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三層交換技術(shù)
一個(gè)具有第三層交換功能的設(shè)備是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī),但它是二者的有機(jī)結(jié)合,并不是簡單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。
從硬件上看,第二層交換機(jī)的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達(dá)幾十Gbit/s)交換數(shù)據(jù)的,在第三層交換機(jī)中,與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上,這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù),從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制。在軟件方面,第三層交換機(jī)也有重大的舉措,它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進(jìn)行了界定。
其做法是:
對(duì)于數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā):如IP/IPX包的轉(zhuǎn)發(fā),這些規(guī)律的過程通過硬件得以高速實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于第三層路由軟件:如路由信息的更新、路由表維護(hù)、路由計(jì)算、路由的確 定等功能,用優(yōu)化、高效的軟件實(shí)現(xiàn)。
假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的機(jī)器通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信的過程,機(jī)器A在開始發(fā)送時(shí),已知目的IP地址,但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析(ARP)來確定目的MAC地址。機(jī)器A把自己的IP地址與目的IP地址比較,從其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定目的機(jī)器是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。
若目的機(jī)器B與機(jī)器A在同一子網(wǎng)內(nèi),A廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,B返回其MAC地址,A得到目的機(jī)器B的MAC地址后將這一地址緩存起來,并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。
若兩個(gè)機(jī)器不在同一子網(wǎng)內(nèi),如發(fā)送機(jī)器A要與目的機(jī)器C通信,發(fā)送機(jī)器A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP包,而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個(gè)IP地址實(shí)際上對(duì)應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。所以當(dāng)發(fā)送機(jī)器A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí),若第三層交換模塊在以往的通信過程中已得到目的機(jī)器C的MAC地址,則向發(fā)送機(jī)器A回復(fù)C的MAC地址;否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的機(jī)器廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,目的機(jī)器C得到此ARP請(qǐng)示后向第三層交換模塊回復(fù)其MAC地址,第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送機(jī)器A。以后,當(dāng)再進(jìn)行A與C之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn),將用最終的目的機(jī)器的MAC地址封裝,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理,信息得以高速交換。既所謂的一次選路,多次交換。
路由技術(shù)
路由器是在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層——網(wǎng)絡(luò)層操作的。
路由器內(nèi)部有一個(gè)路由表,這表標(biāo)明了如果要去某個(gè)地方,下一步應(yīng)該往哪走。路由器從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包,它首先把鏈路層的包頭去掉(拆包),讀取目的IP地址,然后查找路由表,若能確定下一步往哪送,則再加上鏈路層的包頭(打包),把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去;如果不能確定下一步的地址,則向源地址返回一個(gè)信息,并把這個(gè)數(shù)據(jù)包丟掉。
路由技術(shù)和二層交換看起來有點(diǎn)相似,其實(shí)路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層),而路由發(fā)生在第三層。這一區(qū)別決定了路由和交換在傳送數(shù)據(jù)的過程中需要使用不同的控制信息,所以兩者實(shí)現(xiàn)各自功能的方式是不同的。
路由技術(shù)其實(shí)是由兩項(xiàng)最基本的活動(dòng)組成,即決定路徑和傳輸數(shù)據(jù)包。其中,數(shù)據(jù)包的傳輸相對(duì)較為簡單和直接,而路由的確定則更加復(fù)雜一些。路由算法在路由表中寫入各種不同的信息,路由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包所要到達(dá)的目的地選擇路徑把數(shù)據(jù)包發(fā)送到可以到達(dá)該目的地的下一臺(tái)路由器處。當(dāng)下一臺(tái)路由器接收到該數(shù)據(jù)包時(shí),也會(huì)查看其目標(biāo)地址,并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。依次類推,直到數(shù)據(jù)包到達(dá)最終目的地。
路由器之間可以進(jìn)行相互通訊,而且可以通過傳送不同類型的信息維護(hù)各自的路由表。路由更新信息主是這樣一種信息,一般是由部分或全部路由表組成。通過分析其它路由器發(fā)出的路由更新信息,路由器可以掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。鏈路狀態(tài)廣播是另外一種在路由器之間傳遞的信息,它可以把信息發(fā)送方的鏈路狀態(tài)及進(jìn)的通知給其它路由器。