講述第三層交換機優(yōu)勢所在
與原來的交換機和路由器相比，第三層交換機的路由速度一般要快十倍或數(shù)十倍，能實現(xiàn)線速路由轉(zhuǎn)發(fā)等功能，交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨享，極大的提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男省?/P>
局域網(wǎng)交換機的引入，使得網(wǎng)絡(luò)站點間可獨享帶寬，消除了無謂的碰撞檢測和出錯重發(fā)，提高了傳輸效率，在交換機中可并行地維護幾個獨立的、互不影響的通信進程。在交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶信息只在源節(jié)點與目的節(jié)點之間進行傳送，其他節(jié)點是不可見的。
但有一點例外，當某一節(jié)點在網(wǎng)上發(fā)送廣播或組播時，或某一節(jié)點發(fā)送了一個交換機不認識的MAC 地址封包時，交換機上的所有節(jié)點都將收到這一廣播信息。整個交換環(huán)境構(gòu)成一個大的廣播域。點到點是在第二層快速、有效的交換，但廣播風暴會使網(wǎng)絡(luò)的效率大打折扣。
第三層交換機的速度實在快，比路由器快的多，而且價格便宜的多?？梢哉f，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的技術(shù)中，直接面向用戶的***層接口和第二層交換技術(shù)方面已得到令人滿意的答案。交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨享，極大的提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男省?/P>
但第二層交換也暴露出弱點：對廣播風暴、異種網(wǎng)絡(luò)互連、安全性控制等不能有效地解決。作為網(wǎng)絡(luò)核心、起到網(wǎng)間互連作用的路由器技術(shù)卻沒有質(zhì)的突破。當今絕大部分的企業(yè)網(wǎng)都已變成實施TCP/IP 協(xié)議的Web 技術(shù)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，用戶的數(shù)據(jù)往往越過本地的網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)際間傳送，因而，路由器常常不堪重負。
傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復(fù)雜，與局域網(wǎng)速度相比，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低。但同時它又作為網(wǎng)段(子網(wǎng)，VLAN)互連的樞紐，這就使傳統(tǒng)的路由器技術(shù)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著Internet/Intranet 的迅猛發(fā)展和B/S(瀏覽器/服務(wù)器)計算模式的廣泛應(yīng)用，跨地域、跨網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)急劇增長。
業(yè)界和用戶深感傳統(tǒng)的路由器在網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸效應(yīng)。改進傳統(tǒng)的路由技術(shù)迫在眉睫。一種辦法是安裝性能更強的超級路由器，然而，這樣做開銷太大，如果是建設(shè)交換網(wǎng)，這種投資顯然是不合理的。
在這種情況下，一種新的路由技術(shù)應(yīng)運而生，這就是第三層交換技術(shù)：第三層交換技術(shù)也稱為IP 交換技術(shù)、高速路由技術(shù)等。第三層交換技術(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，而第三層交換技術(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，第三層交換技術(shù)就是：第二層交換技術(shù)＋第三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。
這是一種利用第三層協(xié)議中的信息來加強第三層交換機功能的機制。一個具有第三層交換功能的設(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，并不是簡單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機上。
從硬件的實現(xiàn)上看，目前，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達幾十Gbit/s)交換數(shù)據(jù)的，在第三層交換機中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上。
這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s---100Mbit/s)。在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進行了界定，其作法是：
1 ．對于數(shù)據(jù)封包的轉(zhuǎn)發(fā)：如IP/IPX 封包的轉(zhuǎn)發(fā)，這些有規(guī)律的過程通過硬件得以高速實現(xiàn)。
2 ．對于第三層路由軟件：如路由信息的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用優(yōu)化、高效的軟件實現(xiàn)。假設(shè)兩個使用IP 協(xié)議的站點通過第三層交換機進行通信的過程，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 地址與目的站的IP 地址比較，采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定目的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)，A 廣播一個ARP 請求，B 返回其MAC 地址，A 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 地址封包轉(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"缺省網(wǎng)關(guān)"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B 的MAC 地址，則向發(fā)送站A 回復(fù)B 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(fù)其MAC 地址，第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A 。以后，當再進行A 與C 之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時，將用最終的目的站點的MAC 地址封包，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理，信息得以高速交換。
和傳統(tǒng)的路由器相比，第三層交換機的路由速度一般要快十倍或數(shù)十倍，能實現(xiàn)線速路由轉(zhuǎn)發(fā)。傳統(tǒng)路由器采用軟件來維護路由表，而第三層交換機采用ASIC （Application Specific Integrated Circuit ）硬件來維護路由表，因而能實現(xiàn)線速的路由。
【編輯推薦】
