計費功能

在高校校園網(wǎng)及有些地區(qū)的城域教育網(wǎng)中，很可能有計費的需求，因為三層交換機可以識別數(shù)據(jù)包中的IP地址信息，因此可以統(tǒng)計網(wǎng)絡中計算機的數(shù)據(jù)流量，可以按流量計費，也可以統(tǒng)計計算機連接在網(wǎng)絡上的時間，按時間進行計費。而普通的二層交換機就難以同時做到這兩點。

第三層交換機，是直接根據(jù)第三層網(wǎng)絡層IP地址來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。

工作原理

使用IP的設(shè)備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設(shè)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，就將個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個缺省網(wǎng)關(guān)，這個缺省網(wǎng)關(guān)一般在操作系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)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)，在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)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(gòu)造一個新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關(guān)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(guān)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)。

交換機的三個主要功能

學習：以太網(wǎng)交換機了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

轉(zhuǎn)發(fā)/過濾：當一個數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）。

消除回路：當交換機包括一個冗余回路時，以太網(wǎng)交換機通過生成樹協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時允許存在后備路徑。

交換機的作用主要有這么兩個：

1.維護CAM（ContextAddress Memory）表，是MAC 地址和交換機端口的映射表；

2.根據(jù)CAM 來進行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機的工作

交換機的每一個端口所連接的網(wǎng)段都是一個獨立的沖突域。

交換機所連接的設(shè)備仍然在同一個廣播域內(nèi)，也就是說，交換機不隔絕廣播（例外是在配有VLAN的環(huán)境中）。

交換機依據(jù)幀頭的信息進行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡設(shè)備

交換機級聯(lián)

級聯(lián)可以定義為兩臺或兩臺以上的交換機通過一定的方式相互連接。根據(jù)需要，多臺交換機可以以多種方式進行級聯(lián)。在較大的局域網(wǎng)例如園區(qū)網(wǎng)中，多臺交換機按照性能和用途一般形成總線型、樹型或星型的級聯(lián)結(jié)構(gòu)。

城域網(wǎng)是交換機級聯(lián)的例子。目前各地電信部門已經(jīng)建成了許多市地級的寬帶 IP 城域網(wǎng)。這些寬帶城域網(wǎng)自上向下一般分為3個層次：核心層、匯聚層、接入層。

核心層一般采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，匯聚層采用1000M/100M 以太網(wǎng)技術(shù)，接入層采用100M/10M 以太網(wǎng)技術(shù)，所謂 "千兆到大樓，百兆到樓層，十兆到桌面 " 。

這種結(jié)構(gòu)的寬帶城域網(wǎng)實際上就是由各層次的許多臺交換機級聯(lián)而成的。核心交換機 ( 或路由器 ) 下連若干臺匯聚交換機，匯聚交換機下聯(lián)若干臺小區(qū)中心交換機，小區(qū)中心交換機下連若干臺樓宇交換機，樓宇交換機下連若干臺樓層 ( 或單元 ) 交換機 ( 或集線器 )。

交換機間一般是通過普通用戶端口進行級聯(lián)，有些交換機則提供了專門的級聯(lián)端口(Uplink Port) 。這兩種端口的區(qū)別僅僅在于普通端口符合 MDI 標準，而級聯(lián)端口 ( 或稱上行口 ) 符合 MDIX 標準。

由此導致了兩種方式下接線方式不同：當兩臺交換機都通過普通端口級聯(lián)時，采用交叉電纜(Crossover Cable) ；當且僅當中一臺通過級聯(lián)端口時，端口間電纜采用直通電纜 (Straight Throurh Cable)。

為了方便進行級聯(lián)，某些交換機上提供一個兩用端口，可以通過開關(guān)或管理軟件將其設(shè)置為MDI 或 MDIX 方式。更進一步，某些交換機上全部或部分端口具有 MDI/MDIX 自校準功能，可以自動區(qū)分網(wǎng)線類型，進行級聯(lián)時更加方便。