淺析多層交換技術

1、淺析多層交換技術淺析多層交換技術目前，網絡設計者所面臨的問題是：在日益嚴重的擁塞負荷及變化無常的擁塞情況下，既要將局域網進行有效的升級，又由于財政的緊縮而不得不維持局域網的有效運行所需的投資。面對這種情況，出現了多層交換技術。對于局域網（LAN）體系結構來說，多層交換技術結合了局域網交換技術和路由技術最優(yōu)的特征，是一個提高了性能價格比并具有良好擴充性的解決方案。LAN(局域網)中的交換技術和路由技術LAN中的交換技術是作為對共享的局域網

2、進行最有效的網段劃分的解決方案而出現的。LAN交換技術在OSI網絡模型的第二層，即數據鏈路層。LAN交換機中具有一定數量的物理端口（通常為8到128個之間）用于連結LAN網段，這些端口通過提取每個發(fā)送到交換機的數據包的源MAC（介質訪問控制）地址，得到該端口與MAC的目的地址的關系。路由器工作在OSI模型的第三層，即網絡層。路由器依照網絡層地址前綴和存于路由器內存中的路由分配表來轉發(fā)數據包，這些路由分配表通過用于在路由器之間互換可到達信

3、息的路由器協(xié)議的幫助不斷更新，所以路由器比交換機花費大，速度也慢。即使如此，路由器也有優(yōu)點：現行的IP地址機制是利于路由的，而交換機是無法實現的；另外，路由器還有過濾IP功能，安全性好，而基于交換機的局域網容易產生廣播阻塞。多層交換技術多層交換技術能夠支持各種局域網體系結構的一個集成的、完整的解決方案，將交換技術和路由技術智能化的有機地結合在一起。1、基于IP的多層交換設備以太網多層交換設備具有許多交換端口，從邏輯上可以被看成是一個附帶

4、有一個第三層轉發(fā)功能的第二層交換設備，同時它與第三層的數據轉發(fā)模塊采用高速互連。在數據通訊時，如果網上站點屬于同一子網，則采取第二層轉發(fā)方式；否則采用第三層轉發(fā)方式。比如，假設有兩臺使用IP的站點通過多層交換機及其兩側的以太網段進行通訊。發(fā)送站點在開始發(fā)送時，已知目的站的IP地址，但尚未知目的IP的MAC地址，這時需要通過ARP(地址解析協(xié)議)來確定，發(fā)送站把自己的IP地址和目的站的IP地址相比較，通過子網屏蔽來決定目的站和發(fā)信站是否屬

5、于同一子網。如果屬于同一子網，發(fā)送方將載著目的站的MAC地址的數據包到達多層交換機，只需用第二層交換的核心查找到MAC目的站就可以轉發(fā)出去。如果兩個站點不在同一子網上，發(fā)送站點就希望通過一個“缺省網關”（可看作是一個路由器）將數據包轉發(fā)出去，而網關的IP地址已經在系統(tǒng)軟件中有所設置。這個IP地址在多層交換設備中實際是指向交換機中的第三層交換功能塊。所以，當站點廣播一個對缺省網關的IP地址發(fā)出ARP請求時，多層交換機將回應出負責轉發(fā)的第三

6、層轉發(fā)模塊的MAC地址。然后，當發(fā)送站點開始傳送帶有該目的MAC地址的以太網包時，第二層交換核心將這個數據包直接發(fā)送給相對應的第三層轉發(fā)模塊。這時，第三層轉發(fā)模塊需要廣播一個ARP請求，以獲得最終目的站點的MAC地址并將其存于緩沖區(qū)中。當每一個數據包開始進行轉發(fā)時，最初的MAC目的地址（指向第三層轉發(fā)模塊）已被新的指向最終目的站點的MAC地址所替換。然后數據包被送回第二層交換核心，在那里由MAC地址表指引數據包到達正確的輸出端口。2、多

7、層IPIPX交換機前面講了多層交換機采用IP協(xié)議(Inter協(xié)議)在第二層和第三層進行通訊的情況，但目前Novell的網絡交換協(xié)議(IPX)比IP更為廣泛應用在企業(yè)LAN中，因此，我們需要有一個針對IPX的理想解決方案。IPX與IP具有不同的特點：(1)IP地址用4個字節(jié)表示，而IPX地址由10個字節(jié)組成。(2)IP子網被定義為由一族具有相同網絡或子網編號的節(jié)點組成，而一個IPX子網被定義為一個廣播域內的所有站點。這就是說，我們可以把整

8、個交換LAN定義為一個單獨的廣播域，它可以有多個IP子網，但是只能有一個IPX子網。這種情況下，在多層交換機內只需要針對IPX的第二層轉發(fā)技術來實現。然而，在實際中，統(tǒng)一IP和IPX子網劃分有利于保持廣播可控制性。由于廣播協(xié)議和IPX密切相關，SAP協(xié)議和RIP協(xié)議就較容易產生極大的廣播擁塞。解決這個問題的方案之一是把網絡分成一定數量的隔離的廣播域，其中每個域包含有一個IP子網和一個IPX子網。只有采用多層交換技術，我們才能從邏輯上而不

9、是物理上定義這些廣播域，該技術近年來以“VirtualLAN”(虛擬子網)而被廣為理解。顯然，如果我們在局域網中同時擁有IP和IPX，且選擇把一個交換式局域網分成多個分離的廣播域的方案，那就需要多層交換機具有同時支持IP和IPX的第三層轉發(fā)技術，這就是我們所說的多層IPIPX交換機。多層交換路由協(xié)議我們知道，路由器采用RIP(RoutingInfmationProtoco路由信息協(xié)議)和OSPF（OpenShtestPathFirst開

10、放最短路徑優(yōu)先協(xié)議）交換子網或網絡間信息。而多層交換機的第三層轉發(fā)功能塊需要有一個和傳統(tǒng)的路由器那樣通過路由協(xié)議標準進行常規(guī)的信息交換。實際上，在多層交換機中，有兩種不同的支持路由協(xié)議的方法。一種是采用“自我包含”的方法，每一個多層交換機中的第三層轉發(fā)功能模塊一個傳統(tǒng)的路由器一樣采用路由協(xié)議實現通訊。另一種是采用“路由服務器”的方法，網絡中有一個中央功能塊采用路由協(xié)議，負責一個或多個多層交換機，并且應用一些新的、附加的協(xié)議進行通訊，并對

11、多層交換機的路由表進行更新。多層交換機的性能局域網交換機目前已達到比較理想的性能價格比，通過把基于硬件的數據包轉發(fā)技術將數據包從一個網段轉發(fā)到另一個網段的處理，相對來說比較容易。這是因為轉發(fā)策略是基于一個簡單的MAC地址（或RIF域）查詢表，且不會改變數據包的內容。相反，路由器成本較高，且轉發(fā)效率也不盡如人意。其原因在于：(1)一個路由器中數據包轉發(fā)決策過程遠比局域網交換機復雜的多；(2)在路由器端每一個數據包必須經過數據包過濾器進行安