通信工程师考试三层交换机的功能模型

4.3 三层交换机的功能模型

为了便于大家对三层交换机有一个感性的了解，我们以下图来说明。

三层交换机功能模型

图中，右边是一个三层交换机，其实现的功能等同于左边一个VLAN二层交换机和路由器组成的网络。也就是说，三层交换机把支持VLAN的二层交换机和路由器的功能集成在一起了，既有二层交换功能，也有三层路由功能。因此，三层交换机也称为路由交换机。一般来说，三层交换机的功能分别通过二层VLAN转发引擎和三层转发引擎两个部分来实现：二层VLAN引擎与支持VLAN的二层交换机的二层转发引擎是相同的，是用硬件支持多个VLAN的二层转发；三层转发引擎使用硬件ASIC技术实现高速的IP转发。三层交换机对应到IP网络模型中，每个VLAN对应一个IP网段，三层交换机中的三层转发引擎在各个网段（VLAN）间转发报文，实现VLAN之间的互通，因此三层交换机的路由功能通常叫做VLAN间路由（Inter-VLAN Routing）

对应于二层交换引擎，三层交换机的如下图所示：

三层交换引擎

在二层上，VLAN之间是隔离的，VLAN内主机可以互通，这一点跟二层交换机中的交换引擎的功能一模一样。一般来说，三层交换机的每个VLAN对应一个网段，不同的IP网段之间的访问要跨越VLAN，要使用三层交换引擎提供的VLAN间路由功能（相当于路由器）。 在使用二层交换机和路由器的组网中，每个需要与其它IP网段（VLAN）通信的IP网段（VLAN）都需要使用一个路由器接口做网关。三层交换机的应用也同样符合IP的组网模型，三层转发引擎就相当于传统组网中的路由器的功能，当需要与其他VLAN通信的时候也要为之在三层交换引擎上分配一个路由接口，用来做VLAN内主机的网关。三层交换机上的这个路由接口是通过配置转发芯片来实现的，与路由器的接口不同，这个接口不是直观可见的。给VLAN指定路由接口的操作，实际上就是为VLAN指定一个IP地址、子网掩码和MAC地址，MAC地址是由设备制造过程中分配的，在配置过程中由交换机自动配置。

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