LAN多層交換技術(shù)還是比較常用的，于是我研究了一下LAN多層交換技術(shù)的未來發(fā)展方向 ，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。在過去短短的幾年里，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本性的變化：網(wǎng)橋已經(jīng)退出了歷史的舞臺，在LAN網(wǎng)中共享式以太網(wǎng)越來越少。

人們對于網(wǎng)絡(luò)的要求導致了新一代網(wǎng)絡(luò)的誕生和發(fā)展，其中LAN多層交換技術(shù) 可以說是新的網(wǎng)絡(luò)時代的核心。LAN多層交換技術(shù)具備強大的尋址能力和出色的穩(wěn)定性，為需要高帶寬的應(yīng)用程序提供了解決辦法，同時也解決了網(wǎng)絡(luò)智能化問題，它極大地促進了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。毫無疑問，LAN多層交換技術(shù)已經(jīng)成為一項重要的技術(shù) ，并在今天廣泛的流行起來。 
 
LAN多層交換技術(shù)概述 
 
在LAN網(wǎng)中使用交換的目的是為了提高網(wǎng)絡(luò)的性能，減少網(wǎng)絡(luò)的阻塞，同時，LAN多層交換技術(shù)能夠加快數(shù)據(jù)的移動速度，極大地降低了傳統(tǒng)以太網(wǎng)中由于采用CSMA/CD協(xié)議而產(chǎn)生沖突的可能性，因而在一定程度上消除了網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。LAN交換機的內(nèi)在功能類似于網(wǎng)橋，通過跟蹤每一個端口發(fā)來的幀的源地址，檢查幀的目的地址來選擇路由。LAN交換機每一端口能夠存儲的地址數(shù)量決定了它支持的工作站和支持擁有許多工作站的局域網(wǎng)段的能力。若交換機每一端口只能支持一個地址，它相當于端口交換設(shè)備；若每一端口支持多個地址，它相當于段交換設(shè)備。除了按交換方法外，LAN交換機還可以分為“直接通過”和“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”。

直接通過技術(shù)就是在LAN交換機讀到幀的目的地址后，直接在源端口和目的端口之間進行交叉連接。這種交換具有最小的延時和等待時間。相應(yīng)地，存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換把全部的幀存在存儲器里，并對幀進行差錯控制，若對某一幀的循環(huán)冗余校驗不符，則丟棄該幀。存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)需要將幀從低速局域網(wǎng)中移到高速局域網(wǎng)中，因為必須將全部的幀存儲起來，所以這種交換方法必然帶來較小程度的時延。另外，LAN交換機還能同時支持FDDI、快速以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)和ATM（從嚴格意義上講，ATM不完全屬于第二層），可以更進一步提高帶寬，提高交換機的吞吐量，這些支持多協(xié)議的LAN交換機能夠?qū)碜砸环N第二層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪环N網(wǎng)絡(luò)中。圖1所示為LAN交換機的應(yīng)用，LAN交換機通過將兩個服務(wù)器連接到兩個單獨的端口，可以在工作站和服務(wù)器之間同地提供兩路連接。
　
通常LAN交換機可以分成兩種類型：骨干網(wǎng)交換機和工作組交換機。其中骨干網(wǎng)交換機（backbone switch）是網(wǎng)絡(luò)核心使用的高端交換機。它獲得的數(shù)據(jù)來自Hub和工作組交換機，它提供這些設(shè)備的互連。骨干網(wǎng)交換機通?？梢圆迦氚鞣N網(wǎng)絡(luò)選項卡，這些卡支持的網(wǎng)絡(luò)類型有：FDDI、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和ATM。骨干網(wǎng)交換機通常連接一種或多種高速網(wǎng)絡(luò)。工作組交換機屬于低端設(shè)備，它通過共享技術(shù)連接多個共享網(wǎng)段。工作組交換機通常用于連接PC或低流量的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。有12個端口的以太網(wǎng)交換機是一種典型的交換機，它提供1.2Gbit/s的帶寬，可以看作12個分離的以太網(wǎng)段。一般情況下，工作組交換機要與FDDI或快速以太網(wǎng)等高速骨干網(wǎng)連接。 
 
第三層交換技術(shù)的工作原理 
 
傳統(tǒng)的路由器需要對每個路由的包進行大量的處理，由于傳統(tǒng)的路由器能夠支持多種協(xié)議，它們是通過軟件來實現(xiàn)的，因此基于軟件的執(zhí)行速度比基于硬件的要慢，使得路由器成為網(wǎng)絡(luò)性能的瓶頸。為了解決路由器的通信瓶頸問題，出現(xiàn)了第三層交換。第三層交換改善了路由器的性能，使網(wǎng)絡(luò)具有更高的智能性。第三層交換的運行方式類似于LAN交換機，不同的只是它是基于IP地址而不是MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的。
 
假設(shè)兩個使用IP協(xié)議的站點通過第三層交換機，通信的過程：發(fā)送站點A在開始發(fā)送時，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）來確定目的站的MAC地址。發(fā)送站把自己的IP地址與目的的站的IP地址比較，采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，站點A廣播一個ARP請求，B站返回其MAC地址，A站得到目的站點B的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封裝包后轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。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C通信，發(fā)送站A要向“缺省路徑”發(fā)出ARP封裝包，而“缺省路徑”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個IP地址實際上對應(yīng)第三層交換機的第三層交換模塊。所以當發(fā)送站A對“缺省路徑”的IP地址廣播出一個ARP請求時，若第三層交換模塊在以往的通信過程中已得到目的站C的MAC地址，則向發(fā)送站A回復目的站C的MAC地址；否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的站廣播一個ARP請求，目的站C得到此ARP請求后，向第三層交換模塊回復其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復發(fā)送站A。以后，當再進行站點A與站點C之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時，將用最終的目的站點C的MAC地址封裝包，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理，因此信息得到高速交換。

第三層交換技術(shù)的體系結(jié)構(gòu) 
 
第三層交換機又稱為路由交換機，第三層交換可以看作是一個模型，它涉及ISO參考模型的第二層和第三層。作為交換機，它具有同第二層相同的屬性，同時又將第二層交換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，因而具備某些路由性能。這種集成經(jīng)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，而且還提供通信流量的優(yōu)先化處理、安全以及多種其他的靈活功能，如trunking,VPN和Intranet的動態(tài)部署。圖2列出了第三層交換機的組成部分。
　
接口層包含了所有重要的局域網(wǎng)接口：10/100Mbit/s以太網(wǎng)，吉比特以太網(wǎng)，F(xiàn)DDI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trunking,VLAN和標簽機制。路由層提供主要的LAN路由協(xié)議：IP,IPX和AppleT，并通過策略管理，提供傳統(tǒng)的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)（或部門）的特定需求來調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。相對于第三層來說，第二層被采用的程度決定了所謂的網(wǎng)絡(luò)控制分類，如圖3所示。一個純第二層的解決方法案，即圖中所示的“處處變換”，它在劃分子網(wǎng)和廣播限制等方面提供的控制最少。而第三層交換機能為分類中的所有層次提供動態(tài)的、集成的支持。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，第三層交換機只需要更少的配置，更少的布線，價格更便宜，并能提供更高的網(wǎng)絡(luò)性能。
　
第三層交換技術(shù)的演變 
 
隨著硬件和軟件的不斷升級，第三層交換技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了“三代”的變化。第一代交換機是基于分立的電子元件和原語式的軟件框架的混合體。軟件的功能運行在一個有固定內(nèi)存的處理機上。隨著管理支持和協(xié)議功能的改善，軟件的功能也不斷增加。當用戶的日常業(yè)務(wù)更加依賴于網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的流量增多時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便成了瓶頸。雖然處理機和存儲器變得越來越快和有效，但通信流量的增加更為迅速。解決問題的第一步是簡化網(wǎng)絡(luò)層：用交換機取代路由器，以減低處理數(shù)據(jù)包的開銷并顯著地提高事務(wù)處理速度。引進一種專用于優(yōu)化第二層處理的專用集成電路（ASIC），使性能提高了10倍，并降低了系統(tǒng)的整體費用。圖4示出了第一代的體系結(jié)構(gòu)。
　
第三代交換技術(shù)并不是僅僅建立在第二代的進展上，而是采用ASIC+RISC技術(shù)，為第三層路由、組播及用戶可選的策略（policy）等方面提供了線速性能，總的數(shù)據(jù)吞吐量可以達到超過每秒幾百萬個包。由于使用了基于策略的服務(wù)機制，可以支持QOS，通過FIRE引入分布式數(shù)據(jù)包處理（DDP），可以將數(shù)據(jù)包快速而獨立地傳送過系統(tǒng)，同時使用動態(tài)分類的PACE技術(shù)和RSVP，使第二層與第三層的性能靈活地結(jié)合起來。在第三層交換機中，通過內(nèi)置一個處理機將ASIC的能力，如增加對IPV6的支持，并不需要硬件升級或犧牲系統(tǒng)的性能。第三代第三層交換機可以支持多媒體網(wǎng)絡(luò)通信，能更有效地減少延時并能確保安全。由于交換機、Hub和網(wǎng)卡采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境，使交換機在以太網(wǎng)環(huán)境下支持圖像傳輸。圖5示出第二、三代的體系結(jié)構(gòu)。 
 
LAN多層交換技術(shù)發(fā)展展望 
 
隨著LAN多層交換技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了第四層交換，它擴展了第三層和第二層交換，能夠支持更細粒度的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，以及對通信流的優(yōu)先權(quán)劃分。第四層交換是一種基于策略的路由，它位于ISO參考模型的第四層，使用的是第四層信息，根據(jù)第四層信息，例如對于TCP/UDP中數(shù)據(jù)包的端口號進行交換。它允許根據(jù)應(yīng)用程序劃分通信數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)，能夠根據(jù)某種特定應(yīng)用程度的通信量，將一定量的帶寬用于重要的應(yīng)用程序。從某種意義上講，第四層交換提供了在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)服務(wù)等級（COS）的方法。這樣對于一個Intranet來說，它可以減少WWW或FTP的通信量，而給E-MAIL或Telent通信量設(shè)置更高的優(yōu)先權(quán)。第三、第四層交換是基于加速路由的處理過程，目前，基于流或標簽的路由處理技術(shù)也相繼問世，如3Com推出的快速IP和NHRP交換機、Alcatel推出的MPLS多協(xié)議標記交換機等。多層交換有助于實現(xiàn)LAN和WAN的橋接，隨著信息全球化的發(fā)展趨勢，LAN和WAN的邊界變得越來越模糊，多層交換技術(shù)為未來可擴展的解決方案奠定了堅實的基礎(chǔ)。