《网络互联技术》第10章三层交换机技术课件

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1、主讲教师：赵怀明江西工业职业技术学院第十章三层交换机基础（理论课时长：4节）【教学目的】：通过本章的学习，让学生知道三层交换机产生的根源、三层交换机的分类、为什么需要使用三层交换机替代路由器成为企业内部网管理的核心；让学生掌握三层交换机的工作原理、三层交换机与路由器功能的区别。让学生领会如何使用三层交换机组建企业内部网，如何使用三层交换机实现Vlan间数据通信。【重点难点】重点：三层交换机和路由器功能区别；使用三层交换机组建企业内部网。难点：三层交换机的工作原理第十章：三层交换机基础【教学内容】二层交换机工作原

2、理三层交换机工作原理为什么需要三层交换机三层交换机分类三层交换机与路由器功能比较分析使用三层交换机实现企业内部组网使用三层交换机实现vlan间数据通信第十章：三层交换机基础【教学方法】教学方式：多媒体教学教学方法：案例分析+视频教学通过对比分析让学生掌握二层交换机、三层交换机、路由器的工作原理，并理解功能和应用场合的不同。利用视频教学资料，使学生在任何时间和地点能重温教学内容，尽一步掌握使用三层交换机组网的关键知识。通过上机实验让学生在boson模拟器的支持下完成三层交换机组网的实际配置和应用。第十章：三层交换

3、机基础第一部分：三层交换机技术基础一、二层交换机的工作原理二层交换机工作于OSI的第二层,属数据链路层设备，它可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行数据包转发，并将数据包中的MAC地址与其对应的端口号记录在自己内部的一个MAC地址表中。（1）当交换机从某个端口收到一个数据包时，它先读取数据包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上。（2）交换机再去读取数据包头中的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找相应的端口。（3）如MAC地址表中有与这目的MAC地址对应的端口，交换机

4、把数据包直接复制到这端口上,完成数据的交换操作。（4）如果MAC地址表中不存在目的MAC地址对应的端口,交换机会将数据包复制到除源端口之外的所有接口(广播)。第一部分：三层交换机技术基础二、三层交换概念三层交换机工作在OSI的第三层--网络层，在第三层实现网络数据包的转发。它通过专用的芯片技术，使路由和交换功能同时在第三层实现。三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。三层交换机在对第一个数据流进行路由后，将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此映射表直接从二层进行

5、交换而不是再次路由，提供线速性能，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。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。第一部分：三层交换机技术基础三、三层交换技术的产生原因二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。它按照所接收到

6、数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。但是，二层交换机不能处理不同IP子网之间的数据交换。传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。第一部分：三层交换机技术基础四、路由器和三层交换机功能对比

7、分析路由器一般通过微处理器执行数据包交换(软件实现路由)，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。因此与三层交换机相比，路由器功能更为强大，像NAT、VPN等功能仍无法被完全替代。处于同一个局域网中的各子网的互联，可以用三层交换机来代替路由器，但局域网必须与公网互联以实现跨地域的网络，这时路由器就不可缺少。三层交换机现在还不能提供完整的路由选择协议，而路由器则具备同时处理多个协议的能力。当连接不同协议的网络，像以太网和令牌环的组合网络，依靠三层交换机是不可能完成网间数据传输的。除此之外，路由器还具有第四层网络管理

8、能力，这也是三层交换机所不具备的。　　所以，三层交换机并不等于路由器，也不可能完全取代路由器。第一部分：三层交换机技术基础五、三层交换机的分类三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。（1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。其工作原理如下所述：当数据由端口接