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三層交換主宰局域網(wǎng)

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現(xiàn)在 ， 網(wǎng)絡(luò)業(yè)界對“三層交換”這個詞已經(jīng)不感到生疏了 ， 在中大型規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中 ， 以千兆三層交換機為核心的主流網(wǎng)絡(luò)模型已不勝枚舉 。其實 ， 三層交換從其出現(xiàn)到今天的普及應(yīng)用也不過幾年的時間 ， 計算機網(wǎng)絡(luò)加速度式的迅猛發(fā)展勢頭 ， 實在快得令人吃驚 。
一層與二層
回顧網(wǎng)絡(luò)初期 ， 開始應(yīng)用局域網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)時 ， 主要局限于主機連接、文件和打印共享 ， 多個用戶共享10Mb/s帶寬就能滿足要求 。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益擴大 ， 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已不能勝任 ， 這是因為局域網(wǎng)最早的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備是集線器,它是一層設(shè)備 ?；贑SMA/CD物理協(xié)議的用戶數(shù)據(jù)的碰撞檢測和出錯重發(fā)過程 ， 使傳輸?shù)男蚀蟠蠼档?。當時采用了二層設(shè)備網(wǎng)橋 ， 它可起到網(wǎng)段微化、減小碰撞域 ， 從而優(yōu)化局域網(wǎng)性能的目的 。但它是對高層(第三層以上)協(xié)議透明的設(shè)備 ， 不能有效阻止廣播風暴 ， 因此需要路由器 。路由器在子網(wǎng)間互連、安全控制、廣播風暴限制等方面起了要害的作用 ， 但復(fù)雜的算法、較低的數(shù)據(jù)吞吐量使其成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸 。意識到以上問題 ， 業(yè)界對網(wǎng)橋進行了改進 ， 制造出局域網(wǎng)交換機 ， 用它替代集線器 ， 以提高網(wǎng)絡(luò)的性能 。
局域網(wǎng)交換機是一種二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ， 它在操作過程中不斷收集并建立它本身的MAC地址表 ， 而且定時刷新 。它的引入使網(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 。而且用戶信息是點對點進行傳送 ， 其他節(jié)點是不可見的 。但二層交換也暴露出它的弱點：不能有效解決廣播風暴、異種網(wǎng)絡(luò)互連、安全性控制等問題 。因此 ， 產(chǎn)生了交換機上的VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術(shù) 。
三層交換與VLAN
“三層交換”概念的出現(xiàn) ， 與VLAN有著密不可分的聯(lián)系 。事實上 ， 一個虛擬網(wǎng)就是邏輯上的子網(wǎng) 。為了避免在大型交換機上進行廣播所引起的廣播風暴 ， 可將其進一步劃分為多個虛擬網(wǎng) 。在一個虛擬網(wǎng)內(nèi) ， 由一個工作站發(fā)出的信息 ， 只能發(fā)送到具有相同虛擬網(wǎng)號的其他站點 ， 而其他虛擬網(wǎng)的成員收不到這些信息或廣播幀 。
由于網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜 ， 性能要求也越來越高 ， 這就要求網(wǎng)管員能夠成功地部署VLAN ， 從而使網(wǎng)絡(luò)更加靈活而且易于治理 。以往 ， 網(wǎng)管員將3/4的時間花費在維護網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) ， 確保通信流量的優(yōu)化 ， 并處理移動和變更等工作 。通常情況下 ， 當一名用戶轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中另一個物理位置時 ， 需要重新配置網(wǎng)絡(luò) ， 甚至還有用戶的工作站需要進行大量的治理工作 。針對于此 ， VLAN的部署就是將通過減少治理網(wǎng)絡(luò)中移動與變更所需的資源 ， 從而實現(xiàn)為用戶節(jié)約大量寶貴的資源 。VLAN 技術(shù)還可以在以下要害領(lǐng)域內(nèi)為用戶提供價值：
比路由器更具有成本效益的廣播控制 ， 有效抑制廣播風暴 。
支持多媒體應(yīng)用與高效組播控制 ， 提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效利用率 。
提高網(wǎng)絡(luò)的安全性 ， 各種顯式或隱式的VLAN劃分方法提供基于策略的安全訪問機制 。
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督與治理的自動化 ， 更多的有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控 。
減少路由需要 ， 基于ASIC技術(shù) ， 大幅度提高設(shè)備的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力 。
路由器面臨挑戰(zhàn)
VLAN之間如何通信？簡單回答就是“通過路由” 。因此 ， 這種技術(shù)也引發(fā)出一些新的問題：虛擬網(wǎng)之間通信是不答應(yīng)的 ， 這也包括地址解析(ARP)封包 。要想通信 ， 就需要用路由器橋接這些虛擬網(wǎng) ， 這就是虛擬網(wǎng)的問題：用交換機速度快但不能解決廣播風暴問題 ， 在交換機中采用虛擬網(wǎng)技術(shù)可以解決廣播風暴問題 ， 但又必須放置路由器來實現(xiàn)虛擬網(wǎng)之間的互通 。在這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成模式中 ， 路由器是核心 。

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