第三層交換技術(shù)還是比較常用的，于是我研究了一下第三層交換技術(shù)及其實際應(yīng)用，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。眾所周知，為了滿足日益增長的用戶需求以及適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)深化應(yīng)用帶來的挑戰(zhàn)，在過去的20多年里，信息網(wǎng)絡(luò)在速度和網(wǎng)段這兩個技術(shù)方向的發(fā)展日新月異。

在網(wǎng)絡(luò)速度方面，給用戶提供了更高的帶寬：局域網(wǎng)的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s乃至更高，目前千兆以太網(wǎng)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。同時FDDI和ATM技術(shù)給用戶為提高網(wǎng)絡(luò)速度提供了更多的選擇。在網(wǎng)段方面也有了質(zhì)的突破：已從早期共享介質(zhì)的局域網(wǎng)發(fā)展到目前的交換式局域網(wǎng)。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�率�？梢哉f，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的技術(shù)中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術(shù)方面已得到令人滿意的答案。

但是，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。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，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男�率較低。但同時它又作為網(wǎng)段(子網(wǎng)，虛擬網(wǎng))互連的樞紐，這就使傳統(tǒng)的路由器技術(shù)面臨嚴(yán)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，網(wǎng)絡(luò)運營商和用戶都深深感受到了傳統(tǒng)的路由器在網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸效應(yīng)，改進(jìn)傳統(tǒng)的路由技術(shù)迫在眉睫。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)的原理及發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著用戶應(yīng)用和需求在不斷的進(jìn)化和演變。80年代初期，第一代局域網(wǎng)技術(shù)開始應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部組網(wǎng)時，主要局限于主機(jī)連接、文件和打印共享，多個用戶共享10Mbit/s信道已能滿足要求。但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益擴(kuò)大，網(wǎng)上用戶越來越多，特別是用戶的應(yīng)用已轉(zhuǎn)向客戶/服務(wù)器、大流量的應(yīng)用、IntranetWeb訪問和實時音像服務(wù)時，舊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就不能勝任，其表現(xiàn)在：HUB是基于共享介質(zhì)的通信設(shè)備，它是一種第一層設(shè)備；用戶數(shù)據(jù)的碰撞檢測和出錯重發(fā)過程使傳輸?shù)男�率大大降低；橋可起到網(wǎng)段微化、減小碰撞域從而優(yōu)化局域網(wǎng)性能的目的，它是一種第二層設(shè)備，可識別MAC地址，可以作到局域網(wǎng)間信息的智能轉(zhuǎn)發(fā)，但它是對高層(第三層以上)協(xié)議透明的設(shè)備，不能有效的阻止廣播風(fēng)暴；路由器在子網(wǎng)間互聯(lián)、安全控制、廣播風(fēng)暴限制等方面起了關(guān)鍵的作用，但其復(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，人們從HUB和橋這些直接面向用戶、可獨立形成局域網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)備入手，對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了革命，其中最大的變革就是在新一代的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成中，用局域網(wǎng)交換機(jī)替代HUB，以提高網(wǎng)絡(luò)的性能。

90年代初的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成模式中，大量引入局域網(wǎng)交換機(jī)。局域網(wǎng)交換機(jī)是一種第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可理解的第二層如MAC地址等。交換機(jī)在操作過程中不斷的收集資料去建立它本身的地址表，這個表相當(dāng)簡單，主要標(biāo)明某個MAC地址是在哪個端口上被發(fā)現(xiàn)的，所以當(dāng)交換機(jī)接收到一個數(shù)據(jù)封包時，它會檢查該封包的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以決定從哪個端口發(fā)送出去。而不是象HUB那樣，任何一個發(fā)方數(shù)據(jù)都會出現(xiàn)在HUB的所有端口上(不管是否為你所需)。

局域網(wǎng)交換機(jī)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(jī)中可并行的維護(hù)幾個獨立的、互不影響的通信進(jìn)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(jìn)行傳送，其他節(jié)點是不可見的。但有一點例外，當(dāng)某一節(jié)點在網(wǎng)上發(fā)送廣播或多目廣播時，或某一節(jié)點發(fā)送了一個交換機(jī)不認(rèn)識的MAC地址封包時，交換機(jī)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。人們用一個新的名詞FlatNetwork來形容這種環(huán)境：多個交換機(jī)互連(堆疊)形成了一個大的局域網(wǎng)，但不能有效的劃分子網(wǎng)，這就使網(wǎng)絡(luò)的效率大打折扣。交換機(jī)的速度比路由器快的多，而且價格也便宜的多。不過第二層交換也暴露出弱點：對廣播風(fēng)暴、異種網(wǎng)絡(luò)互連、安全性控制等不能有效的解決。為解決這些矛盾，人們又發(fā)明了建立在交換機(jī)上的虛擬網(wǎng)技術(shù)。

事實上一個虛擬網(wǎng)就是一個廣播域。為了避免在大型交換機(jī)上進(jìn)行的廣播所引起的廣播風(fēng)暴，可將其進(jìn)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，其它虛擬網(wǎng)的成員收不到這些信息或廣播幀。采用虛擬網(wǎng)有如下優(yōu)勢：

控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴；
(2)增加網(wǎng)絡(luò)的安全性；
(3)集中化的管理控制。

這就是在局域網(wǎng)交換機(jī)上采用虛擬網(wǎng)技術(shù)的初衷，也確實解決了一些問題。但這種技術(shù)也引發(fā)出一些新的問題：隨著應(yīng)用的升級，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃/實施者可根據(jù)情況在交換式局域網(wǎng)環(huán)境下將用戶劃分在不同虛擬網(wǎng)上。但是虛擬網(wǎng)之間通信是不允許的，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：不用路由器是嫌它慢，用交換機(jī)速度快但不能解決廣播風(fēng)暴問題，在交換機(jī)中采用虛擬網(wǎng)技術(shù)可以解決廣播風(fēng)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，進(jìn)而形成了一個不可逾越的怪圈。在這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成模式中，路由器是核心。路由器所起的作用是：

網(wǎng)段微化；
(2)網(wǎng)絡(luò)擁塞的控制；
(3)網(wǎng)絡(luò)的安全控制；
(4)子網(wǎng)(虛擬網(wǎng))間互連。

采用路由器作為網(wǎng)絡(luò)的核心所產(chǎn)生的問題是增加了3層路由選擇的時間，數(shù)據(jù)的傳輸效率低，增加、移動和改變節(jié)點的復(fù)雜性有增無減。路由器價格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加子網(wǎng)/虛擬網(wǎng)的互連意味著要增加路由器端口，投資也增大。

第三層交換技術(shù)原理

從應(yīng)用上來看，Internet和Intranet的迅猛發(fā)展，跨網(wǎng)絡(luò)、跨地域的B/S計算模式得到廣泛的應(yīng)用，這一切對路由器提出更高的要求。而路由器的高費用、低性能使其成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。但由于網(wǎng)絡(luò)間互連的需求，它又是不可缺少的并處于網(wǎng)絡(luò)的核心位置。可以說，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到這個地步時，網(wǎng)絡(luò)的核心？路由器技術(shù)的革新已刻不容緩，現(xiàn)實世界的應(yīng)用為路由器技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在這種情況下，提出了第三層交換技術(shù)。