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簡單地說，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)必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。銅川建網(wǎng)站公司。

什么是三層交換銅川建網(wǎng)站公司。

　　三層交換（也稱多層交換技術(shù)，或IP交換技術(shù)）是相對于傳統(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)標準模型中的第二層――數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。簡單地說，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)。銅川建網(wǎng)站公司。

　　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)必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。銅川建網(wǎng)站公司。

三層交換原理銅川建網(wǎng)站公司。

　　一個具有三層交換功能的設(shè)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(jié)合，并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機上。銅川建網(wǎng)站公司。

　　其原理是：假設(shè)兩個使用IP協(xié)議的站點A、B通過第三層交換機進行通信，發(fā)送站點A在開始發(fā)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(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，則進行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個站點不在同一子網(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地址其實是三層交換機的三層交換模塊。當發(fā)送站A對“缺省網(wǎng)關(guān)”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(jīng)知道B站的MAC地址，則向發(fā)送站A回復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ARP請求，B站得到此ARP請求后向三層交換模塊回復其MAC地址，三層交換模塊保存此地址并回復給發(fā)送站A,同時將B站的MAC地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中。從這以后，當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。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分數(shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此三層交換機的速度很快，接近二層交換機的速度，同時比相同路由器的價格低很多。銅川建網(wǎng)站公司。
 
三層交換機種類銅川建網(wǎng)站公司。

　　三層交換機可以根據(jù)其處理數(shù)據(jù)的不同而分為純硬件和純軟件兩大類。銅川建網(wǎng)站公司。

　?。?）純硬件的三層技術(shù)相對來說技術(shù)復雜，成本高，但是速度快，性能好，帶負載能力強。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式進行路由表的查找和刷新。如圖1所示。銅川建網(wǎng)站公司。
 
轉(zhuǎn)自：奈微建站網(wǎng)（www.nev.cn） 　　當數(shù)據(jù)由端口接口芯片接收進來以后，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，然后發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包到目的主機，得到該主機的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。銅川建網(wǎng)站公司。

　　（2）基于軟件的三層交換機技術(shù)較簡單，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。銅川建網(wǎng)站公司。

軟件三層交換機原理銅川建網(wǎng)站公司。

　　當數(shù)據(jù)由端口接口芯片接收進來以后，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，然后發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包到目的主機得到該主機的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。因為低價CPU處理速度較慢，因此這種三層交換機處理速度較慢。銅川建網(wǎng)站公司。
 
市場產(chǎn)品選型銅川建網(wǎng)站公司。

　　近年來寬帶IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為熱點，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產(chǎn)品為例，介紹一些三層交換機的具體技術(shù)。在市場上的主流接入第三層交換機，主要有Cisco的Catalyst 2948G-L3、Extreme的Summit24和AlliedTelesyn的Rapier24等，這幾款三層交換機產(chǎn)品各具特色，涵蓋了三層交換機大部分應(yīng)用特性。當然在選擇第三層交換機時，用戶可根據(jù)自己的需要，判斷并選擇上述產(chǎn)品或其他廠家的產(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三層交換機已并入Riverstone公司）、Avaya的Cajun M系列、3Com的Superstack3 4005系列等。此外，國產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)廠商神州數(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產(chǎn)品。下面就其中三款產(chǎn)品進行介紹，使您能夠較全面地了解三層交換機，并針對自己的情況選擇合適的機型。銅川建網(wǎng)站公司。

　　Cisco Catalyst 2948G-L3交換機結(jié)合業(yè)界標準IOS提供完整解決方案，在版本12.0(10)以上全面支持IOS訪問控制列表 ACL，配合核心Catalyst 6000，可完成端到端全面寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)（Catalyst 6000使用MSFC模塊完成其多層交換服務(wù)，并已停止使用RSM路由交換模塊，IOS版本6.1以上全面支持ACL)。銅川建網(wǎng)站公司。

　　Extreme公司三層交換產(chǎn)品解決方案，能夠提供獨特的以太網(wǎng)帶寬分配能力，切割單位為500kbps或200kbps，服務(wù)供應(yīng)商可以根據(jù)帶寬使用量收費，可實現(xiàn)音頻和視頻的固定延遲傳輸。銅川建網(wǎng)站公司。

　　AlliedTelesyn公司Rapier24三層交換機提供的PPPoE特性，豐富和完善了用戶認證計費手段，可適合多種接入網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用靈活，易于實現(xiàn)業(yè)務(wù)選擇，同時又保護目前用戶的已有投資，另可配合NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）和DHCP的Server等功能，為許多服務(wù)供應(yīng)商看好。銅川建網(wǎng)站公司。

　　總之，三層交換機從概念的提出到今天的普及應(yīng)用，雖然只歷經(jīng)了幾年的時間，但其擴展的功能也不斷結(jié)合實際應(yīng)用得到豐富。隨著ASIC硬件芯片技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用的推廣，三層交換的技術(shù)與產(chǎn)品也會得到進一步發(fā)展。銅川建網(wǎng)站公司。

局域網(wǎng)交換機技術(shù)及應(yīng)用分析轉(zhuǎn)自：奈微建站網(wǎng)（www.nev.cn）
　 當前，許多企業(yè)競相建立企業(yè)Intranet，接入Internet，實施電子商務(wù)。建立這樣一個虛擬商務(wù)平臺，需要綜合運用當今最為先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)。隨著這種趨勢的發(fā)展，作為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺的“基石”——交換機（Switch），也有了新的“定義”和活力。銅川建網(wǎng)站公司。

交換機的分類及功能銅川建網(wǎng)站公司。

   從廣義上來看，交換機分為兩種：廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機。廣域網(wǎng)交換機主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺。而局域網(wǎng)交換機則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機及網(wǎng)絡(luò)打印機等。從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環(huán)交換機等。從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度并不是完全一致的，一般來講，企業(yè)級交換機都是機架式，部門級交換機可以是機架式（插槽數(shù)較少），也可以是固定配置式，而工作組級交換機為固定配置式（功能較為簡單）。另一方面，從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機時，支持500個信息點以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機為企業(yè)級交換機，支持300個信息點以下中型企業(yè)的交換機為部門級交換機，而支持100個信息點以內(nèi)的交換機為工作組級交換機。以下若不特殊說明，所提到的交換機指的都是局域網(wǎng)交換機。銅川建網(wǎng)站公司。

   眾所周知，交換機工作在OSI參考模型的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層上，主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、錯誤校驗、幀序列以及流控。物理編址（相對應(yīng)的是網(wǎng)絡(luò)編址）定義了設(shè)備在數(shù)據(jù)鏈路層的編址方式；網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)鏈路層的說明，定義了設(shè)備的物理連接方式，如星型拓撲結(jié)構(gòu)或總線拓撲結(jié)構(gòu)等；錯誤校驗向發(fā)生傳輸錯誤的上層協(xié)議告警；數(shù)據(jù)幀序列重新整理并傳輸除序列以外的幀；流控可以延緩數(shù)據(jù)的傳輸能力，以使接收設(shè)備不會因為在某一時刻接收到了超過其處理能力的信息流而崩潰。目前交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的具有防火墻的功能，這就是第三層交換機所具有的功能。所謂的第三層交換機就是在基于協(xié)議的VLAN劃分時，增加了路由功能。銅川建網(wǎng)站公司。

交換機技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢分析銅川建網(wǎng)站公司。

   第三層交換是采用 Intranet的關(guān)鍵，它將第二層交換機和第三層路由器兩者的優(yōu)勢結(jié)合成一個靈活的解決方案，可在各個層次提供線速性能。這種集成化的結(jié)構(gòu)還引進了策略管理屬性，它不僅使第二層與第三層相互關(guān)聯(lián)起來，而且還提供流量優(yōu)先化處理、安全以及多種其它的靈活功能，如鏈路匯聚、VLAN和 Intranet的動態(tài)部署。第三層交換機分為接口層、交換層和路由層三部分。銅川建網(wǎng)站公司。

   接口層包含了所有重要的局域網(wǎng)接口：10/100M以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、FDDI和 ATM。交換層集成了多種局域網(wǎng)接口并輔之以策略管理，同時還提供鏈路匯聚、VLAN和Tagging機制。路由層提供主要的 LAN路由協(xié)議：IP、IPX和 AppleTalk，并通過策略管理，提供傳統(tǒng)路由或直通的第三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。策略管理和行政管理使網(wǎng)絡(luò)管理員能根據(jù)企業(yè)的特定需求調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。銅川建網(wǎng)站公司。

相對第三層，第二層被采用的程度決定了所謂的網(wǎng)絡(luò)控制分類，一個純第二層的解決方案，是最便宜的方案，但它在劃分子網(wǎng)和廣播限制等方面提供的控制也最少。而第三層交換機能為分類中的所有層次提供動態(tài)的集成支持。傳統(tǒng)的通用路由器與外部的交換機一起使用也能達到此目的，但是與這種解決方案相比，第三層交換機需要更少的配置，更小的空間，更少的布線，價格更便宜，并能提供更高更可靠的性能。銅川建網(wǎng)站公司。

第三層交換機基本上具有了傳統(tǒng)交換機的所有功能，以第三層交換機為準，交換機具體技術(shù)實現(xiàn)包括：銅川建網(wǎng)站公司。

1．可編程ASIC銅川建網(wǎng)站公司。

ASIC是專用于優(yōu)化第二層處理的專用集成電路，是當今聯(lián)網(wǎng)解決方案的核心，它將多項功能集成在一個芯片上，具有設(shè)計簡單、高可靠性、低電源消耗、更高的性能和成本更低等優(yōu)點。銅川建網(wǎng)站公司。

2．分布式流水線銅川建網(wǎng)站公司。

有了分布式流水線，多個分布式的轉(zhuǎn)發(fā)引擎能快速地獨立傳送數(shù)據(jù)包。銅川建網(wǎng)站公司。

在單個流水線中，多個 ASIC芯片同時處理多個幀。這種并發(fā)性和流水線可將轉(zhuǎn)發(fā)性能提高到一個新高度：在所有的端口上實現(xiàn)點播 (Unicast)、廣播 (Broadcast)和組播 (Multicast)的線速性能。銅川建網(wǎng)站公司。

3．動態(tài)可擴展的內(nèi)存銅川建網(wǎng)站公司。

對于先進的局域網(wǎng)交換產(chǎn)品，真實的性能是建立在智能化的存儲器系統(tǒng)之上的。第三層交換機將存儲器的一部分直接與轉(zhuǎn)發(fā)引擎相關(guān)聯(lián)。增加更多的接口模塊，包括各自的轉(zhuǎn)發(fā)引擎，存儲器也相應(yīng)地擴展了。并通過流水線式的 ASIC處理，動態(tài)地構(gòu)造緩存，增加了內(nèi)存的使用率，系統(tǒng)也能夠處理大的突發(fā)數(shù)據(jù)流而不丟包。銅川建網(wǎng)站公司。

4．先進的隊列機制銅川建網(wǎng)站公司。

即使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有突出性能，也會受到其所聯(lián)接網(wǎng)段上的擁擠帶來的損害。傳統(tǒng)上，通過一個端口的流量必須在只有一個輸出隊列的緩存中保存，不論它的優(yōu)先級是多大，也必須按照先進先出的方式被處理。當隊列滿的時候，任何超出的部分都將被丟棄。此外，當隊列變長時，延時也增加了。這個特點使得在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)上運行實時的事務(wù)處理及多媒體應(yīng)用變得非常困難?；谶@種原因，許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商開發(fā)了新技術(shù)，可在一個以太網(wǎng)段上提供不同的服務(wù)級別，同時提供對延時和抖動的控制。這樣就引進了每端口有不同級別隊列的機制。銅川建網(wǎng)站公司。

這種隊列能更好地區(qū)分不同的流量級別，以便將網(wǎng)絡(luò)更接近地與高性能應(yīng)用匹配。像多媒體和實時數(shù)據(jù)流這樣的數(shù)據(jù)包被放進高優(yōu)先級隊列。使用加權(quán)公平排隊算法，可以更頻繁地處理高優(yōu)先級隊列，但又不會置低優(yōu)先級隊列于不顧。傳統(tǒng)應(yīng)用的用戶不會察覺到響應(yīng)時間和吞吐量的變化，而那些使用緊急應(yīng)用的用戶則可得到及時的響應(yīng)。銅川建網(wǎng)站公司。

5．自動流量分類銅川建網(wǎng)站公司。

有些數(shù)據(jù)流比其它數(shù)據(jù)流更重要。使用自動流量分類，第三層交換機可以指示數(shù)據(jù)包流水線區(qū)分用戶指定的數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)低延時、高優(yōu)先級傳輸及避免擁塞。銅川建網(wǎng)站公司。

6．智能許可權(quán)控制銅川建網(wǎng)站公司。

第三層交換機提供多種安全機制，并使用流量分類器，管理員可以限制任何被識別的數(shù)據(jù)流，包括限制對服務(wù)器的訪問及排除無用的協(xié)議廣播。這一點是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域里的突破性進展，即提供線速防火墻。銅川建網(wǎng)站公司。

7． 動態(tài)流量監(jiān)督銅川建網(wǎng)站公司。

流量的分類、優(yōu)先化處理以及資源保留使企業(yè)網(wǎng)和 Intranet管理員能將精力集中在更重要的事情上,即傳統(tǒng)的和下一代的應(yīng)用。但有一個事情還需要去做，那就是流量監(jiān)督。流量監(jiān)督不太算是一個策略機制，因為它實際上是一個保護機制。它監(jiān)視流量和網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，并對這些情況作出動態(tài)的響應(yīng)，以保證所有的網(wǎng)絡(luò)元素（終端用戶和網(wǎng)絡(luò)本身）都置于控制之下并能最佳運行。銅川建網(wǎng)站公司。

為了在擁塞的局域網(wǎng)上進行優(yōu)先化處理，許多第三層交換機使用了IEEE 802.1p的服務(wù)級別。為了避免擁塞，高性能第三層交換機甚至采用了更先進的技術(shù)來動態(tài)地監(jiān)視輸出隊列的大小，以便發(fā)現(xiàn)一個端口是否將變得擁擠。通過控制隊列的大小和擁塞，網(wǎng)絡(luò)可以維持對延時敏感的數(shù)據(jù)流所需的極限。銅川建網(wǎng)站公司。

8．可擴展的RMON實現(xiàn)銅川建網(wǎng)站公司。

對RMON的支持已經(jīng)成為進行主動和廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理一個不可缺少的組成部分。RFC 1757定義的MIB含有物理層和MAC層的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，RFC 2021定義的 RMON 2將統(tǒng)計數(shù)據(jù)的采集擴展至網(wǎng)絡(luò)層以上。銅川建網(wǎng)站公司。

9．向量處理技術(shù)銅川建網(wǎng)站公司。

向量處理技術(shù)用來加速數(shù)據(jù)幀的處理速度。第三層交換機的體系結(jié)構(gòu)不僅在第二層之上增加了第三層的控制能力，而且還增加了多方位的多種向量控制，從而極大加強了向量處理功能。第三層交換機的向量處理有眾多的優(yōu)點：銅川建網(wǎng)站公司。

快速的幀處理速度。由于有了基于 ASIC的數(shù)據(jù)包分類、轉(zhuǎn)發(fā)和解釋技術(shù)，由軟件進行幀解碼的工作被降至最低的程度，與純軟件的設(shè)計相比，這種方法可以獲得高得多的性能。銅川建網(wǎng)站公司。

具有高度適應(yīng)性的功能控制。向量處理與可編程的ASIC相配合工作，從而能夠以最小的開銷支持未來的新標準。例如，對 IPv6的支持已經(jīng)是向量邏輯的一部分。銅川建網(wǎng)站公司。

增強的管理功能。多方位的向量處理還包括內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)管理代理及RMON等。銅川建網(wǎng)站公司。

10．多RISC處理機銅川建網(wǎng)站公司。

在高可靠性的交換機中，一個專門的高性能 RISC處理機是絕對需要的。事實上，幀處理機(FP)與向量邏輯的結(jié)合所提供的性能是無與倫比的。銅川建網(wǎng)站公司。

一個獨立的應(yīng)用處理機(AP)可輔助FP。象FP一樣，AP也是一個高性能的 RISC處理機。AP控制除幀轉(zhuǎn)發(fā)以外的所有操作：高層的橋接和路由，如生成樹和 OSPF協(xié)議，以及SNMP操作和 HTTP操作等。使用AP和FP的好處是顯而易見的，因為管理和計算方面的工作不影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)高吞吐量和低延時。銅川建網(wǎng)站公司。

通過以上的技術(shù)分析，我們不難看出，高性能、安全性、易用性、可管理性、可堆疊性、服務(wù)質(zhì)量及容錯性是當前交換機的技術(shù)特點。隨著視頻會議、實時組播、網(wǎng)絡(luò)電話、程控交換及自動呼叫轉(zhuǎn)發(fā)等表明多媒體時代到來的新一代應(yīng)用的出現(xiàn)，交換技術(shù)該向何處發(fā)展呢？有一點可以肯定的是，高帶寬、安全性、服務(wù)質(zhì)量及智能化應(yīng)該是新一代交換機所應(yīng)追求的技術(shù)方向。不過，值得一提的是，現(xiàn)在已經(jīng)有廠家正朝著交換機分布式網(wǎng)絡(luò)計算方向邁進。銅川建網(wǎng)站公司。

Web交換機銅川建網(wǎng)站公司。

Internet的發(fā)展瞬息萬變，為應(yīng)付不斷增加的負載和新的應(yīng)用需求，Web交換機應(yīng)運而生，為數(shù)據(jù)中心設(shè)備（包括Internet服務(wù)器、防火墻、高速緩沖服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)等）提供管理、路由和負載均衡傳輸。不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的是，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備注重高速完成單個幀和數(shù)據(jù)包的交換，而Web交換側(cè)重于跟蹤和處理Web會話。除了由傳統(tǒng)第二/三層交換機所提供的連接和封包路由外，Web交換機還可提供傳統(tǒng)局域網(wǎng)交換機和路由器所缺乏的完備策略，將局部和全球服務(wù)器負載均衡、存取控制、服務(wù)質(zhì)量保證（QoS）以及帶寬管理等管理能力結(jié)合起來。目前，Web交換機已由純粹的傳輸層（第四層）設(shè)備發(fā)展到具有基于內(nèi)容（第七層）的交換的智能。利用內(nèi)容或用戶分類進行Web請求重定向是Web服務(wù)器的一項功能。不過，Internet傳輸和商業(yè)的發(fā)展遠遠超過計算機處理能力的提高。把內(nèi)容分類卸到Web交換機可平衡整個網(wǎng)站的基礎(chǔ)設(shè)施，下表以Alteon公司的產(chǎn)品為例介紹 Web交換機產(chǎn)品。銅川建網(wǎng)站公司。

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