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三層交換技術(shù)及其應(yīng)用

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摘 要 本文從二層交換技術(shù)到三層交換技術(shù)，從三層交換技術(shù)的產(chǎn)生、工作原理、實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用以及從數(shù)據(jù)交換技術(shù)發(fā)展趨勢等方面具體地論述了三層交換技術(shù) 。
要害詞 數(shù)據(jù)交換 二層交換 三層交換 路由技術(shù)
1 前言
隨著Internet的發(fā)展，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用 。數(shù)據(jù)交換技術(shù)從簡單的電路交換發(fā)展到二層交換，從二層交換又逐漸發(fā)展到今天較成熟的三層交換，以致發(fā)展到將來的高層交換 。
2 三層交換技術(shù)的產(chǎn)生
二層交換技術(shù)從網(wǎng)橋發(fā)展到VLAN（虛擬局域網(wǎng)），在局域網(wǎng)建設(shè)和改造中得到了廣泛的應(yīng)用 。第二層交換技術(shù)是工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層 。它按照所接收到數(shù)據(jù)包的目的MAC地址來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層或者高層協(xié)議來說是透明的 。它不處理網(wǎng)絡(luò)層的IP地址，不處理高層協(xié)議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數(shù)據(jù)包的物理地址即MAC地址，數(shù)據(jù)交換是靠硬件來實(shí)現(xiàn)的，其速度相當(dāng)快，這是二層交換的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn) 。但是，它不能處理不同IP子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換 。傳統(tǒng)的路由器可以處理大量的跨越IP子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，但是它的轉(zhuǎn)發(fā)效率比二層低，因此要想利用二層轉(zhuǎn)發(fā)效率高這一優(yōu)點(diǎn)，又要處理三層IP數(shù)據(jù)包，三層交換技術(shù)就誕生了 。
3 三層交換技術(shù)的工作原理
第三層交換工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層即網(wǎng)絡(luò)層，是利用第三層協(xié)議中的IP包的包頭信息來對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流進(jìn)行標(biāo)記，具有同一標(biāo)記的業(yè)務(wù)流的后續(xù)報(bào)文被交換到第二層數(shù)據(jù)鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路 。這條通路經(jīng)過第二層鏈路層 。有了這條通路，三層交換機(jī)就沒有必要每次將接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包來判定路由，而是直接將數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)流進(jìn)行交換 。
4 三層交換技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用實(shí)例
三層交換技術(shù)可以在以太網(wǎng)交換機(jī)和ATM交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)的原理一樣，但實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度稍有不同，封裝方式不同 。
基于不同的考慮，各公司的產(chǎn)品在具體的實(shí)現(xiàn)上略有不同，采用的芯片也有不同，有的公司采用ASIC，有的采用RISC，有的采用網(wǎng)絡(luò)處理器等等 。當(dāng)然，采用不同等級(jí)的芯片，對(duì)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率，網(wǎng)絡(luò)流量的控制和三層交換機(jī)的整體性能是有影響的 。
在當(dāng)今信息高速發(fā)展過程中，三層交換機(jī)廣泛地應(yīng)用到了一些大型企業(yè)網(wǎng)和教育網(wǎng)中，尤其是ATM交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中更為火爆，廣泛地深入到了網(wǎng)絡(luò)的骨干層、匯聚層和接入層 。
建立大容量的三層交換系統(tǒng)是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的當(dāng)務(wù)之急，中興通訊公司的寬帶網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品ZXB10系列正是基于這種考慮而研制出的，具有三層交換技術(shù)業(yè)務(wù)的ZXB10系列包括四個(gè)品種，即ZXB10-BX：寬帶核心交換機(jī)；ZXB10-AX： 寬帶接入交換機(jī)； ZXB10-MX： 寬帶業(yè)務(wù)復(fù)用器；ZXB10-SX：寬帶業(yè)務(wù)接入器，均屬于ATM交換機(jī)系列 。
5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展前景
交換技術(shù)在不斷地發(fā)展，將來要發(fā)展到什么地步，很難以定論，但可以肯定，OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型的每一層是可以實(shí)現(xiàn)的 。在2000年，國家信息產(chǎn)業(yè)部針對(duì)第二層和第三層相結(jié)合的技術(shù)制定出了《多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）總體技術(shù)要求》，這是交換技術(shù)的又一大進(jìn)步 。目前，學(xué)術(shù)界已經(jīng)提出了從第四層到第七層的高層交換技術(shù)的概念，我們期盼成熟的高層交換機(jī)早日面世 。交換技術(shù)能否超越OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型？這是擺在我們面前的一個(gè)新課題 。
6 結(jié)束語
三層交換技術(shù)與傳統(tǒng)的路由技術(shù)不同，傳統(tǒng)的路由技術(shù)是通過一定的路由算法來選擇到達(dá)各個(gè)子網(wǎng)的最佳路徑，實(shí)現(xiàn)路由選擇和網(wǎng)絡(luò)互連；而三層交換技術(shù)是利用L3層中的IP數(shù)據(jù)包的包頭信息來加強(qiáng)L2層交換，以期解決路由技術(shù)中轉(zhuǎn)發(fā)效率較低的技術(shù)瓶頸 。三層交換技術(shù)在現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造中起著越來越重要的作用，逐漸從局域網(wǎng)LAN進(jìn)軍到了廣域網(wǎng)WAN 。

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