【杂记-浅谈交换机的二层转发和三层转发】

一、二层转发

二层转发，又称数据链路层转发，主要依赖MAC地址进行数据帧的转发。当数据帧的目的MAC地址是本地网络中的一个已知的MAC地址时，交换机会根据MAC地址表将数据帧转发到正确的端口。如果目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机会向除了接收端口之外的所有端口进行广播。二层转发通常应用于同一局域网内的通信，因为它仅关注局域网内的MAC地址，不涉及跨越不同网络的路由。

二、三层转发

三层转发，又称网络层转发，主要依赖IP地址进行数据包的转发。路由器作为三层设备，负责在不同网络间转发数据包。路由器会根据IP地址和路由表确定数据包的转发路径，这可能涉及到跨越多跳的复杂路径选择。三层转发相较于二层转发，增加了路由决策的过程，因此转发速度相对较慢，但它能够实现跨网段的数据传输。

三、二层转发与三层转发的详细分析

二层转发的详细过程
1、地址学习：交换机接收到数据帧后，首先学习源MAC地址，并将其添加到MAC地址表中。
2、数据帧转发：交换机查找MAC地址表，根据目的MAC地址决定将数据帧转发到哪个端口。如果目的MAC地址在表中，则直接转发；如果不在，则进行广播。
3、地址老化：交换机定期清理长时间未使用的MAC地址表项，以保持表的简洁性。
三层转发的详细过程
1、路由查找：路由器接收到数据包后，首先查找路由表，确定数据包的转发路径。
2、ARP协议：如果数据包的目标IP地址不是路由器的直连接口IP，路由器会通过ARP协议获取下一跳的MAC地址。
3、数据包封装：路由器根据确定的路径重新封装数据包，其中源MAC地址会是路由器的出口接口MAC地址，目的MAC地址是下一跳的MAC地址。
4、数据包转发：封装后的数据包根据路由表指定的路径进行转发。
二层转发与三层转发的区别
1、二层转发：在数据链路层，根据MAC地址，在同一局域网内进行转发，转发速度较快，有老化机制且不涉及ARP协议。
2、三层转发：在网络层，根据IP地址，跨网段进行转发，转发速度较慢，无老化机制且涉及ARP协议。