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什么是三层交换技术,三层交换机与二层交换机的应用场景详解!

第三层交换机的设计基于对IP路由的仔细分析,把IP路由中每个报文都必须经过的过程提取出来,这个过程是十分简化的过程。IP路由中绝大多数报文是不包含选项的报文,因此在多数情况下处理报文IP选项的工作是多余的。

作者:泰戈尔电子设备来源:今日头条|2018-07-19 12:16

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第三层交换机的设计基于对IP路由的仔细分析,把IP路由中每个报文都必须经过的过程提取出来,这个过程是十分简化的过程。IP路由中绝大多数报文是不包含选项的报文,因此在多数情况下处理报文IP选项的工作是多余的。不同网络的报文长度是不同的,为了适应不同的网络,IP要实现报文分片的功能,但是在全以太网的环境中,网络的帧长度是固定的,因此报文分片也是一个可以省略的工作。

第三层交换技术没有采用路由器的最长地址掩码匹配的方法,而是使用了精确地址匹配的方法处理,这样,有利于硬件的实现快速查找。它采用了使用高速缓存的方法,经常使用的主机路由放到了硬件查找表中,只有在这个高速缓存中无法匹配的项目才会通过软件去转发。在存储转发过程中使用了流交换方式,在流交换中,分析第一个报文确定其是否表示了一个流或者一组具有相同源地址和目的地址的报文。

如果第一个报文具有了正确的特征,则该标识流中的后续报文将拥有相同的优先权,同一流中的后续报文被交换到基于第二层的目的地址上,三层交换机为了实现高速交换,都采用流交换方式。其在IP路由的处理上进行了改进,实现了简化的IP转发流程,利用专用的ASIC芯片实现硬件的转发,这样绝大多数的报文处理都可以在硬件中实现了,只有极少数报文才需要使用软件转发,整个系统的转发性能能够得以成千倍地增加,相同性能的设备在成本上也得到大幅度下降。

什么是三层交换技术,三层交换机与二层交换机的应用场景详解!

二层交换机工作于OSI模型的第2层(数据链路层),故而称为二层交换机。二层交换技术是发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

(1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换,这就要求具有很宽的交换总线带宽,如果二层交换机有N个端口,每个端口的带宽是M,交换机总线带宽超过N×M,那么这交换机就可以实现线速交换;

(2) 学习端口连接的机器的MAC地址,写入地址表,地址表的大小(一般两种表示方式:一为BEFFER RAM,一为MAC表项数值),地址表大小影响交换机的接入容量;

(3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片,因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同,直接影响产品性能。

什么是三层交换技术,三层交换机与二层交换机的应用场景详解!

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机,三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现,而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能,由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术。

传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层--数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发,既可实现网络路由功能,又可根据不同网络状况做到最优网络性能。

1、由硬件结合实现数据的高速转发。

2、这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加,三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上,突破了传统路由器的接口速率限制,速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽,这些是三层交换机性能的两个重要参数。

3、简洁的路由软件使路由过程简化。

4、大部分的数据转发,除了必要的路由选择交由路由软件处理,都是又二层模块高速转发,路由软件大多都是经过处理的高效优化软件,并不是简单照搬路由器中的软件。

什么是三层交换技术,三层交换机与二层交换机的应用场景详解!

二层交换机用于小型的局域网络。在小型局域网中,广播包影响不大,二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发,加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门,地域等等因素划分成一个个小局域网,这将导致大量的网际互访,单纯的使用二层交换机不能实现网际互访;一般来说,在内网数据流量大,要求快速转发响应的网络中,如全部由三层交换机来做这个工作,会造成三层交换机负担过重,响应速度受影响,将网间的路由交由路由器去完成,充分发挥不同设备的优点,不失为一种好的组网策略,当然,前提是客户的腰包很鼓,不然就退而求其次,让三层交换机也兼为网际互连。

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】


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