在傳統的校園網模式中，網絡互連一般是一個或多個主干交換機下連多級交換機，交換機間通過路由器來進行通信的結構，傳統路由器工作在OSI模型的網絡層，并且基于軟件進行路由的計算和包的轉發。隨著校園網規模的擴大，用戶的增加，各種基于ip協議的應用（如視頻會議，遠程教育）的迅猛發展，傳統路由在校園網的安全治理和流量控制方面益發成為一個瓶頸問題，而傳統交換機雖是有快速處理能力。但它本質是一種多端口網橋，不可避免會產生廣播，無法實現路由，為解決這個矛盾，網絡廠商提出了第三層交換的思想。

    第三層交換技術工作原理和功能

    傳統路由器工作在OSI七層模型的網絡層,它在網絡中收到任何一個數據包（包括廣播包），就將該包第二層（數據鏈路層）的信息去掉，查看第三層的信息。再根據路由表確定數據包的路由，進行第二層信息的封裝，最后將該數據包轉發。路由器的瓶頸表現在：它是一個無連接設備，其工作機制使其成為一個轉發并遺忘的網絡設備。即使是同一源地址向同一目的地址發出的所有數據包，也要重復相同的路由過程，這導致路由器不可能具有很高的吞吐量，另外，路由器的復雜的處理和強大的功能主要是由軟件來實現，這必然使得它成為網絡瓶頸。

    在路由技術發展的同時，作為解決網絡傳輸帶寬的方案之一的交換技術得到很快的發展，交換網絡是以交換器為中心構造的網絡體系。網絡交換機與多端口網橋非常相似，因為它們都工作在數據鏈路層，網絡交換機在不同端口間傳遞數據時也是基于數據包的目的MAC地址。交換機的實現通常采用全硬件結構實現，速度快，但它和網橋一樣不具有隔離廣播數據包的能力。

    L3交換技術（LAYER３SWITCHING）就是綜合以上兩種技術的優點揚長避短而出現的一種新興的網絡互連技術，也稱第三層交換技術。假如僅考慮ＩＰ，就稱為ＩＰ交換技術。第三層交換式路由器采用了在專門處理數據包轉發功能的基礎上又住集成了路由處理功能的ASIC蕊片，將傳統二層交換機的高速轉發和路由器的路由功能結合起來，實現線速路由，解決了路由器的瓶頸問題。Ｌ３交換技術的解決方案一般有兩類：基于核心模型和基于邊緣多層混合交換模型。前者的代表有cisco公司的netflow交換和tagswitching交換，強調交換機核心層的速度，完全用ASIC硬件以線速實現路由和交換，后者的代表有３com公司的fastip,cabletron公司的虛擬快速安全網絡，所采用的方法是在第三層路由一次，然后在第二層交換端到端的網絡流數據分組，這就是“一次路由，隨后交換”的策略。

    第三層交換式路由器的強大功能體現在：

    （1）根據L3協議對路由進行計算，其支持路由協議有：RIPV1、V2和OSPF等。

    （2）支持IGMP，DVMRP等各種常用的IP組播協議，當交換式路由器收到組播報文后，首先將報文轉發到包含組播組成員的VLAN上，繼而再把報文轉發到組播組成員的端口上。

    （3）服務質量QoS，將報文賦予特定的優先級，不同優先級的報文送到不同的隊列按先后轉發。

    （4）支持標準的SNMP網管協議，支持傳統的命令行接口（CLI）。

    （5）對虛擬網的多種劃分策略，尤其是它不僅支持傳統的基于端口的VLAN劃分，而且還支持基于IP地址，子網號和協議類型的VLAN劃分，這對園區網的治理帶來及大的方便。

    因此新型的第三層交換式路由器典型應用在園區和大樓的局域網中，用它做為主干設備，除了提供報文轉發的高帶寬外和以上所述功能外，還提供安全，監控以及治理和配置等服務。

    三層交換路由器在虛網規劃中的應用

    一、VLAN及規劃策略

    虛擬局域網VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）又稱虛擬網，從網絡治理上被定義為一個位置無關的局域網廣播域。VLAN技術是隨著交換技術的出現而產生的，在一個校園網內劃分若干虛擬子網有以下好處：

    1．隔離廣播。劃分虛擬子網后，所有廣播將局限在本VLAN子網內，從而有效的提高了網絡整體的有效帶寬，隔絕了網絡的廣播風暴。

    2．方便的工作組劃分和治理。劃分虛網后，對工作組的劃分不再局限于他們的物理位置，而可根據他們的功能進行劃分，從而實現網絡物理結構和虛擬子網的無關性。

    3．增強網絡安全性。由于各VLAN子網在邏輯上的獨立性，可對各虛網按實際情況分別定義安全策略，有效的避免非法入侵，提高各虛網的安全性。

    在第三層交換機面世之前，交換機所提供的VLAN劃分方式只有兩種。第一是基于端口。即提供把某個或某幾個端口上的機器劃分為一個VLAN的方法，這和物理網段較為類似，無法實現位置無關的虛擬網配置。第二是基于MAC地址的。即將子網以MAC地址來劃分，這種策略實現了位置無關的虛擬網。但子網中結點的增刪非常不方便。

    第三層交換技術提供了一種全新的VLAN劃分法：

    基于IP及策略的VLAN。即不管結點處于哪一個物理網段，我們都可以以它們的IP地址為基礎或根據報文協議不同來劃分子網，這使得網絡治理和應用變得更加方便。

    二、第三層交換在校園網VLAN規劃中的應用

    第三層交換在劃分虛網時基于IP策略，這就得在同一端口的物理網段可被劃分為不同的邏輯子網；不同物理網段的結點被劃分為相同邏輯子網，子網子點信息流量不需路由。充分利用第三層交換所提供的各種VLAN劃分方法，對網管人員能起到事半功倍的效果。具體在校園網虛網的劃分中：

    使得校園網的劃分很輕易和校內各部門的劃分一致起來，盡管校內某一部門站點分布在不同物理位置，但基于IP地址劃分子網，能使得同一部門在不同物理網段的結點可被設為同一邏輯子網，實現與物理位置的無關性。

    對于網絡中心，財務部門等要害部門可采用基于傳統的MAC地址的VLAN劃分技術，以防止非授權結點在該子網中的出現。

    對于學生宿舍等比較分散、物理子網比較多，難以有效治理的地方可采用混合策略，如在同一端口細分不同的邏輯虛擬子網或基于MAC地址劃分子網，以盡量減少IP地址盜用和其它安全問題。

    結語

    第三層交換技術是一種比較新的技術，它的體系結構不僅對提高園區內部網性能有重大影響，而且，影響未來園區網路由的設計思想。它提供的新的虛網規劃策略將極大的方便用戶對網絡的治理和應用。