波仔
📡 第四章 理解L3交换机的性能与功能
📄 一句话概括

L3 交换机不是因为「技术更先进」出现的，是因为路由器「不够快而且太贵」。 24 口千兆线速当年要 18 台路由器，一台 L3 交换机就解决——这就是它的出生理由。

📝 本节和前面几节的关系

上一节讲原理，这一节讲它为什么会在那个时间点出现。 这一节按 1998 年的量级把账算一遍，比讲年代更有说服力。

一、1998 年的那道坎

园区网从百兆升到千兆之后，核心一下子顶不住了：24 个千兆口全部线速，就是 35.7 Mpps。

而当年的路由器还是软件转发为主，大约 2 Mpps。 所以要 18 台才够，按一台 10 万元算就是 180 万元。 而一台 24 口千兆的 L3 交换机当时约 8 万元。

除了钱，还有三个代价： 多跳几台设备（多几个故障点）、多占机柜空间、每跳都要重新查表带来的延迟。 所以 L3 交换机一出现就迅速取代了园区网核心的路由器。

二、它其实是从两头夹出来的

一头是交换机厂商往上做：交换机本来就会做二层芯片转发， 把三层查表加进同一颗芯片，就成了 L3 交换机。 这条路线的代表是「一次路由多次交换」。 另一头是路由器厂商往下做：把路由器的软件转发硬化，做成「线速路由」。 这条路线的产品今天叫「高端路由器」。

两条路线最后撞在了一起： 今天的核心交换机与高端路由器的转发能力已经接近，差别退回到「接口种类」与「服务面功能」。 这也是为什么 04.01.01 那七个维度的对照表在工程上还有用。

三、这个词今天还剩什么

「L3 交换机」这个叫法本身已经有点过时： 今天卖的「三层交换机」基本都支持 OSPF、VRF、组播，有些还能跑 BGP。 它和路由器的界线已经从「能不能路由」变成「能不能做广域网与服务面」。

而「多层交换」这个词更进一步：它原本指「二层加三层」，现在被用来指「L2 到 L4 一次查表」。 术语在扩展，但底层的思想一直是那一条—— 把决策做进芯片，让每个包只过一遍硬件。

四、这段历史给今天的三个判断

一、看设备先看「它的转发是芯片还是 CPU」，这决定了它的能力上限，比任何功能列表都重要。 二、「贵」往往不是硬件贵，是「支持的东西多」贵。所以「用不上的功能」是可以砍掉的成本。 三、架构的分界会随芯片能力上移。 十年前「必须在路由器上做的」今天交换机也能做——所以选型时不要拿五年前的常识当边界。

五、动手 Demo：1998 年的园区网核心，路由器要几台

这段按「24 口千兆线速 35.7 Mpps」与「当年路由器 2 Mpps」算需要几台， 再把路由器方案的总价与一台 L3 交换机的价格对比。

need = 24 * 1.488
dev = -(-int(need * 10) // 20)
P(u"  需要 %d 台，合计 %d 万元；L3 交换机 8 万元。" % (dev, dev * 10))

实跑输出：

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1998 年的园区网核心，路由器要几台
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**L3 交换机不是「技术更先进」，是「路由器不够快而且太贵」。**
这一节把这笔账按 1998 年的量级算一遍。

**场景**：园区网核心要接 24 个千兆口，全部线速转发。

  单个千兆口 64 字节线速 ＝ 1.488 Mpps。
  24 口合计 ＝ 35.7 Mpps。

**当年的路由器（软件转发为主）大约能跑 2 Mpps：**

  需要 35.7 ÷ 2 ＝ 18 台（向上取整）。
  按一台 10 万元算，合计 180 万元。

**而一台 24 口千兆的 L3 交换机，当时约 8 万元。**

  18 台路由器 ＝ 180 万元；1 台 L3 交换机 ＝ 8 万元。
  差 22.5 倍。

**而且路由器方案还有三个额外代价**：
**要多跳几台设备（多一层故障点）、要更多机柜空间、以及「每跳都要重新查表」带来的延迟。**
**所以 L3 交换机一出现就迅速取代了园区网核心的路由器**——
**不是因为它「能路由」，是因为它「便宜且线速」。**

「18 台 vs 1 台」这个对比是这一节的说服力所在，但要注意它是「按当年价格」算的。 今天一台路由器的 pps 已经远超当年，所以同样的账算不出同样的结论。 要看的是「关系」而不是「数字」。

「从两头夹出来」这一段值得记： 很多技术演进不是「一条路线走到底」，是「两条路线相向而行最后合并」。 所以「这东西到底算交换机还是路由器」这种问题，在工程上往往没有意义—— 有意义的是「它的端口够不够、功能够不够、线速够不够」。

最后三个判断里第二条最实用：「用不上的功能就是可以砍的成本」。 这一条能解释为什么「同端口数的设备价格能差十倍」—— 差价买的是你未必用得上的能力。

30 秒实验

  1. 算一下你的核心交换机要接多少千兆口，合计多少 Mpps。
  2. 查一下它的包转发率标称值是多少。
  3. 想一想：这台设备有哪三个功能是你从来没用过的？

常见误区

  1. 以为 L3 交换机是「更先进的设备」。它是「更便宜的方案」。
  2. 以为交换机和路由器是两条平行线。它们最后撞在了一起。
  3. 以为贵的设备一定更强。贵的部分常常是你用不上的功能。
自测三问（点开对答案） 1. L3 交换机出现的直接推动力是什么？ —— 园区网升千兆后路由器转发能力不够且成本太高。 2. 为什么说它是「从两头夹出来」的？ —— 交换机厂商把三层查表加进芯片，路由器厂商把转发硬化，两条路线最后合并。 3. 今天交换机和路由器的分界退到了哪里？ —— 退到「能不能做广域网接口与服务面功能」，不再是「能不能路由」。

下一节：这类设备长什么样子。

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