三層交換之笑傲江湖

2019-11-05 01:46:47

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供稿：網友

　　令狐沖十四歲那年進入華山，那年岳琳珊八歲，岳不群白天給兩人指點劍法，晚上令狐沖給小師妹講故事哄她入睡。后來，岳不群陸續收了勞德諾，陸大有等徒弟，又忙于修煉紫霞神功，就沒有時間指點徒弟。于是他做了一個H UB，從此華山派實現教育電子化，岳不群在網上同時給每個徒弟授課，這種方法很快在五岳劍派內部推廣。為了在五岳劍派之間互連，嵩山派掌門左冷禪研制出路由器，使得五岳劍派之間可以互聯互通。令狐沖晚上就通過網絡給小師妹講故事。
　　很快，岳琳珊已經十六歲，變成了一個亭亭玉立的小姑娘了。令狐沖發現自己的目光總是不由自主的在小師妹身上停留，每次和小師妹在一起的時候，總能聽到自己強烈的心跳聲，經過了一段時間的茶飯不思后，終于有一天晚上，令狐沖在網上給小師妹發了一首情意綿綿的詩：你是風兒我是沙，你是蜜蜂我是花，你是梳子我是頭發，你是牙膏我是牙刷。
　　第二天，華山派開例會，令狐沖懷著忐率不按的心情來到了會議室，發現小師妹紅著臉躲在師父后面，而其它的師弟都在偷偷朝自己笑，開完會，一個調皮的師弟就過來叫牙刷師兄，趕緊蒙面逃走。問陸大有，才知道是勞德諾用一個叫N etXRay的工具把自己在網上的大作全抓了出來。令狐沖悔恨萬分，于是，閉門研究RFC，成功的研制出LanSwitch。它能夠識別設備MAC地址，這樣，令狐沖發送給小師妹的數據只有她一個人能夠收到。令狐沖晚上可以在網上放心的給小師妹講故事，偶然手癢還能敲幾句平時心里想又說不出口的話來過癮，然后，紅著臉想象小師妹看到后的表情。
　　LanSwitch是二層交換設備，它可以理解二層網絡協議地址MAC地址。二層交換機在操作過程中不斷的收集資料去建立它本身的地址表，這個表相當簡單，主要標明某個M AC地址是在哪個端口上被發現的，所以當交換機接收到一個數據封包時，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送出去。而不是象H UB那樣，任何一個發方數據都會出現在HUB的所有端口上(不管是否為你所需)。這樣，LanSwitch在提高效率的同時，也提高了系統的安全性。
　　接下來的一年，岳不群大量招收門徒，華山派得以極大的壯大，所使用的LanSwitch也多次級連。但門徒中難免魚龍混雜，當時華山派一批三、四代弟子崇拜萬里獨行田伯光，成立了一個田協，經常廣播爭論比賽八百米還是一千米很合理的問題；第三代弟子中有一個叫李洪至的，天天在華山派內部廣播發輪大法；更讓令狐沖受不了的是，隨著師父年齡的增大，變得越來越羅嗦，每句話都要重復二十遍，然后在網上廣播。令狐沖想和小師妹，陸大有等人專門使用一個廣播域，但假如另外使用一個L anSwitch的話，師父肯定不會同意，于是，他修改了LanSwitch的軟件，把小師妹，陸大有等人和自己劃成一個虛擬網(VLAN)，其它人使用另外的V LAN，廣播包只在VLAN內發送，VLAN間通過路由器連接。岳不群也深受田協，李洪至其害，但為與左冷禪抗爭，用人之際，只能隱忍，知道了這件事，大為興奮，但仍為令狐沖私自修改軟件一事，罰他到思過崖面壁一年，一年之內不得下山。在華山派內重新使用VLAN進行子網劃分，分為五個子網，師父和師娘，小師妹還有林平之在一個VLAN，發輪功弟子用一個VLAN；田協弟子用一個V LAN，其它弟子用一個VLAN，而思過崖上也有單獨的一個VLAN。令狐沖到了思過崖，并不難過，終于，世界安靜了，依靠左冷禪的路由器，令狐沖還可以天天在網上給小師妹講故事，聊天。
　　局域網交換機的引入，使得網絡節點間可獨享帶寬，但是，對于二層廣播報文，二層交換機會在各網絡節點上進行廣播；同時，對于二層交換機無法識別的M AC地址，也必須在廣播域內進行廣播。當多個二層交換機級連時，二層交換網絡上的所有設備都會收到廣播消息。在一個大型的二層廣播域內，大量的廣播使二層轉發的效率大大減低，為了避免在大型交換機上進行的廣播所引起的廣播風暴，需要在一個二層交換網絡內進一步劃分為多個虛擬網( VLAN)。在一個虛擬網(VLAN)內，由一個工作站發出的信息只能發送到具有相同虛擬網號(VLANID)的其他站點，其它虛擬網(VLAN)的成員收不到這些信息或廣播幀。采用虛擬網( VLAN)可以控制網絡上的廣播風暴和增加網絡的安全性。不同虛擬網(VLAN)之間的通信必須通過路由器進行。
　　但是幸福永遠是短暫的，接下來總是無盡的煩惱。隨著整個五岳劍派勢力的增大，路由器的速度越來越慢。令狐沖發現每次給小師妹講故事時，小師妹的回答總是珊珊來吃，而且話也很少，總是" 嗯"，"噢"或者"我聽著呢"。終于有一天，路由器再也PING不通的，令狐沖三天沒有得到小師妹的消息，對著空空的顯示屏，再也忍不住，在一個下著雪的晚上，偷偷下山找小師妹，到了小師妹窗前，發現小師妹正在網上和小林子熱烈的聊天，全沒注重一邊的自己，內心一陣酸痛，回到思過崖，大病一場。病好后潛心研究，終于有一天，做出來一個路由器，這時，令狐沖發現，此時華山派已經有了三十個V LAN，路由器必須為每個VLAN分配一個接口，接口不夠用，而且，兩個子網內通過路由器的交換速度遠遠低于二層交換的速度。
　　二層交換機劃分虛擬子網后，就出現了一個問題：不同虛擬子網之間的轉發需要通過其它路由器來實現。二層交換機的不同VLAN節點間的轉發需要通過路由器設備來實現大大浪費了端口，而路由器的高成本，低效率又使它無法滿足大量子網情況下的三層轉發需求，三層交換的概念就在這種情況下被提了出來。
　　這天晚上，令狐沖心灰意懶，借酒消愁，這時，一個黑影出現在他的面前，原來是一個道風仙骨的老人，正是風清揚。風清揚聽了令狐沖的迷惑，說：路由器接口不夠，把路由器做在L anSwitch內部不就可以了；交換速度慢，是因為路由器查找的是網段路由，而LanSwitch直接查MAC對應出端口，當然速度快。為什么不能直接根據I P地址查到出端口呢？令狐沖一聽，大為仰慕，但還是不明白，ip地址那么多，而且經常變化，如何能夠直接查到出端口呢？風清揚說：
　　"你先坐下，讓我來問你，華山派有多少弟子？"
　　"一萬六千左右。"
　　"你全知道他們住哪里嗎？"
　　"不知道。"
　　"岳不群要你找一個不知道住哪里的人，如何去找？"
　　"查華山派電話號碼查詢系統，找到他的地址，然后去找他。"
　　"假如你回來后再讓你找這個人，又如何去找？"
　　"如何.... ，查華山派電話號碼查詢系統，找到他的地址，然后去找他。"
　　"你不知道到這個人的地址嗎？"
　　"知道，但師父說，華山派的地址那么多，而且經常變化，不用知道地址。"
　　"岳不群這小子，把徒弟都教成木頭了！我問你，你自己認為應該如何找？"
　　"直接去找！"
　　"好！你這人還不算太苯。那你知道了一個人的地址后，是不是永遠記住了？"
　　"有的人記住了。其它的都忘了。"
　　"為什么忘了？"
　　"因為我記不了那么多人，而且一段時間沒有去找他。"
　　"華山派電話號碼查詢系統里的地址是如何獲得的？"
　　"我在空曠處大喊一聲他的名字，他聽到后就會來找我，告訴我他的地址。"
　　風清揚又問了大把類似腦筋急轉彎的問題，然后風清揚說："現在你明白根據IP地址直接查出端口的道理了嗎？等到你明白這個道理，你自然會做出三層交換機來" ，令狐沖仔細回憶了今天的話，終于明白了和二層轉發由MAC地址對應到出端口的道理一樣，三層轉發也可以直接由IP地址對應到出端口，I P地址的路由可以通過ARP來學習，同樣需要老化。這樣，VLAN間轉發除第一個包需要通過ARP獲得主機路由外，其它的報文直接根據IP地址就能夠查找到出端口，轉發速度遠遠高于路由器轉發的速度。抬頭看時，風清揚已經走了。
　　一年后，令狐沖下思過崖，成功的推出Quidway S8016路由交換機。實現了VLAN間的互通，并且與嵩山，黑木崖等路由器實現互通。
　　三層交換機是在二層交換機的基礎上增加三層交換功能，但它不是簡單的二層交換機加路由器，二而是采用了不同的轉發機制。路由器的轉發采用最長匹配的方式，實現復雜，通常使用軟件來實現，。而三層交換機的路由查找是針對流的，它利用CACHE技術，很輕易采用ASIC實現，因此，可以大大的節約成本，并實現快速轉發。
　　很多文章會提及三層交換機和路由器的區別，一般的比較是三層交換機又快又便宜。這些話沒有錯，但場合是匯聚層。我們看到，在匯聚層，面向三層交換機直接下掛的主機，因為能夠獲得其主機路由，所以三層交換機能夠實現快速查找；而對于通過其它路由器連接多個子網后到達的主機，三層交換機和路由器的處理是一樣的，同樣采用最長匹配的方法查找到下一跳，由下一跳路由器進行轉發。
　　因此，通常的組網方式是在骨干層使用GSR，匯聚層使用三層交換機。當然，對于一個小型的城域網，也可以直接拿三層交換機組網，不需要GSR。

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