專家告訴你什么是三層交換機(jī)，現(xiàn)在家家戶戶都有了自己的電腦，了解什么是三層交換機(jī)，那時(shí)第三層交換是基于軟件的，轉(zhuǎn)發(fā)速度很慢，后來才發(fā)展到以硬件來實(shí)現(xiàn)三層交換。

在92年，就已經(jīng)有三層交換機(jī)誕生，那么到底什么是三層交換機(jī)呢？在早期，人們想把二層交換和三層路由功能結(jié)合在一臺(tái)設(shè)備上，以減少設(shè)備數(shù)量。那時(shí)第三層交換是基于軟件的，轉(zhuǎn)發(fā)速度很慢，后來才發(fā)展到以硬件來實(shí)現(xiàn)三層交換。

從今天來看，三層交換機(jī)實(shí)質(zhì)就是一種特殊的路由器，是一種在性能上側(cè)重于交換（二層和三層），有很強(qiáng)交換能力而價(jià)格低廉的路由器。它以ASIC實(shí)現(xiàn)IP包的三層交換，其交換能力都在MPPS以上，而傳統(tǒng)的路由器一般不超過10萬包/秒（這里指的是單塊板的轉(zhuǎn)發(fā)能力，不是指采用分布式轉(zhuǎn)發(fā)情況多塊板的總的轉(zhuǎn)發(fā)能力，也不包括現(xiàn)在采用昂貴的網(wǎng)絡(luò)處理器構(gòu)成的GSR等，此外現(xiàn)在有更高速CPU推出，但也很難超過1MPPS3）。

網(wǎng)絡(luò)處理器價(jià)格高昂在于它除了三層交換部分本身比較復(fù)雜外，它還有很強(qiáng)的QOS，POLICY等功能。以IBM的Rainer處理器為例：它的硬件可管理上千個(gè)流，軟件配置不同流的帶寬，內(nèi)嵌PowerPC處理器；擁有大量的協(xié)處理器和硬件加速器，可以并行地處理數(shù)據(jù)。

而三層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)部分為了降低成本，根本不可能線速支持上千個(gè)流并有能力進(jìn)行帶寬分配。原來有人有一種觀點(diǎn)，那就是用最長匹配實(shí)現(xiàn)大路由表查找的CAM很貴，換句話說用硬件來實(shí)現(xiàn)大路由表的最長匹配搜索成本很高，從調(diào)查資料來看，這種觀點(diǎn)看來并不一定對(duì)。

路由表的搜索采用CAM實(shí)現(xiàn)成本也并不高。以KawasakiLSI公司的支持最長匹配搜索的的CAM芯片KE5BLME064為例，它支持64K的路由前綴項(xiàng)，每個(gè)ENTRY40bit寬，包搜索速度可達(dá)6.7Mpps，時(shí)延為數(shù)百個(gè)納秒，而價(jià)格不到60美元6。

當(dāng)然減少支持的路由表項(xiàng)無疑能降低成本，而且就三層交換機(jī)通常的應(yīng)用環(huán)境來看不需要太多的路由表項(xiàng)，因此一般三層交換機(jī)支持的路由表項(xiàng)比GSR要少，例如CISCO4000系列只支持到16K--32K路由表項(xiàng)，北電的ACCLER1000支持32K。

不過CISCO應(yīng)用在6500系列上的SUPERENGINES2已經(jīng)支持到128K，已經(jīng)可以和骨干網(wǎng)路由器的表項(xiàng)相當(dāng)了。CISCO設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)發(fā)引擎上支持的路由表越來越大和CISCO考慮到三層交換機(jī)往城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)上應(yīng)用有關(guān)。

總的來看，網(wǎng)絡(luò)處理器之所以貴，應(yīng)該還是貴在它的靈活性上，貴在支持QOS，POLICY，以及多種協(xié)議，尤其是有些協(xié)議還沒有完全形成標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)處理器可能只需修改軟件就可以支持（多數(shù)三層交換機(jī)就有困難，這也導(dǎo)致有很多廠家早期三層交換機(jī)與現(xiàn)在的協(xié)議不兼容），網(wǎng)絡(luò)處理器要對(duì)包內(nèi)容進(jìn)行更多的識(shí)別，更復(fù)雜的調(diào)度，為了達(dá)到線速處理。

里面常集合多個(gè)微引擎，支持多線程處理。這些也許才是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)處理器價(jià)格急劇上升的主要原因。相比起來三層交換機(jī)在這方面能力就很弱，例如CISCO6000系列只支持16個(gè)QOS隊(duì)列，4000只支持一個(gè)，5500支持兩個(gè)，而Extreme的三層引擎只支持4個(gè)隊(duì)列。

因?yàn)槭遣捎糜布?shí)現(xiàn)三層交換，所以交換速度能做到很高，但要想同時(shí)支持大量三層協(xié)議，如IP,　IPX，AppleTalk,　DECnet等等，這些協(xié)議的封包格式不一樣，用軟件實(shí)現(xiàn)起來容易，用硬件實(shí)現(xiàn)卻非常困難，用硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)議太多，只會(huì)帶來成本的急劇上升。

什么是三層交換機(jī)上一般只考慮支持較為常用的IP，IPX協(xié)議，IP多播。也有的三層交換機(jī)支持其它的，但那是用軟件實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)發(fā)速率較低，例如CISCO的CATALYST6000系列就在MSFC上用軟件實(shí)現(xiàn)AppleTalk等，轉(zhuǎn)發(fā)速率在10萬－20萬包/秒4。

什么是三層交換機(jī)現(xiàn)在主要提供以太網(wǎng)接口。以太網(wǎng)技術(shù)簡單，價(jià)格低廉，在企業(yè)網(wǎng)里應(yīng)用最為普遍，三層交換機(jī)采用以太網(wǎng)接口，能為企業(yè)網(wǎng)提供廉價(jià)而高速交換的設(shè)備，替代價(jià)格高昂而性能卻上不去的的路由器。

三層交換機(jī)的ASIC同時(shí)提供IP的二層和三層交換，把原來二層以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器的功能熔為一體，極大的降低了用戶的成本。隨著寬帶業(yè)務(wù)的興起，三層交換機(jī)的應(yīng)用范圍不斷拓展，尤其是GE和10G以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致三層交換機(jī)從企業(yè)網(wǎng)已經(jīng)逐步走向了城域網(wǎng)，而應(yīng)用范圍的拓展也促進(jìn)了其設(shè)計(jì)的革新。

例如原來在三層交換機(jī)廣泛采用的是CACHE技術(shù)，在三層交換機(jī)往城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)上應(yīng)用時(shí)，業(yè)務(wù)流無規(guī)則性越來越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兏灿性黾?，因?yàn)橐曨l語言業(yè)務(wù)的增加，QOS等也有需求，采用這種技術(shù)的弊病越來越明顯；

什么是三層交換機(jī)在向城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)上發(fā)展時(shí)要求三層交換機(jī)需要支持的協(xié)議也越來越多，如有的廠家三層交換機(jī)已經(jīng)支持OSPF,BGP，MPLS等協(xié)議，有的甚至采用可編程ASIC,支持IPV6。

三層交換機(jī)上支持的接口種類也越來越多，有的已經(jīng)支持廣域網(wǎng)口，例如CISCO6000系列就提供廣域網(wǎng)模塊flexWAN，可提供各種廣域網(wǎng)接口。如ATM，POS，幀中繼,PPP等。但這部分也是和傳統(tǒng)路由器一樣，用軟件來處理的,flexWAN上有兩個(gè)263M的RM7000處理器來處理這些廣域網(wǎng)接口協(xié)議，接口速度上不去，目前只支持到OC-3ATM或OC-3POS。

這些廣域網(wǎng)接口的適配器和CISCO7200/7500系列兼容；但可以肯定，如果你想在三層交換機(jī)上選用廣域網(wǎng)接口，那和普通路由器上的廣域網(wǎng)接口價(jià)格應(yīng)該差不多，因?yàn)樵诮涌谏喜捎玫募夹g(shù)是一樣的。但這樣一來，三層交換機(jī)導(dǎo)致了一向引以提供廣域網(wǎng)接口而作為賣點(diǎn)的諸如CISCO7000這類路由器就鮮有出路，有評(píng)論說這類路由器正在走向終結(jié)。

三層交換機(jī)一般不支持廣域網(wǎng)口還有一個(gè)原因就是因?yàn)椴煌膹V域網(wǎng)口，其MTU可能不一樣，這樣如果要達(dá)到線速轉(zhuǎn)發(fā)的話，就必須在硬件上支持分片，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)很繁瑣，目前的三層交換機(jī)都不支持分片，而交換機(jī)上全部采用以太網(wǎng)接口就不存在這一問題。

但這些廠家只是為了增強(qiáng)三層交換機(jī)的賣點(diǎn)而提供的多種廣域網(wǎng)接口和協(xié)議模塊，不能從硬件上就提供二層高速轉(zhuǎn)發(fā)，而純利用三層交換機(jī)的三層交換交換功能，不能充分發(fā)揮三層交換機(jī)的功能。

增加廣域網(wǎng)接口有個(gè)好處就是如果三層交換機(jī)需要和廣域網(wǎng)相連上internet的話，就比較靈活，不一定在出口處非加一級(jí)路由器，而目前很多廠家三層交換機(jī)對(duì)廣域網(wǎng)口不支持，結(jié)果在組網(wǎng)時(shí)上連internet都要增加一個(gè)路由器，當(dāng)然這里不完全是因?yàn)榻涌诘脑?，還有這些三層交換機(jī)支持協(xié)議有限，例如不支持BGP協(xié)議，支持的路由表項(xiàng)不足，防火墻功能不完善有關(guān)系。

三層交換機(jī)根據(jù)應(yīng)用場合分多種檔次，性能和價(jià)格都不一樣，不能一概而論。在城域網(wǎng)甚至骨干網(wǎng)上應(yīng)用的三層交換機(jī)，要求在三層交換機(jī)上增加的功能也多，性能的提高伴隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜度的增大，必然帶來價(jià)格的上升，特別高端的三層交換機(jī)實(shí)際就和GSR沒有區(qū)別了。

應(yīng)該說，如果達(dá)到這個(gè)檔次的三層交換機(jī)實(shí)際已經(jīng)不能叫三層交換機(jī)，就象JUNIPER的高端路由器一樣，它的主要部件都是以ASIC設(shè)計(jì)的，我們稱之為三層交換機(jī)也不是不可以，但它的ASIC實(shí)現(xiàn)的功能太復(fù)雜，太強(qiáng)大，價(jià)格很高昂，還是稱之為高端路由器更合適。

通常的什么是三層交換機(jī)之所以被稱為交換機(jī)就是因?yàn)樗墓δ苡邢?，主要以面向交換為目的，所以才稱之為交換機(jī)。它的設(shè)計(jì)主要以面向企業(yè)網(wǎng)和城域網(wǎng)而設(shè)計(jì)的，在這個(gè)層面上需求的數(shù)量達(dá)，對(duì)這個(gè)層面上的用戶而言，在達(dá)到滿足主要性能的前提下，成本是最重要的考慮因素，它以夠用為準(zhǔn)則，不強(qiáng)調(diào)在三層交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)過多的協(xié)議。

提供過多根本用不上的功能5。例如，在三層交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)大的QOS，支持BGP協(xié)議等，這些在絕大多數(shù)用戶那兒實(shí)際并沒有用處。在目前國內(nèi)建設(shè)城域網(wǎng)時(shí)，它實(shí)際也不一定要考慮太多QOS，目前主要還是上NTERNET。這實(shí)際也符合中國的國情，就拿視頻點(diǎn)播來說，在中國租一張碟片只需一兩塊錢甚至幾角錢，VCD機(jī)在城市用戶幾乎普及，有多少人愿意去點(diǎn)播呢？

理解三層交換機(jī)的應(yīng)用范圍和要達(dá)到低成本的要求，就能理解為什么三層交換機(jī)在Cos,　POLICY等方面功能較弱，主要提供以太網(wǎng)口，支持有限服務(wù)，有限協(xié)議，有限路由功能。三層交換機(jī)主要提供以太網(wǎng)接口，各種速率的以太網(wǎng)接口其幀格式都相似。

很容易用硬件實(shí)現(xiàn)二層的高速轉(zhuǎn)發(fā)，一般其二層轉(zhuǎn)發(fā)功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三層功能，很多三層交換機(jī)二層轉(zhuǎn)發(fā)能力都在100MPPS，而三層轉(zhuǎn)發(fā)能力只有幾個(gè)MPPS。GE和10GE以其低廉的價(jià)格，為三層交換機(jī)在廣域網(wǎng)上的應(yīng)用提供了很好的條件。什么是三層交換機(jī)在交換網(wǎng)上采用的技術(shù)和路由器都一樣，沒有什么差別。例如CISCO6500系列就采用CROSSBAR技術(shù)。