三層交換技術及其應用

2019-11-05 01:35:15

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供稿：網友

　　摘要本文從二層交換技術到三層交換技術，從三層交換技術的產生、工作原理、實現與應用以及從數據交換技術發展趨勢等方面具體地論述了三層交換技術。
　　
　　要害詞數據交換二層交換三層交換路由技術
　　
　　1 前言
　　隨著Internet的發展，局域網和廣域網技術得到了廣泛的推廣和應用。數據交換技術從簡單的電路交換發展到二層交換，從二層交換又逐漸發展到今天較成熟的三層交換，以致發展到將來的高層交換。
　　
　　2 三層交換技術的產生
　　二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。第二層交換技術是工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對于網絡層或者高層協議來說是透明的。它不處理網絡層的ip地址，不處理高層協議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠硬件來實現的，其速度相當快，這是二層交換的一個顯著的優點。但是，它不能處理不同IP子網之間的數據交換。傳統的路由器可以處理大量的跨越IP子網的數據包，但是它的轉發效率比二層低，因此要想利用二層轉發效率高這一優點，又要處理三層IP數據包，三層交換技術就誕生了。
　　
　　3 三層交換技術的工作原理
　　第三層交換工作在OSI七層網絡模型中的第三層即網絡層，是利用第三層協議中的IP包的包頭信息來對后續數據業務流進行標記，具有同一標記的業務流的后續報文被交換到第二層數據鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路。這條通路經過第二層鏈路層。有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數據包進行拆包來判定路由，而是直接將數據包進行轉發，將數據流進行交換。
　　
　　4 三層交換技術的實現與應用實例
　　三層交換技術可以在以太網交換機和ATM交換機中實現，其實現的原理一樣，但實現的復雜程度稍有不同，封裝方式不同。
　　
　　基于不同的考慮，各公司的產品在具體的實現上略有不同，采用的芯片也有不同，有的公司采用ASIC，有的采用RISC，有的采用網絡處理器等等。當然，采用不同等級的芯片，對數據包的轉發效率，網絡流量的控制和三層交換機的整體性能是有影響的。
　　
　　在當今信息高速發展過程中，三層交換機廣泛地應用到了一些大型企業網和教育網中，尤其是ATM交換機在網絡建設中更為火爆，廣泛地深入到了網絡的骨干層、匯聚層和接入層。
　　
　　建立大容量的三層交換系統是當今網絡設備制造商的當務之急，中興通訊公司的寬帶網絡產品ZXB10系列正是基于這種考慮而研制出的，具有三層交換技術業務的ZXB10系列包括四個品種，即ZXB10-BX：寬帶核心交換機；ZXB10-AX：寬帶接入交換機； ZXB10-MX：寬帶業務復用器；ZXB10-SX：寬帶業務接入器，均屬于ATM交換機系列。
　　
　　5 數據交換技術的發展前景
　　交換技術在不斷地發展，將來要發展到什么地步，很難以定論，但可以肯定，OSI七層網絡模型的每一層是可以實現的。在2000年，國家信息產業部針對第二層和第三層相結合的技術制定出了《多協議標記交換（MPLS）總體技術要求》，這是交換技術的又一大進步。目前，學術界已經提出了從第四層到第七層的高層交換技術的概念，我們期盼成熟的高層交換機早日面世。交換技術能否超越OSI七層網絡模型？這是擺在我們面前的一個新課題。
　　
　　6 結束語
　　三層交換技術與傳統的路由技術不同，傳統的路由技術是通過一定的路由算法來選擇到達各個子網的最佳路徑，實現路由選擇和網絡互連；而三層交換技術是利用L3層中的IP數據包的包頭信息來加強L2層交換，以期解決路由技術中轉發效率較低的技術瓶頸。三層交換技術在現在的網絡建設和改造中起著越來越重要的作用，逐漸從局域網LAN進軍到了廣域網WAN。

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