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第三層交換與路由

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計算機網絡技術和應用的迅猛發展，推動了社會信息化程度的不斷提高，而信息化需求的提升又推動著新的網絡技術的涌現 。這些技術使得網絡在可擴充性、靈活性、透明性以及速率等方面都得到了很大提高 。在眾多的網絡產品中，交換機對于構建高性能的網絡起著至關重要的作用，其技術發展同樣令人矚目 ?，F在，"第三層交換"這個詞在業界已經比較流行了，在大中型網絡中，已經有了很多以千兆第三層交換機為核心的網絡 。隨著我國企業網、校園網以及寬帶網的迅速發展，第三層交換機成為新的市場增長點，它的應用也從最初網絡中心的骨干層、匯聚層一直滲透到網絡邊緣的接入層 。而該領域也不再由國外廠商獨領風騷，許多國內廠商，如TCL網絡和神州數碼網絡等都推出了各具特色的第三層交換產品 。
一、交換技術的發展
---- 計算機技術與通信技術的結合促進了計算機局域網的飛速發展，從20世紀60年代末Aloha網的出現，到90年代后期千兆交換式以太網的登臺亮相，短短的30年間，經歷了從單工到雙工、從共享到交換、從低速到高速、從簡單到復雜、從昂貴到普及、從第二層交換到多層交換的飛躍 。
---- 1．第二層交換
---- 在剛開始組建局域網時，主要局限于主機連接、文件和打印共享，多個用戶共享10Mbps帶寬就能滿足這些需求 。隨著網絡規模的日益擴大，先前的網絡系統已不能勝任，這是因為在局域網中，最早的網絡互聯設備是集線器，它是第一層（物理層）設備 。由于在這種基于CSMA/CD物理層協議的網絡中，經常發生用戶數據的沖突，并由此導致重發數據，使傳輸的效率大大降低 。當時采用了第二層（數據鏈路層）設備網橋，它起到細化網段和減小沖突域的作用，從而優化了局域網的性能 。但網橋是對高層(第三層以上)協議透明的設備，不能有效阻止廣播風暴，因此需要采用路由器 。路由器在子網間互聯、安全控制和廣播風暴限制等方面起了要害的作用，但復雜的算法、較低的數據吞吐量使其成為網絡的瓶頸 。為了解決以上問題，業界對網橋進行了改進，制造出局域網交換機，用它來替代集線器，以提高網絡的性能 。
---- 局域網交換機是一種第二層網絡設備，它在運行過程中不斷收集和建立自己的MAC地址表，并且定時刷新 。它的引入使網絡各站點之間可獨享帶寬，消除了無謂的沖突檢測和出錯重發，提高了傳輸效率，而且是點對點傳送用戶數據，其他節點是不可見的 。但第二層交換也有其弱點，包括不能有效解決廣播風暴、異種網絡互聯和安全性控制等問題 。因此，產生了交換機上的VLAN（虛擬局域網）技術 。
---- 2．第三層交換
---- 第二層交換機工作在OSI參考模型的第二層--數據鏈路層上，主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制等 。為了改進交換機的性能，又推出了第三層交換機，它在保留第二層計算機所有功能的前提上，增加了許多新的功能，如對VLAN的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至具有防火墻的功能等 。簡單來說，所謂的第三層交換機就是在基于協議的VLAN劃分時，增加了路由功能 。
---- 第三層交換機是Intranet應用的要害，它將第二層交換機和第三層路由器兩者的優勢有機而智能化地結合成一個靈活的解決方案，可在各個層次提供線速性能 。這種集成化的結構還引進了策略治理屬性，不僅使第二層與第三層相互關聯起來，而且還提供流量優先化處理、安全訪問機制以及其他多種功能 。
---- 第三層交換機分為接口層、交換層和路由層等3個部分 。接口層包含了所有重要的局域網接口，如10/100Mbps以太網、千兆以太網、FDDI和ATM等；交換層集成了多種局域網接口，并輔之以策略治理，同時還提供鏈路匯聚、VLAN和標記機制；路由層提供主要的局域網路由協議，包括IP、IPX和AppleTalk等，并通過策略治理，提供傳統路由或直通的第三層轉發技術 。策略治理和行政治理相結合，使得網絡治理員能夠根據企業的特定需求調整網絡 。

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