江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

路由器与交换机的工作原理( 三 )

路由器交换机



3.三层交换技术
一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单的把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上 。
从硬件上看，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线(速率可高达几十Gbit/s)交换数据的，在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速的交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制 。在软件方面，第三层交换机也有重大的举措，它将传统的基于软件的路由器软件进行了界定 。
其做法是：
对于数据包的转发：如IP/IPX包的转发，这些规律的过程通过硬件得以高速实现 。
对于第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现 。
假设两个使用IP协议的机器通过第三层交换机进行通信的过程，机器A在开始发送时，已知目的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址 。要采用地址解析(ARP)来确定目的MAC地址 。机器A把自己的IP地址与目的IP地址比较，从其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定目的机器是否与自己在同一子网内 。若目的机器B与机器A在同一子网内，A广播一个ARP请求，B返回其MAC地址，A得到目的机器B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口 。若两个机器不在同一子网内，如发送机器A要与目的机器C通信，发送机器A要向“缺省网关”发出ARP包，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置 。这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块 。所以当发送机器A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的机器C的MAC地址，则向发送机器A回复C的MAC地址;否则第三层交换模块根据路由信息向目的机器广播一个ARP请求，目的机器C得到此ARP请示后向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送机器A 。以后，当再进行A与C之间数据包转发进，将用最终的目的机器的MAC地址封装，数据转发过程全部交给第二层交换处理，信息得以高速交换 。既所谓的一次选路，多次交换 。

第三层交换具有以下突出特点
有机的硬件结合使得数据交换加速;
优化的路由软件使 得路由过程效率提高;
除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由第二层交换处理;
多个子网互连时只是与第三层交换模块的逻辑连接，不象传统的外接路由器那样需增加端口，保护了用户的投资 。
1、交换机的定义
局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段 。交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量 。为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备 。
为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100MB以太网端口、FDDI端口或155MB ATM端口，从而保证整个网络的传输性能 。
2、交换机的特性
通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽 。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理 。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况 。由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能 保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物 。
与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：
(1)通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量 。
(2)将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备 或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像 。这种方法人们称之为网络微分 段(Micro一segmentation)技术 。
(3)虚拟网(VirtuaI LAN)技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大 的灵活性 。我们将在后面专门介绍虚拟网 。


推荐阅读


上一篇：2020年大前端发展趋势

下一篇：砂锅炖鸭子一般炖多久 鸭子炖多久能熟