国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

1  引言

    隨著信息技術的飛速發展，特別是計算機技術和網絡技術的不斷完善，人們對網絡的傳輸要求也越來越高，在競爭中以太網以其傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優勢脫穎而出成為現代企業網絡的首選，VLAN技術的出現很好地解決了網絡信息過載的問題，但是由于不同VLAN之間的通信必須依賴路由功能，而傳統的路由器由于其自身低速，復雜等局限性，很容易成為網絡的瓶頸使以太網的優勢難以發揮，第三層交換技術的出現克服了傳統路由的缺點，可以解決這個難題。

2  第三層交換技術發展的必要性

    傳統路由器的主要功能是實現路由選擇與網絡互聯，即通過一定途徑獲得子網的拓撲信息與各物理線路的網絡特性，并通過一定的路由算法得到到達各子網的最佳路徑。建立相應的路由表，從而將每個IP包跳到跳（hop to hop）傳到目的地；其次，它必須處理不同的鏈路協議。IP包途經每個路由器時，需經過排隊、協議處理和尋址選擇路由等軟件處理環節，造成延時增大。同時路由器采用共享總線方式，總的吞吐量受到限制，當用戶數量增大時，每個用戶的接入速率降低。路由器更注重對多種介質類型和多種傳輸速度的支持，而目前數據緩沖和轉換能力比線速吞吐能力和低時延更為重要。

    與路由技術相比，交換技術的好處就是速度快，當網絡規模很大時，高速、大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于現代通信網絡大都采用光纖技術，所以目前數據網絡的主要瓶頸是結點路由器。現在的第三層交換、路由交換或其他相關名詞都是這種思路的體現。雖然第三層交換最初是為了局域網而設計的，它采用目的IP地址進行交換，但是現在這種技術也已經開始在廣域網中使用。它不需要將廣播封包擴散，而是直接利用動態建立的MAC地址來通信，如IP地址、ARP等，具有多路廣播和虛擬網間基于IP和IPX等協議的路由功能。這方面功能的順利實現，主要依靠專用集成電路ASIC把傳統路由軟件處理的指令改為ASIC芯片的嵌入式指令，從而加速了對包的存儲轉發和過濾，使得高速下的線性路由和服務質量都有了很高的保證。

3  第三層交換技術的基本原理及結構框架

3.1  第三層交換技術的基本原理

    第三層交換是在網絡交換機中引入路由模塊而取代傳統路由器實現交換與路由相結合的網絡技術。它根據實際應用時的情況，靈活地在網絡第二層或者第三層進行網絡分段。具有三層交換功能的設備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結合，并不是簡單地把路由器設備的硬件及軟件疊加在局域網交換機上。

    第三層交換機的設計基于對IP路由的仔細分析，把IP路由中每個報文都必須經過的過程提取出來，這個過程是十分簡化的過程。IP路由中絕大多數報文是不包含選項的報文，因此在多數情況下處理報文IP選項的工作是多余的。不同網絡的報文長度是不同的，為了適應不同的網絡，IP要實現報文分片的功能，但是在全以太網的環境中，網絡的幀長度是固定的，因此報文分片也是一個可以省略的工作。第三層交換技術沒有采用路由器的最長地址掩碼匹配的方法，而是使用了精確地址匹配的方法處理，這樣，有利于硬件實現快速查找。它采用了使用高速緩存的方法，把最近經常使用的主機路由放到了硬件查找表中，只有在這個高速緩存中無法匹配的項目才會通過軟件去轉發。在存儲轉發過程中使用了流交換方式，在流交換中，分析第一個報文確定其是否表示了一個流或者一組具有相同源地址和目的地址的報文。如果第一個報文具有了正確的特征，則該標識流中的后續報文將擁有相同的優先權，同一流中的后續報文被交換到基于第二層的目的地址上，現在的三層交換機為了實現高速交換，都采用流交換方式，其在IP路由的處理上進行了改進，實現了簡化的IP轉發流程，利用專用的ASIC芯片實現硬件的轉發，這樣絕大多數的報文處理都可以在硬件中實現了，只有極少數報文才需要使用軟件轉發，整個系統的轉發性能能夠得以成千倍地增加，相同性能的設備在成本上也得到大幅度下降。

    每個VLAN對應一個IP網段。在二層上，VLAN之間是隔離的，這點跟二層交換機中交換引擎的功能是一模一樣的。不同IP 網段之間的訪問要跨越VLAN，要使用三層轉發引擎提供的VLAN間路由功能。在使用二層交換機和路由器的組網中，每個需要與其他IP網段通信的IP網段都需要使用一個路由器接口作為網關。而第三層轉發引擎就相當于傳統組網中的路由器，當需要與其他VLAN通信時也要在三層交換引擎上分配一個路由接口，用來做VLAN的網關。三層交換機上的這個路由接口是在三層轉發引擎和二層轉發引擎上的，是通過配置轉發芯片來實現的，與路由器的接口不同，它是不可見的。下面舉個例子來說明通信過程，假設兩個使用IP協議的站點A和B，通過第三層交換機進行通信，發送站A在開始發送時，把自己的IP地址與B站的IP地址比較，判斷B站是否與自己在同一子網內，若目的站B與發送站A在同一子網內，則進行二層的轉發，若兩個站點不在同一子網內，如發送站A要與目的站B通信，發送站A要向三層交換機的三層交換模塊發出ARP（地址解析）封包。當發送站A對三層交換模塊的IP地址廣播出一個ARP請求時，如果三層交換模塊在以前的通信過程中已經知道B站的MAC地址，則向發送站A回復B的MAC地址，否則三層交換模塊根據路由信息向B站廣播一個

熱點新聞