二層交換機
二層交換技術的發(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(zhuǎn)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，交換機又可以記錄這一目的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，地址表的大小(一般兩種表示方式：一為BEFFER RAM,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(zhuǎn)發(fā)的ASIC(Application specific Integrated Circuit, 專用集成電路)芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。 （網(wǎng)絡應用教程）
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。
三層交換機
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。
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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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：
1)由硬件結(jié)合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)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)。
2)簡潔的路由軟件使路由過程簡化。大部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是由二層模塊高速轉(zhuǎn)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。
四層交換機
第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，它決定傳輸不僅僅依據(jù)MAC地址(第二層網(wǎng)橋)或源/目標IP地址(第三層路由)，而且依據(jù) TCP/UDP(第四層) 應用端口號。第四層交換功能就象是虛IP,指向物理服務器。它傳輸?shù)臉I(yè)務服從的協(xié)議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協(xié)議。這些 業(yè)務在物理服務器基礎上，需要復雜的載量平衡算法。
在IP世界，業(yè)務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定，在第四層交換中的應用區(qū)間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。在第四層交換中為每個供搜尋使用的服務器組設立虛IP地址(VIP)，每組服務器支持某種應用。
在域名服務器(DNS)中存儲的每個應用服務器地址是VIP,而不是真實的服務器地址。當某用戶申請應用時，一個帶有目標服務器組的VIP連 接請求(例如一個TCP SYN包)發(fā)給服務器交換機。服務器交換機在組中選取最好的服務器，將終端地址中的VIP用實際服務器的IP取代，并將連接請求傳給服務器。這樣，同一區(qū) 間所有的包由服務器交換機進行映射，在用戶和同一服務器間進行傳輸。
交換機的層數(shù)您分清楚了嗎？以上的內(nèi)容是比較基本和詳細的，對于交換機的初識者應該可以很容易就理解了。