詳細講解第三層交換技術

隨著當今網(wǎng)絡業(yè)務流量呈幾何級數(shù)爆炸式增長，并且業(yè)務流模式改變?yōu)楦嗟臉I(yè)務流跨 越子網(wǎng)邊界，穿越路由器的業(yè)務流也大大增加，傳統(tǒng)路由器低速、復雜所造成的網(wǎng)絡瓶頸凸現(xiàn)出來。第三層交換技術的出現(xiàn)，很好地解決了局域網(wǎng)中業(yè)務流跨網(wǎng)段引起的低轉發(fā)速率、高延時等網(wǎng)絡瓶頸問題。第三層交換設備的應用領域也從最初的骨干層、匯聚層一直滲透到邊緣的接入層。第三層交換設備在網(wǎng)絡互聯(lián)中的應用日益普及。然而，人們對第三層交換技術及其設備的理解卻存在較大差異。一些專業(yè)雜志和科普文摘對第三層交換技術原理的不準確介紹容易引起誤導。第三層交換作為新一代局域網(wǎng)路由和交換技術，其產(chǎn)品在體系結構、所實現(xiàn)的功能和性能上都有別于二層以太網(wǎng)交換機和傳統(tǒng)路由器。本文分析第三層交換技術的基本特征、分類及實現(xiàn)原理，希望能對人們進一步理解和使用第三層交換設備有所裨益。

　　1 第三層交換技術基本特征

　　第三層交換技術也稱為IP交換技術。它將第二層交換機和第三層路由器兩者的優(yōu)勢結合成為一個有機的整體，是一種利用第三層協(xié)議中的信息來加強第二層交換功能的機制，是新一代局域網(wǎng)路由和交換技術。第三層交換技術具有以當前系統(tǒng)1/10的代價獲得傳輸性能于過去10倍的能力。既然第三層交換機能夠代替路由器執(zhí)行傳統(tǒng)路由器的大多數(shù)功能，它應該具有路由的基本特征。我們知道，路由的核心功能主要包括數(shù)據(jù)報文轉發(fā)和路由處理兩方面。數(shù)據(jù)報文轉發(fā)是路由器和第三層交換機最基本的功能，用來在子網(wǎng)間傳送數(shù)據(jù)報文；路由處理子功能包括創(chuàng)建和維護路由表，完成這一功能需要啟用路由協(xié)議如RIP或OSPF來發(fā)現(xiàn)和建立網(wǎng)絡拓撲結構視圖，形成路由表。路由處理一旦完成，將數(shù)據(jù)報文發(fā)送至目的地就是報文轉發(fā)子功能的任務了。報文轉發(fā)子功能的工作包括檢查IP報文頭、IP數(shù)據(jù)包的分片和重組、修改存活時間（TTL）參數(shù)、重新計算IP頭校驗和、MAC地址解析、IP包的數(shù)據(jù)鏈路封裝以及IP包的差錯與控制處理（ICMP）等等。第三層交換也包括一系列特別服務功能，如數(shù)據(jù)包的格式轉換，信息流優(yōu)先級別劃分，用戶身份驗證及報文過濾等安全服務，IP地址管理，局域網(wǎng)協(xié)議和廣域網(wǎng)協(xié)議之間的轉換。當?shù)谌龑咏粨Q機僅用于局域網(wǎng)中子網(wǎng)間或VLAN間轉發(fā)業(yè)務流時可以不執(zhí)行路由處理，只作第三層業(yè)務流轉發(fā)，這種情況下設備可以不需要路由功能。

　　由于傳統(tǒng)路由器是一種軟件驅動型設備，所有的數(shù)據(jù)包交換、路由和特殊服務功能，包括處理多種底層技術和多種第三層協(xié)議幾乎都由軟件來實現(xiàn)，并可通過軟件升級增強設備功能，因而具有良好的擴展性和靈活性。但它也具有配置復雜、價格高、相對較低的吞吐量和相對較高的吞吐量變化等缺點。第三層交換技術在很大程度上彌補了傳統(tǒng)路由器這些缺點。在設計第三層交換產(chǎn)品時通常使用下面一些方法：