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1、三層交換技術(shù)解析44829橫眉冷對(duì)千夫指,俯首甘為孺子牛。晨興理荒穢,帶月荷鋤歸。千淘萬(wàn)漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金。紅雨隨心翻作浪,青山著意化為橋。同聲相應(yīng),同氣相求。三層交換技術(shù)解析作者:unknown更新時(shí)間:2005-03-22簡(jiǎn)單地說(shuō),三層交換技術(shù)就是:二層交換技術(shù)+三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。它解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后,網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴(lài)路由器進(jìn)行管理的局面,解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問(wèn)題。什么是三層交換三層交換(也稱(chēng)多層交換技術(shù),或IP交換技術(shù))是相對(duì)于傳統(tǒng)交換概念而提出的。眾所周知,傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈
2、路層進(jìn)行操作的,而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。簡(jiǎn)單地說(shuō),三層交換技術(shù)就是:二層交換技術(shù)+三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。三層交換技術(shù)的出現(xiàn),解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后,網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴(lài)路由器進(jìn)行管理的局面,解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問(wèn)題。三層交換原理一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備,是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī),但它是二者的有機(jī)結(jié)合,并不是簡(jiǎn)單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。其原理是:假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的站點(diǎn)A、B通過(guò)第三層交換機(jī)進(jìn)行通信,發(fā)送站點(diǎn)A在開(kāi)始發(fā)送時(shí),把自己的IP地址與B站的IP地址比較,判
3、斷B站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi),則進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi),如發(fā)送站A要與目的站B通信,發(fā)送站A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)封包,而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址其實(shí)是三層交換機(jī)的三層交換模塊。當(dāng)發(fā)送站A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí),如果三層交換模塊在以前的通信過(guò)程中已經(jīng)知道B站的MAC地址,則向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址。否則三層交換模塊根據(jù)路由信息向B站廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,B站得到此ARP請(qǐng)求后向三層交換模塊回復(fù)其MAC地址,三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A,同時(shí)將B站的MAC
4、地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中。從這以后,當(dāng)A向B發(fā)送的數(shù)據(jù)包便全部交給二層交換處理,信息得以高速交換。由于僅僅在路由過(guò)程中才需要三層處理,絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過(guò)二層交換轉(zhuǎn)發(fā),因此三層交換機(jī)的速度很快,接近二層交換機(jī)的速度,同時(shí)比相同路由器的價(jià)格低很多。三層交換機(jī)種類(lèi)三層交換機(jī)可以根據(jù)其處理數(shù)據(jù)的不同而分為純硬件和純軟件兩大類(lèi)。(1)純硬件的三層技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)復(fù)雜,成本高,但是速度快,性能好,帶負(fù)載能力強(qiáng)。其原理是,采用ASIC芯片,采用硬件的方式進(jìn)行路由表的查找和刷新。當(dāng)數(shù)據(jù)由端口接口芯片接收進(jìn)來(lái)以后,首先在二層交換芯片中查找相應(yīng)的目的MAC地址
5、,如果查到,就進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā),否則將數(shù)據(jù)送至三層引擎。在三層引擎中,ASIC芯片查找相應(yīng)的路由表信息,與數(shù)據(jù)的目的IP地址相比對(duì),然后發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包到目的主機(jī),得到該主機(jī)的MAC地址,將MAC地址發(fā)到二層芯片,由二層芯片轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。(2)基于軟件的三層交換機(jī)技術(shù)較簡(jiǎn)單,但速度較慢,不適合作為主干。其原理是,采用CPU用軟件的方式查找路由表。當(dāng)數(shù)據(jù)由端口接口芯片接收進(jìn)來(lái)以后,首先在二層交換芯片中查找相應(yīng)的目的MAC地址,如果查到,就進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)否則將數(shù)據(jù)送至CPU。CPU查找相應(yīng)的路由表信息,與數(shù)據(jù)的目的IP地址相比對(duì),然后發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包到目的主機(jī)得到
6、該主機(jī)的MAC地址,將MAC地址發(fā)到二層芯片,由二層芯片轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。因?yàn)榈蛢r(jià)CPU處理速度較慢,因此這種三層交換機(jī)處理速度較慢。市場(chǎng)產(chǎn)品選型近年來(lái)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為熱點(diǎn),下面以適合定位于接入層或中小規(guī)模匯聚層的第三層交換機(jī)產(chǎn)品為例,介紹一些三層交換機(jī)的具體技術(shù)。在市場(chǎng)上的主流接入第三層交換機(jī),主要有Cisco的Catalyst2948GL3、Extreme的Summit24和AlliedTelesyn的Rapier24等,這幾款三層交換機(jī)產(chǎn)品各具特色,涵蓋了三層交換機(jī)大部分應(yīng)用特性。當(dāng)然在選擇第三層交換機(jī)時(shí),用戶(hù)可根據(jù)自己的需要,判斷并選擇上述產(chǎn)品或
7、其他廠(chǎng)家的產(chǎn)品,如北電網(wǎng)絡(luò)的Passport/Acceler系列、原Cabletron的SSR系列(在Cabletron一分四后,大部分SSR三層交換機(jī)已并入Riverstone公司)、Avaya的CajunM系列、3Com的Superstack34005系列等。此外,國(guó)產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)廠(chǎng)商神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)、TCL網(wǎng)絡(luò)、上海廣電應(yīng)確信、紫光網(wǎng)聯(lián)、首信等都已推出了三層交換機(jī)產(chǎn)品。下面就其中三款產(chǎn)品進(jìn)行介紹,使您能夠較全面地了解三層交換機(jī),并針對(duì)自己的情況選擇合適的機(jī)型。CiscoCatalyst2948GL3交換機(jī)結(jié)合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)IOS提供完整解決方案,在版本12.0(10
8、)以上全面支持IOS訪(fǎng)問(wèn)控制列表ACL,配合核心Catalyst6000,可完成