包送给CPU处理，进行软路由。由于站点B属于交换机的直连网段之一，CPU收到这个IP报文以后，会直接以B的IP为索引检查ARP缓存，若没有站点B的MAC地址，则根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向交换机回复其MAC地址，CPU在收到这个ARP回复报文的同时，同样可以通过软件把站点B的IP地址、MAC地址、进入交换机的端口号等信息设置到交换芯片的三层硬件表项中，然后把由站点A发来的IP报文转发给站点B，这样就完成了站点A到站点B的第一次单向通信。由于芯片内部的三层引擎中已经保存站点A、B的路由信息，以后站点A、B之间进行通信或其它网段的站点想要与A、B进行通信，交换芯片则会直接把包从三层硬件表项中指定的端口转发出去，而不必再把包交给CPU处理。这种通过“一次路由，多次交换”的方式，大大提高了转发速度。需要说明的是，三层引擎中的路由表项大都是通过软件设置的。至于何时设置、怎么设置并不存在一个固定的标准，我们在此也不详细讨论。一个单波IP报文从进入三层交换机到转发出去一般来说走以下流程：

通过以上流程我们可以了解报文在交换机中的执行过程，同时我们也可以清楚的看出三层交换机是如何充分把传统交换机和路由器的优势有机的结合在一起。

在实际应用的网络环境中，对于跨网段通信的需求不断提高，过去的网络在一般情况下按“80/20分配”规则，即只有20%的流量是通过骨干路由器与中央服务器或企业网的其他部分通信，而80%的网络流量主要仍集中在不同的部门子网内。而今天，这个比例已经提高到了50%，甚至80%（倒二八，20/80），这是因为今天的网络正在经历着诸多应用的集合影响。网络应用已经超越了组件和电子信函，新型应用已经如此迅速和深刻地冲击着网络，比如，任何人通过任何一个浏览器便可进行访问设定的网页，支持诸如销售、服务和财务之类商业功能的数据仓库。这种变化对传统路由器产生了直接的冲击。因为传统的路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。处于网络核心位置的路由器的高费用、低性能使其成为网络的瓶颈，但由于网络间互连的需求，它又是不可缺少的。虽然也开发了高速路由器，但是由于其成本太高，所以仅用于Internet主干部分。三层交换机将二层交换机和三层路由器两者的优势有机而智能化的结合在一起，在各个层次上提供线速性能，从而解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。在没有广域网连接需求的场合，用于连接不同子网的传统路由器正在以极快的速度被三层交换机所代替。

4．小结

三层交换从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其在网络建设中的应用越来越广泛，从最初骨干层、中间的汇聚层一直渗透到边缘的接入层。三层交换机以其速度快、性能好、价格低等众多的优势已经把路由器排挤到网络的“边缘”。凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以用三层交换机代替。随着ASIC硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品会得到进一步发展。

B. 二层交换机和三层交换机的链路汇聚问题

希望你能将问题描述的更为清楚一些。
在三层交换配置的vlan地址就是连接二层设备的客户端的网关
二层交换和三层交换之间只需要做trunk。
存在三层交换的时候二层的主要作用就是传递数据流。
以上，希望能对你有帮助。
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你这是把三层交换当单臂路由用了。
你配置链路聚合只不过把两个端口绑在一起，对vlan不会有什么影响。
二层交换和三层交换之间配置trunk就可以了，他们会互相交换vlan信息的。

C. 三层交换机的工作原理

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。

如果采用传统的路由器，虽然可以隔离广播，但是性能又得不到保障。而三层交换机的性能非常高，既有三层路由的功能，又具有二层交换的网络速度。二层交换是基于MAC寻址，三层交换则是转发基于第三层地址的业务流；除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由二层交换处理，提高了数据包转发的效率。

三层交换机通过使用硬件交换机构实现了IP的路由功能，其优化的路由软件使得路由过程效率提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题。因此可以说，三层交换机具有“路由器的功能、交换机的性能”。

2、连接子网少不了三层交换

同一网络上的计算机如果超过一定数量（通常在200台左右，视通信协议而定），就很可能会因为网络上大量的广播而导致网络传输效率低下。为了避免在大型交换机上进行广播所引起的广播风暴，可将其进一步划分为多个虚拟网（VLAN）。但是这样做将导致一个问题：VLAN之间的通信必须通过路由器来实现。但是传统路由器也难以胜任VLAN之间的通信任务，因为相对于局域网的网络流量来说，传统的普通路由器的路由能力太弱。

而且千兆级路由器的价格也是非常难以接受的。如果使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，就在保持性能的前提下，经济地解决了子网划分之后子网之间必须依赖路由器进行通信的问题，因此三层交换机是连接子网的理想设备。

使用三层交换机的好处：

除了优秀的性能之外，三层交换机还具有一些传统的二层交换机没有的特性，这些特性可以给校园网和城域教育网的建设带来许多好处，列举如下。

1、高可扩充性

三层交换机在连接多个子网时，子网只是与第三层交换模块建立逻辑连接，不像传统外接路由器那样需要增加端口，从而保护了用户对校园网、城域教育网的投资。并满足学校3~5年网络应用快速增长的需要。

2、高性价比

三层交换机具有连接大型网络的能力，功能基本上可以取代某些传统路由器，但是价格却接近二层交换机。现在一台百兆三层交换机的价格只有几万元，与高端的二层交换机的价格差不多。

3、内置安全机制

三层交换机可以与普通路由器一样，具有访问列表的功能，可以实现不同VLAN间的单向或双向通讯。如果在访问列表中进行设置，可以限制用户访问特定的IP地址，这样学校就可以禁止学生访问不健康的站点。

访问列表不仅可以用于禁止内部用户访问某些站点，也可以用于防止校园网、城域教育网外部的非法用户访问校园网、城域教育网内部的网络资源，从而提高网络的安全。

4、适合多媒体传输

教育网经常需要传输多媒体信息，这是教育网的一个特色。三层交换机具有QoS（服务质量）的控制功能，可以给不同的应用程序分配不同的带宽。

例如，在校园网、城域教育网中传输视频流时，就可以专门为视频传输预留一定量的专用带宽，相当于在网络中开辟了专用通道，其他的应用程序不能占用这些预留的带宽，因此能够保证视频流传输的稳定性。而普通的二层交换机就没有这种特性，因此在传输视频数据时，就会出现视频忽快忽慢的抖动现象。

另外，视频点播（VOD）也是教育网中经常使用的业务。但是由于有些视频点播系统使用广播来传输，而广播包是不能实现跨网段的，这样VOD就不能实现跨网段进行；如果采用单播形式实现VOD，虽然可以实现跨网段，但是支持的同时连接数就非常少，一般几十个连接就占用了全部带宽。而三层交换机具有组播功能，VOD的数据包以组播的形式发向各个子网，既实现了跨网段传输，又保证了VOD的性能。

5、计费功能

在高校校园网及有些地区的城域教育网中，很可能有计费的需求，因为三层交换机可以识别数据包中的IP地址信息，因此可以统计网络中计算机的数据流量，可以按流量计费，也可以统计计算机连接在网络上的时间，按时间进行计费。而普通的二层交换机就难以同时做到这两点。

D. 三层交换机位于网络拓扑结构的什么位置

不存在什么核心和汇聚。

其实，核心、汇聚等节点都包含在那两段标识为“以太网”的灰色圆管之中，至于里面用多少个交换机、二层或三层各多少，那要根据信息点来确定。

如果途中的点和实际的一致，那么用一个高性能24口交换机就可以了。分成两段很可能是地理位置上就存在距离，比如两栋楼或两个院子等等，可以理解为：各自形成一个局域网，且两个物理子网互联。互联可以是hub、交换机、路由器、vpn等等。

一、特点不同

1、核心交换机：允许终端用户接入网络，因此接入层交换机具有低成本、高端口密度的特点。

2、三层核心交换机：通过高速转发通信，提供优化可靠的骨干传输结构，使核心交换机具有更高的可靠性、性能和吞吐量。

3、汇聚层交换层：是多址层交换机的主要汇聚点。

二、功能不同

1、核心交换机：与外部网络直接连接，应用最广泛，尤其适用于一般办公室、小型机房、业务受理集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。

2、三层核心专用交换机：支持链路聚合功能，保证从分布式层交换机发送到核心层交换机的流量有足够的带宽。

3、聚合层交换层：它必须能够处理来自访问层设备的所有流量，并向核心层提供上行链路。

三、端口不同

1、核心开关：提供10M／100M／1000M自适应能力的多端口。

2、三层核心交换机：支持10000mb链接聚合。这允许相应的分布式层交换机尽可能高效地向核心层交付流量。

3、聚合层交换层：因此，与访问层交换器相比，聚合层交换器需要更高的版本性能、更少的接口和更高的交换率。

E. 路由器与三层交换机怎么实现端口聚合

与路由器间的端口聚合是三层端口的困绑，要求交换机的逻辑通道工作在三层模式下，使用no switchport 关闭二层通道。并设置IP地址。

switchA#conf t
switchA(config)#int port-channel 5 ；进入逻辑通道5
switchA(config-if)#no switchport ；定义为三层接口
switchA(config-if)#ip address 10.65.1.1 255.255.0.0 ；设置通道IP地址
switchA(config-if)#exit
switchA(config)#int range f0/1 -2 ；进入物理接口
switchA(config-if-range)#no ip address ；去掉物理接口IP
switchA(config-if-range)#channel-group 5 mode on ；设通道5手动方式
switchA(config-if-range)#no shutdown
switchA(config-if-range)#exit
switchA(config-if)#end

switchA#
router#conf t
router(config)#int port-channel 5 ；进入逻辑通道5
router(config-if)#ip address 10.65.1.2 255.255.0.0 ；设通道IP地址
router(config-if)#int f0/0 ；进入物理端口
router(config-if)#no ip address ；去掉端口IP地址
router(config-if)#no shutdown ；激活物理端口
router(config-if)#channel-group 5 ；添加到通道5
router(config-if)#int f0/1
router(config-if)#no ip address
router(config-if)#no shutdown
router(config-if)#channel-group 5
router(config-if)#end
router

F. 华为三层交换机连接服务器怎么做端口聚合

1、使用system-view命令，进入[]模式。

G. 能否在交换机上实现网络端口的汇聚

如果是三层交换机，具备动态路由功能，同时那个所谓WAN也具备动态路由功能，即支持BGP/OSPF等协议，则是可行的。
但估计这么个场景，也不会购买太高端的设备了。
我倒是建议研究一下那个路由器，看有没多出来的以太口和NAT设置项。接到小区宽带的交换机上，通过设置路由器的NAT项，可以达到交换机到三个出口（2AD,1小区宽带）的数据通道。
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艾泰840具备智能NAT、防火墙、带宽管理、IP/MAC绑定、业务管理等功能，搭载艾泰自主研发的ReOS网络操作系统后不仅安全性强，易用性好，而且性价比也非常高。电信/网通智能策略让该机轻松实现电信流量走电信、网通流量走网通，完美解决互联互通问题。此外艾泰840还提供4个WAN口，可同时接入4条上网线路，支持多线路负载均衡和线路备份功能
艾泰840拥有10/100Mbps的传输速率，其包转发率为150Mpps。该机拥有4个10/100Mbps的固定广域网接口和1个10/100Mbps固定局域网接口，支持的网络协议为IP，TCP，ARP，UDP，ICMP，NAT，反向NAT，DHCP，SNTP，触发式路由更新，TELNET，HTTP，TFTP，PPP，SNMP，PPPoE，PAP，CHAP，SYSLOG,静态路由，动态路由RIP I和RIP II，网管协议为WEB UI和CLI（命令行）双管界面，支持远程管理，远程SNMP。
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查询到那个路由器功能说明，应该是可行的。
只需，WAN口分别连接2个AD和小区网线，然后在路由器上配置NAT协议和“负载均衡和线路备份”（具体要你看看说明书）。
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根据你补充的描述场景，技术上是可行的。只是这样子，网络就搞得复杂了，而相关网管工作也会复杂，这个网管是指整体网络（指小区网络和你的小小区网络）的管理，会比较麻烦。

H. 思科三层交换机之间的链路聚合 配置命令

1、使用eNSP创建网络拓扑图，客户端口访问server有很大数据流量，为了防止web服务器正常访问受限，进行链路聚合配置。