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二、三、四、七层交换技术区别
新闻来源:    点击数:1463    更新时间:2010/10/11 9:18:26    收藏此页

二层交换技术

  二层交换想信大家都已经非常熟悉了,可以简单的解释成以IP与MAC共同确认数据包地址,然后传输数据包,交换机与PC当中都存有一个MAC表,通过广播的形式来建立和更新MAC地址表,众所周知,第二层交换机,是根据第二层数据链路层的MAC地址和通过站表选择路由来完成端到端的数据交换的。因为站表的建立与维护是由交换机自动完成,而路由器又是属于第三层设备,其寻址过程是根据IP地址寻址和通过路由表与路由协议产生的。所以,第二层交换机的最大好处是数据传输速度快,因为它只须识别数据帧中的MAC地址,而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单,非常便于采用ASIC专用芯片实现。显然,第二层交换机的解决方案,实际上是一个“处处交换”的廉价方案,虽然该方案也能划分子网、限制广播、建立VLAN,但它的控制能力较小、灵活性不够,也无法控制各信息点的流量,缺泛方便实用的路由功能。网吧应有二层交换最普遍,而组网和处理网络故障也最简单,当然其问题也是显而易见的,例如现在流行的ARP欺骗就是通过篡改MAC表来实现局域网木马传播和攻击的。

  三层交换技术

  近年来听过许多关于三层技术的宣传,耳朵都能起茧子,到处都在喊三层技术,有人说这是个非常新的技术,也有人说,三层交换嘛,不就是路由器和二层交换机的堆叠,也没有什么新的玩意,事实果真如此吗?下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。假定有两台电脑分别是使用IP的设备A与使用IP的设备B比,现在A要给B发送数据,已知目的IP,那么A就用子网掩码取得网络地址,判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段,但不知道转发数据所需的MAC地址,A就发送一个ARP请求,B返回其MAC地址,A用此MAC封装数据包并发送给交换机,交换机起用二层交换模块,查找MAC地址表,将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的,那么A要实现和B的通讯,在流缓存条目中没有对应MAC地址条目,就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关,这个缺省网关一般在操作系统中已经设好,对应第三层路由模块,所以可见对于不是同一子网的数据,最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址;然后就由三层模块接收到此数据包,查询路由表以确定到达B的路由,将构造一个新的帧头,其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址,以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制,确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系,并记录进流缓存条目表,以后的A到B的数据,就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。

  以上就是三层交换机工作过程的简单概括,可以看出三层交换的特点:由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加,三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上,突破了传统路由器的接口速率限制,速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽,这些是三层交换机性能的两个重要参数。

  2)简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发,除了必要的路由选择交由路由软件处理,都是又二层模块高速转发,路由软件大多都是经过处理的高效优化软件,并不是简单照搬路由器中的软件。

  总结起来第三层交换机,是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。表面上看,第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二而一,然而这种结合并非简单的物理结合,而是各取所长的逻辑结合。其重要表现是,当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后,其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,并将该表存储起来,当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时,交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表,直接从第二层由源地址传输到目的地址,不再经过第三路由系统处理,从而消除了路由选择时造成的网络延迟,提高了数据包的转发效率,解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。所以说,第三层交换机既可完成第二层交换机的端口交换功能,又可完成部分路由器的路由功能。即第三层交换机的交换机方案,实际上是一个能够支持多层次动态集成的解决方案,虽然这种多层次动态集成功能在某些程度上也能由传统路由器和第二层交换机搭载完成,但这种搭载方案与采用三层交换机相比,不仅需要更多的设备配置、占用更大的空间、设计更多的布线和花费更高的成本,而且数据传输性能也要差得多,因为在海量数据传输中,搭载方案中的路由器无法克服路由传输速率瓶颈。
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