Vlan及第三層交換

2019-11-05 01:36:49

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供稿：網友

　　　　在一個大型或超大型網絡中建立虛網（VLAN），主要有兩個既基本又重要的優點。
　　　　第一個優點是：需要遏制機構范圍內的廣播和組廣播，進行跨園區的帶寬和性能治理。假如不治理（或限制）這些工作組的整個范圍，網絡治理員將冒著在用戶間沒有或少有廣播防火墻情況下，建立大型平面網絡拓撲結構的風險。長久以來，大部分網絡設計者和治理員都從實踐中得知第二層平面網絡的擴展性不好。而且各站點發送數據包之前都要廣播查詢所要到達目的地的MAC地址，同時，由于大量應用層軟件需要廣播傳送某些數據包，而這些數據廣播包只須發向某一組用戶，此時假如沒有VLAN，這些數據包會很快占用整個網絡大量的資源，使得正常數據包無法搶得正常帶寬，嚴重影響到網絡效率及性能。VLAN是控制廣播發送的有效技術。它的采用可以減少對最終用戶站點、網絡服務器以及用于處理要害任務數據的背板重要部分的影響。
　　　　VLAN的第二個優點是：網絡變更造成的治理任務大大縮減，即治理員可以減少在整個網絡上添加用戶移動和改變用戶物理位置的工作量，這個性能也是多數廠商經常討論的話題，尤其是在多網絡服務器或多網絡操作系統的情況下，用戶需要多種用途的網絡操作，這種變更就顯得尤為重要。
　　
　　
　　
　　　　假如VLAN- A及VLAN-B、VLAN-C要正常通訊，必須在"隔離"層上增加路由器，這是VLAN之間轉換通信的唯一辦法。以前的解決方案中往往是在網絡主干上增加路由服務器或專用路由器的方法來實現。
　　
　　　　　假如VLAN-A與VLAN-B要通訊，必須增加諸如NetBuilder II路由器。從某種角度來講，A站點要與B站通訊，其數據包必須經過A－>Switch1000->Switch3000->NetBuilder II轉換網絡原地址再從NetBuilder II->Switch3000->Switch1000->B站點。
　　　　從另一個角度來講，假如沒有第三層交換的VLAN，其單個虛網的網絡范圍也受到限制（主要是高層網絡協議的制約，也受到廣播風暴的制約）。比如以TCP/ip為例，一個C類地址最多只能有254臺主機，B類地址的主機數當然要多得多，但如在B類地址上不用掩碼進行子網分段或不將如此多的主機劃分VLAN，那任何一個站的廣播包將沖擊到每臺主機，占用極大的網絡帶寬，將嚴重地影響網絡效率。這一點對大型網絡來講是非常危險的。但要將這些主機劃分小組VLAN后，VLAN之間的通訊就應該需路由或要第三層交換。一種正?？尚械淖鞣ㄊ菍LAN的大小根據實際工作需要（如按部門，業務關系）及網絡性能需要制定，并讓每個虛擬網代表一個單獨的網絡層子網（用相應的Netmask掩碼）。這種配置對于產生邏輯防火墻是必須的。而VLAN之間的通訊，可采用路由器來協助
　　　　早期的VLAN間通信是利用外部路由器來完成的，但外部路由器的主要用途是連接廣域網，其內部交換性能在設計上并沒有作專門重點的考慮，所以VLAN之間的通訊的延遲是比較大的。而且交換能力強大的外部路由器價格非常昂貴，以CISCO7500高檔路由器為例，其速度是2,100,000 PPS，它可以勝任VLAN之間線速交換（100M網絡的速度大約為1,450,000 PPS），但CISC7500的價格也是驚人的（大約＄55,000）。正是因為此種原因，很多廠商直接在交換機內集成了路由器功能（第三層交換），并且可以在第三層以線速轉發數據包。由于它的設計目的是為局域網服務的，故大量的廣域服務機制（包括軟、硬件）沒集成于內，因而成本較低。許多生產商制造的具有第三層交換的交換機僅交換IP包，沒有交換多協議的能力，但3COM公司的Corebuilder 3500具有多協議交換的能力（包括IPX、Appletalk等）。
　　　　VLAN的協議規定在802.1q中，到目前為止，該規定只提到基于端口的VLAN，未提及基于協議的VLAN（按協議類別分組）或基于MAC的VLAN（按端點地址分組）。
　　　　3COM公司的Corebuilder 9000定義了三種形式的VLAN：
　　　　基于端口的VLAN──可以將任意端口的主機劃分在以"橋" 相接的組內。
　　　　基于協議的VLAN──可以根據第三層的協議類型劃分VLAN 即協議相同的主機在一個VLAN內，這對有多服務機多種操作系統的大型網絡極為有用。
　　　　基于相同協議，但不同的網絡層地址劃分VLAN──比如不同的子網在不同的VLAN內。Corebuilder9000的第三層交換能力可達到1億PPS（100,000,000PPS），即所有VLAN可以同時以線速完成第三層交換（100M交換機的包轉發率約為1,450,000PPS）從某種角度上講，在一個VLAN內用戶之間的通信和VLAN之間用戶的通信速率是差不多的。
　　　　2）、Corebuilder有效的多點通信
　　　　對于大型網絡來講，今后的視頻廣播及數據分布處理都將得到廣泛的應用，而這些功能都需要有效的一到"多點"的通信，當在交換式VLAN互連網上運行這些軟件時，隨之而來的多點廣播和廣播信息包不僅必須與單點廣播相同的速率（每秒數百萬個信息包）下傳輸，而且還不能影響網絡的其它性能。
　　　　另外，由于內在的高數據密度和通信的多媒體應用對延遲的敏感性，這種多點訪問對園區網有非凡要求。因為信息包通常使用IP多點廣播技術。所以信息包可能會超出交換機的第二層使組廣播信息包布滿每個端口，從而引發擁塞。
　　　　也就是說，具有第三層交換的VLAN必須考慮多點廣播所帶來的問題（無第三層交換的VLAN無此問題，因為VLAN之間是"隔離"的）。Corebuilder 9000交換機支持Internet組治理協議（IGMP），因而可防止此類問題發生。結合IGMP，它能夠自動地（Autocast）只將IP多點廣播包分布給需要它們的那部分虛網，由于IGMP防止了第二層及第三層上無用多點廣播信息包的流入，因而能夠為音頻、視頻和數據分布擴充多點應用的范圍。
　　　　質量和分類（QOS,COS）服務
　　Corebuilder 9000為多媒體提供質量和分類（QOS,COS）服務對多媒體和交換機應用軟件使用的增加，意味著網絡不僅必須更快地傳輸數據，還必須保持數據傳輸速率的穩定性，從而保證聲音和視頻信息的同步傳輸。質量服務（QOS）、類別服務（COS）包括：用于多媒體及其它帶寬敏感型應用及用戶的多種級別的帶寬保留和通信優先排序。交換式互連網絡中，有多種用于滿足應用軟件QOS需求的獨立工具。基于優先權的排序技術，答應交換機和路由器有選擇地應用發送和廢棄策略，以滿足QOS需求。
　　　　Corebuilder 9000支持3COM VLT（VLAN中繼）和802.1Q包標記技術,為VLAN中繼上的包的優先級提供明確的標識機制。而其資源保留協議（RSVP），為VLAN間通信保留相應的帶寬，為多媒體應用提供最小的延時和預留帶寬。此外，Corebuilder 9000可以把優先排列，保留資源等QOS這些分開的服務級別集成在一起，為網絡多媒體提供：按重要性排序（WFQ），隨機早期丟棄，資源保留協議（RSVP）和根據優先級排序，這就為要害任務和多媒體環境提供了高水平的網絡可用性。
　　　　除了QOS及COS以外，3COM CoreBuilder 9000還提供了獨特的PACE技術及FAST IP技術。
　　　　PACE技術是需要網卡站點端運行相應支持PACE的軟件（3COM提供），在3COM網絡環境下，用硬件完成包的優先傳送達到支持多媒體應用的目的。
　　　　FAST IP的采用，使得VLAN之間的通信大幅度的提高。因為VLAN之間通信是要轉換第三層地址的，速度相對較慢。但有了FAST IP，VLAN之間的通訊只須在第一個包（一個數據塊是分成若干個包在網上發送的）經過IP轉換后傳送，此后，Corebuilder 9000可以在VLAN之間臨時映射MAC和IP地址，隨后的數據包就不用轉換IP地址，這樣隨后的VLAN之間的通信，成了Switch口之間的高速通訊了。
　　摘自《有線電視網絡技術》

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