レイヤ2、レイヤ3、およびレイヤ4スイッチの違いは

（1）スイッチがポートからパケットを受信すると、最初にヘッダー内の送信元MACアドレスを読み取り、マシンの送信元MACアドレスが接続されていることを認識します。どのポートがオンになっているか

（2）パケットヘッダの宛先MACアドレスを読み取り、アドレステーブルで対応するポートを検索する。

（3）宛先MACアドレスに対応するポートは、パケットをこのポートに直接コピーします。

（4）対応するポートがテーブルに見つからない場合、宛先マシンが送信元である場合、パケットはすべてのポートにブロードキャストされます。マシンが応答すると、スイッチは宛先MACアドレスがどのポートに対応するかを学習でき、次回データが送信されるときにすべてのポートをブロードキャストする必要がなくなります。このプロセスは継続的に繰り返され、ネットワーク全体のMACアドレス情報を学習することができ、レイヤ2スイッチは独自のアドレステーブルを確立して維持します。

レイヤ2スイッチの動作原理から、次の3点が推測できます。

（1）スイッチはほとんどのポートのデータを同時に交換するため、広い交換バス帯域幅が必要です。レイヤ2スイッチにN個のポートがあり、各ポートの帯域幅がMで、スイッチバスの帯域幅がN倍のMを超える場合、スイッチは回線速度スイッチングを実装できます。

（2）ポート接続マシンの学習MACアドレス、書き込みアドレステーブル、アドレステーブルサイズ（通常2つの表現：1つはBEFFER RAM用、もう1つはMACエントリ値用）、アドレステーブルサイズはスイッチのアクセス容量に影響します。

（3もう1つは、レイヤ2スイッチには一般にパケット転送専用のASIC（Application Specific Integrated Circuit）チップが含まれているため、転送速度が非常に速くなる可能性があることです。各製造元は異なるASICを使用しているため、製品のパフォーマンスに直接影響します。

上記3点は、2層目、3層目スイッチの性能を判断するための主な技術的パラメータでもありますので、機器の選択を検討する際には比較にご注意ください。

（2）ルーティングテクノロジ

ルータはOSIモデルの第3層---ネットワーク層の動作で動作します。動作モードはレイヤ2スイッチングの動作モードと同じですが、ルータは第3層で動作します。この区別によって、パケットの配信時にルーティングとスイッチングが異なる制御情報を使用する方法、および機能を実装する方法が異なります。動作原理は、ルータの中にもテーブルがあるということで、ルーティングテーブルからデータパケットが見つかったら、次のステップに進んでリンクレイヤを配置します。情報は転送されます;次にどこに行くべきかわからない場合は、パケットを破棄して送信元アドレスにメッセージを返します。

ルーティングテクノロジは基本的に2つの機能です。パケットの最適なルーティングと転送を決定することです。さまざまな情報がルーティングテーブルに書き込まれ、ルーティングアルゴリズムは宛先アドレスへの最適パスを計算してから、比較的単純な直接転送メカニズムによってデータパケットを送信します。データを受け入れる次のルータは、パケットが宛先ルータに到着するまで、同じように転送を続けます。

ルーティングテーブルを管理する方法は2つあります。一つは、ルーティング情報の一部または全部をアドバタイズするルーティング情報の更新で、ルーティング情報を互いに学習することでネットワーク全体のトポロジーを学習します。ルータは自身のリンクステート情報をブロードキャストし、お互いに学習してネットワーク全体のルーティング情報を学習し、最適な転送パスを計算しますこのタイプのルーティングプロトコルは、リンクステートルーティングプロトコルと呼ばれます。

ルーターは多くのパス計算作業を行う必要があるため、汎用プロセッサの作業能力がそのパフォーマンスのパフォーマンスを直接左右します。もちろん、ハイエンドルータはしばしば分散処理システムアーキテクチャを使用するので、この判断はまだローエンドルータに対するものです。

（3）三層交換技術

近年、三層技術の推進、耳はどこでも3層の技術を叫んで、サソリになることができます、一部の人々はこれが非常に新しいと言いますテクノロジー、3層交換はルータとレイヤ2スイッチのスタックではないと言う人もいますし、何も新しいことはありません。単純なネットワークを介したレイヤ3スイッチの動作プロセスを見てみましょう。

ネットワーキングは比較的簡単です。

IP Aを使用する機器------------------------ 3層スイッチ - ---------------------- IPデバイスBを使用する

たとえば、AはBに既知の宛先IPを送信し、その後Aが使用するとします。サブネットマスクはネットワークアドレスを取得し、宛先IPがそれ自体と同じネットワークセグメント上にあるかどうかを判断します。

同じネットワークセグメント上にあり、データ転送に必要なMACアドレスがわからない場合、AはARP要求を送信し、BはそのMACアドレスを返し、AはこのMACを使用してパケットをカプセル化してスイッチに送信します。レイヤ2スイッチングモジュールはMACアドレステーブルを検索し、データパケットを対応するポートに転送します。

宛先IPアドレスが同じネットワークセグメントにない場合、AはBと通信する必要があります。ストリームキャッシュエントリに対応するMACアドレスエントリがない場合、最初の通常のパケットがデフォルトに送信されます。ゲートウェイ、このデフォルトゲートウェイは、通常、第3層のルーティングモジュールに対応するオペレーティングシステム
に設定されているため、同じサブネットではないデータの場合、デフォルトゲートウェイは最初にMACテーブルに配置されます。 MACアドレス、次にパケットはレイヤ3モジュールによって受信され、ルーティングテーブルはBへのルートを決定するために照会され、新しいフレームヘッダーが構築されます、デフォルトゲートウェイのMACアドレスはホストBへの送信元MACアドレスです。 MACアドレスは宛先MACアドレスです。ある識別トリガメカニズムを介して、ホストＡおよびＢのＭＡＣアドレスと転送ポートとの間の対応関係が確立され、流入キャッシュエントリテーブルが記録され、後続のＡからＢのデータが直接レイヤ２スイッチングモジュールに提示される。これは通常、複数回転送される経路と呼ばれます。

以上が3層スイッチの動作プロセスの概要で、3層スイッチの特徴は次のとおりです。

ハードウェアの組み合わせによるデータの高速転送。

これは単純なレイヤ2スイッチとルータの重ね合わせではなく、レイヤ3ルーティングモジュールはレイヤ2スイッチの高速バックプレーンバスに直接重ね合わされ、従来のルータのインターフェイスレート制限を超えてしまい、レートは数十に達することがあります。ギガビット/秒バックプレーンの帯域幅を考慮すると、これらはレイヤ3スイッチパフォーマンスの2つの重要なパラメータです。