多層交換技�(shù)是傳�(tǒng)�2層交換技�(shù)與第3層路由技�(shù)在單一�(chǎn)品中的簡單結(jié)合,�(jié)合了2層交換和3層路由功能于一��路由�一般只能傳幾千個包,使�3 層交�,可以達到幾百萬個包傳輸。多層交換技�(shù)是個新概念,該�(shù)語在行業(yè)中還沒有形成標準。供應商、分析員和編輯員對一些行�(yè)�(shù)語的理解還沒有達成統(tǒng)一意見,如多層交換�、第2層路由器、第3層交換機、IP 交換�、路由交換機、交換路由器和線速路由器�。多層交換機是其中使用也最為廣泛的一種產(chǎn)�,它既可以執(zhí)行第3層路由功�,也可以�(zhí)行第2層交換功��
通用直通路由選擇(Generic Cut-Through Routing):多層交換�(jié)�(gòu)�3層中的路由計算是在數(shù)�(jù)流的�1個數(shù)�(jù)包中完成�。該�(shù)�(jù)流中的其它數(shù)�(jù)包在�2層沿著相同的路由實現(xiàn)�(zhuǎn)換。換句話�,這種�(jié)�(gòu)下的路由計算和幀�(zhuǎn)�(fā)處理過程是不同的�
基于 ATM 的直通路由選擇(ATM-Based Cut-Through Routing):這是基于通用直通路由選擇的一種變體結(jié)�(gòu),它基于 ATM 信元而不像通用直通路由選擇一樣基于幀�(jié)�(gòu)?;?ATM 的直通路由選擇結(jié)�(gòu)具有多種�(yōu)�,如改進的 LAN 仿真支持和多供應商以多協(xié)議對 ATM (MPOA)標準的支持。有�(guān) IP 交換機和標簽交換機的�(chǎn)品通常被歸為此�(jié)�(gòu)類目�
�3層學習橋接(Layer 3 Learning Bridging):該結(jié)�(gòu)不支持路由選擇功�,而是利用IP“snooping”技�(shù)學習�(wǎng)�(luò)各處出現(xiàn)的真實路由器中終端站間的 MAC/IP 地址�(guān)�,然后重定向通信流量,并基于�2層地址�(zhuǎn)換該流量�
線速路由選擇(Wirespeed Routing):線速結(jié)�(gòu)可以獨立傳送各個數(shù)�(jù)包,它常被稱為是一種Packet-by-Packet �3層交換技�(shù)。硬件中采用 ASIC �(zhí)行第3層路由選�,它需運行動態(tài)路由選擇�(xié)�,如 OSPF � RIP。除基本 IP 路由選擇以外,它還提� IP 組播路由選擇、VLAN 分離和多�(yōu)先級,以支持服務�(zhì)量標��
多層交換機和路由器之間的區(qū)別,最根本就是多層交換機也具有“路由”功�,與傳統(tǒng)路由器的路由功能總體上是一致的。不過雖然多層交換機與路由器都具有路由功�,但不能因此而把它們等同起�?,F(xiàn)在有許多寬帶路由器不僅具有路由功�,還提供了交換機端口、硬件防火墻功能,但不能把它與交換機或者防火墻等同起來一樣。因為這些路由器的主要功能還是路由功能,其它功能只不過是其附加功能,其目的是使�(shè)備適用面更廣、使其更加實�。這里的多層交換機也一樣,它仍是交換機�(chǎn)�,只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換機,它的主要功能仍是數(shù)�(jù)交換。也就是說它同時具備了數(shù)�(jù)交換和路由由�(fā)兩種功能,但其主要功能還是數(shù)�(jù)交換;而路由器僅具有路由轉(zhuǎn)�(fā)這一種主要功能�
以如下拓撲結(jié)�(gòu)為例:
步:�(fā)送MLSP Hello 信息
當路由器激活后,多層路由處理器� 15 秒發(fā)送一� MLSP Hello �,這些包內(nèi)含路由器接口所使用� VLAN 標識� MAC 地址信息。MLS-SE 通過這些信息掌握具備多層交換能力的路由器的第二層屬�。如果交換機連接了多� MLS-RP,MLS-SE 通過為它們的 MAC 地址分配 XTAG 值的方法來區(qū)分每個MLS-RP � MAC 地址條目。如� MLSP 幀從同一個MLS-RP得到所有MAC地址� MLS-SE則為其附加相同的 XTAG 值,具體如左圖所�。這些�(guān)�(lián)的記錄都存放� CAM �。由� Hello 包是周期性發(fā)送的,所�,這種方法可以保證相關(guān)值動�(tài)地跟蹤網(wǎng)�(luò)的變�,并可實�(xiàn)一定的淘汰機制� Hello包是在第二層�(fā)布的,它使用多播地址01-00-0C-DD-DD-DD�
第二步:標識候選�(Candidate Packet)
在了解具有多層交換能力的路由器的相關(guān)地址�,MLS-SE 可以對進入交換機的�(shù)�(jù)包進行匹配判斷。對于一個流中的�(shù)�(jù)包,如果MLS 緩存中含有與之匹配的捷徑條目,則MLS-SE就旁路路由器而直接轉(zhuǎn)�(fā)該數(shù)�(jù)包;如果MLS中不含與該數(shù)�(jù)包相匹配的捷徑條�,則MLS-SE 將它歸為候選�,并在緩存中建立部分捷徑(Partial shortcut)。這樣的包采用傳統(tǒng)的第二層交換機處理方式處�,并�(fā)往與之相連的路由器接�(�(wǎng)�(guān)),具體如圖所��
第三步:標識使能�(Enable Packet)
路由器收到并以傳�(tǒng)的方式轉(zhuǎn)�(fā)�(shù)�(jù)�。通過�(shù)�(jù)包的目標地址路由表得�,這個包應從 Fast Ethernet1/0的第二個接口轉(zhuǎn)出,并將包封裝為VLAN2幀通過ISL鏈路送回。具體過程如圖所�。此�,路由器已經(jīng)重寫第二層幀的幀頭。同�,路由器不僅改寫� ISL 頭的 VLAN �,而且也修改了兩� MAC 地址� :源MAC改為路由器出口� MAC 地址,目標MAC改為主機 B � MAC 地址。雖然數(shù)�(jù)包的 IP 地址未改寫,� IP包頭的生存時�(TTL)值被� 1,故 IP 包頭的校驗和也需要做相應的修改� 這個修改后的數(shù)�(jù)包稱為使能包(Enable Packet),當這個數(shù)�(jù)包從路由器送出并穿過交換機到達目的地主機B�,要履行下列五個功能:
1. 第二層交換機根據(jù)使能包的目的地MAC地址,知道該�(shù)�(jù)包應該從PORT3/1口轉(zhuǎn)�(fā)出去�
2. MLS-SE 得知使能包的幀頭上源地址是通過 Hello 過程建立的地址記錄之一�
3. MLS-SE根據(jù)使能包目的IP地址查尋在第二步中建立的部分捷徑條目�
4. MLS-SE 將與使能包源 MAC 地址相關(guān)�(lián)� XTAG 值和部分捷徑條目的對應XTAG 值相比較,如果匹�,則表明這個使能包與第二步中的候選包來自同一個路由器�
5. MLS-SE完成該捷徑條目的建立過程,該捷徑記錄將包含重寫數(shù)�(jù)流中的后�(xù)包幀頭所需的所有信息�
第四步:直接交換(�(zhuǎn)�(fā))�(shù)�(jù)流中的后�(xù)�
當后�(xù)的數(shù)�(jù)包被主機A送出�� MLS-SE 利用�(shù)�(jù)包中的目� IP 地址查找在第三步建立的完整捷徑。地址匹配�,MLS-SE 利用重寫引擎修改幀頭信息,然后直接�(zhuǎn)�(fā)給主� B(�(shù)�(jù)包不�(fā)給路由器)。重寫操作修改幀頭域,其值同個被路由器修改的�(shù)�(jù)包的域值一�。詳見圖5所�。這里需要解釋的�,NFFC(NetFlow Feature Card)是裝備在三層交換機中的網(wǎng)�(luò)流性能卡,它維護第三層交換�(shù)�(jù)包流的交換表(MLS Cache),作為多層交換的交換引擎部分�
隨著我國企業(yè)�(wǎng)、校園網(wǎng)以及小區(qū)寬帶建設(shè)的迅速發(fā)�,多層交換機再次找到了新的市場增長點,它的應用也從最初的骨干�、匯聚層一直滲透到邊緣的接入層。在目前火爆的寬帶網(wǎng)�(luò)建設(shè)�,多層交換機一般被放置在小區(qū)的中心和多個小區(qū)的匯聚層。多層交換機的出�(xiàn),極大改變了局域網(wǎng)的性能。正如路由器�(tǒng)治廣域網(wǎng)一�,多層交換機將在今后主宰局域網(wǎng)已成為必��
在校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)中,從骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)骨干、匯聚層都有多層交換機的用武之地,尤其是核心骨干�(wǎng)一定要用多層交換機,否則整個網(wǎng)�(luò)成千上萬臺的計算機都在一個子�(wǎng)�,不僅毫無安全可言,也會因為無法分割廣播域而無法隔離廣播風�。如果采用傳�(tǒng)的路由器,雖然可以隔離廣�,但是性能又得不到保障。而多層交換機的性能非常高,既有多層路由的功�,又具有二層交換的網(wǎng)�(luò)速度。二層交換是基于MAC尋址,三層交換則是轉(zhuǎn)�(fā)基于第三層地址的業(yè)務流;除了必要的路由決定過程�,大部分�(shù)�(jù)�(zhuǎn)�(fā)過程由二層交換處�,提高了�(shù)�(jù)包轉(zhuǎn)�(fā)的效率。多層交換機通過使用硬件交換機構(gòu)實現(xiàn)了IP的路由功�,其�(yōu)化的路由軟件使得路由過程效率提高,解決了傳統(tǒng)路由器軟件路由的速度問題。因此可以說,多層交換機具有“路由器的功�、交換機的性能”�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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