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詳細講解第三層交換技術(shù)

云知道

隨著當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量呈幾何級數(shù)爆炸式增長 ， 并且業(yè)務(wù)流模式改變?yōu)楦嗟臉I(yè)務(wù)流跨越子網(wǎng)邊界 ， 穿越路由器的業(yè)務(wù)流也大大增加 ， 傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸凸現(xiàn)出來 。第三層交換技術(shù)的出現(xiàn) ， 很好地解決了局域網(wǎng)中業(yè)務(wù)流跨網(wǎng)段引起的低轉(zhuǎn)發(fā)速率、高延時等網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題 。第三層交換設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的骨干層、匯聚層一直滲透到邊緣的接入層 。第三層交換設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中的應(yīng)用日益普及 。然而 ， 人們對第三層交換技術(shù)及其設(shè)備的理解卻存在較大差異 。一些專業(yè)雜志和科普文摘對第三層交換技術(shù)原理的不準確介紹輕易引起誤導(dǎo) 。第三層交換作為新一代局域網(wǎng)路由和交換技術(shù) ， 其產(chǎn)品在體系結(jié)構(gòu)、所實現(xiàn)的功能和性能上都有別于二層以太網(wǎng)交換機和傳統(tǒng)路由器 。本文分析第三層交換技術(shù)的基本特征、分類及實現(xiàn)原理 ， 希望能對人們進一步理解和使用第三層交換設(shè)備有所裨益 。1 第三層交換技術(shù)基本特征
第三層交換技術(shù)也稱為IP交換技術(shù) 。它將第二層交換機和第三層路由器兩者的優(yōu)勢結(jié)合成為一個有機的整體 ， 是一種利用第三層協(xié)議中的信息來加強第二層交換功能的機制 ， 是新一代局域網(wǎng)路由和交換技術(shù) 。第三層交換技術(shù)具有以當(dāng)前系統(tǒng)1/10的代價獲得傳輸性能于過去10倍的能力 。既然第三層交換機能夠代替路由器執(zhí)行傳統(tǒng)路由器的大多數(shù)功能 ， 它應(yīng)該具有路由的基本特征 。我們知道 ， 路由的核心功能主要包括數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)和路由處理兩方面 。數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)是路由器和第三層交換機最基本的功能 ， 用來在子網(wǎng)間傳送數(shù)據(jù)報文;路由處理子功能包括創(chuàng)建和維護路由表 ， 完成這一功能需要啟用路由協(xié)議如RIP或OSPF來發(fā)現(xiàn)和建立網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)視圖 ， 形成路由表 。路由處理一旦完成 ， 將數(shù)據(jù)報文發(fā)送至目的地就是報文轉(zhuǎn)發(fā)子功能的任務(wù)了 。報文轉(zhuǎn)發(fā)子功能的工作包括檢查IP報文頭、IP數(shù)據(jù)包的分片和重組、修改存活時間(TTL)參數(shù)、重新計算IP頭校驗和、MAC地址解析、IP包的數(shù)據(jù)鏈路封裝以及IP包的差錯與控制處理(ICMP)等等 。第三層交換也包括一系列非凡服務(wù)功能 ， 如數(shù)據(jù)包的格式轉(zhuǎn)換 ， 信息流優(yōu)先級別劃分 ， 用戶身份驗證及報文過濾等安全服務(wù) ， IP地址治理 ， 局域網(wǎng)協(xié)議和廣域網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換 。當(dāng)?shù)谌龑咏粨Q機僅用于局域網(wǎng)中子網(wǎng)間或VLAN間轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流時可以不執(zhí)行路由處理 ， 只作第三層業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā) ， 這種情況下設(shè)備可以不需要路由功能 。
由于傳統(tǒng)路由器是一種軟件驅(qū)動型設(shè)備 ， 所有的數(shù)據(jù)包交換、路由和非凡服務(wù)功能 ， 包括處理多種底層技術(shù)和多種第三層協(xié)議幾乎都由軟件來實現(xiàn) ， 并可通過軟件升級增強設(shè)備功能 ， 因而具有良好的擴展性和靈活性 。但它也具有配置復(fù)雜、價格高、相對較低的吞吐量和相對較高的吞吐量變化等缺點 。第三層交換技術(shù)在很大程度上彌補了傳統(tǒng)路由器這些缺點 。在設(shè)計第三層交換產(chǎn)品時通常使用下面一些方法:
·削減處理的協(xié)議數(shù) ， 經(jīng)常只對IP;
·只完成交換和路由功能 ， 限制非凡服務(wù);
·使用專用集成電路(ASIC)構(gòu)造更多功能 ， 而不是采用RSIC處理器之上的軟件運行這些功能 。
第三層交換產(chǎn)品采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計方法 ， 體系結(jié)構(gòu)具有很好的層次感 。軟件模塊和硬件模塊分工明確、配合協(xié)調(diào) ， 信息可為整個設(shè)備集中保存、完全分布或高速緩存 。例如 ， IP報文的第三層目的地址在幀中的位置是確定的 ， 地址位就可被硬件提取 ， 并由硬件完成路由計算或地址查找;另一方面 ， 路由表構(gòu)造和維護則可繼續(xù)由RSIC芯片中的軟件完成 。總之 ， 第三層交換技術(shù)及產(chǎn)品的實現(xiàn)歸功于現(xiàn)代芯片技術(shù)非凡是ASIC技術(shù)的迅速發(fā)展 。

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