【文章內(nèi)容簡介】 法買其他廠商的了。而現(xiàn)在，VLAN 的標準是 IEEE 提出的 協(xié)議，只有支持相同的開放標準才能保證網(wǎng)絡的互連互通，以及保護網(wǎng)絡設備投資。下面講述一下 VLAN 的優(yōu)點:減少移動和改變的代價，即所說的動態(tài)管理網(wǎng)絡，也就是當一個用戶從一個位置移動到另一個位置是，他的網(wǎng)絡屬性不需要重新配置，而是動態(tài)的完成，這種動態(tài)管理網(wǎng)絡給網(wǎng)絡管理者和使用者都帶來了極大的好處，一個用戶，無論他到哪里，他都能不做任何修改地接入網(wǎng)絡，這種前景是非常美好的。 當然，并不是所有的 VLAN 定義方法都能做到這一點。12 / 52虛擬工作組，VLAN 的最具雄心的目標就是建立虛擬工作組模型，例如，在校園網(wǎng)中，同一個系的就好象在同一個 LAN 上一樣，很容易的互相訪問，交流信息，同時，所有的廣播包也都限制在該虛擬 LAN 上，而不影響其他 VLAN 的人，一個人如果從一個辦公地點換到另外一個地點，而他仍然在該系，那么，他的配置無須改變，同時，如果一個人雖然辦公地點沒有變，但他換了一個系，那么，只需網(wǎng)絡管理者那配置一下就行了。這個功能的目標就是建立一個動態(tài)的組織環(huán)境，當然，這只是一個遠大的目標，要實現(xiàn)它，還需要一些其他包括管理等方面的支持。限制廣播包，按照 透明網(wǎng)橋的算法，如果一個數(shù)據(jù)包找不到路由，那么交換機就會將該數(shù)據(jù)包向所有的其他端口發(fā)送，這就是橋的廣播方式的轉(zhuǎn)發(fā)，這樣的結(jié)果，毫無疑問極大的浪費了帶寬，如果配置了 VLAN，那么，當一個數(shù)據(jù)包沒有路由時，交換機只會將此數(shù)據(jù)包發(fā)送到所有屬于該 VLAN 的其他端口，而不是所有的交換機的端口，這樣，就將數(shù)據(jù)包限制到了一個 VLAN 內(nèi)。在一定程度上可以節(jié)省帶寬。安全性，由于配置了 VLAN 后，一個 VLAN 的數(shù)據(jù)包不會發(fā)送到另一個 VLAN，這樣，其他 VLAN 的用戶的網(wǎng)絡上是收不到任何該 VLAN 的數(shù)據(jù)包，從而就確保了該 VLAN 的信息不會被其他 VLAN 的人竊聽，從而實現(xiàn)了信息的保密。理論上，VLAN 可以擴展到 WAN 上，但是，這是不明智的做法，因為 VLAN 允許廣播包發(fā)送出去，而且它沒有很好的路由算法，經(jīng)常是以廣播的形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，這樣，毫無疑問，極大地浪費了 WAN 的寶貴的帶寬，所以說，將基于端口的，MAC 地址和網(wǎng)絡地址的 VLAN 擴展到 WAN，是不合理的，而基于多播的 VLAN 概念則可以靈活有效的擴展到 WAN。一般的以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)的都是基于端口的 VLAN，個別的會實現(xiàn)基于MAC 地址和網(wǎng)絡層地址的 VLAN，而路由器中可以通過 IGMP 多播協(xié)議實現(xiàn)所謂的組播形式的 VLAN 。綜上所述，建議 醫(yī)藥公司域網(wǎng)實行 VLAN 的劃分，各個二級節(jié)點和關(guān)鍵部門可以劃分不同的 VLAN，以保證 醫(yī)藥公司網(wǎng)絡的可靠性能。13 / 52 第三層交換與路由一、交換技術(shù)的發(fā)展 計算機技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合促進了計算機局域網(wǎng)的飛速發(fā)展，從 20 世紀 60 年代末 Aloha 網(wǎng)的出現(xiàn)，到 90 年代后期千兆交換式以太網(wǎng)的登臺亮相，短短的 30 年間，經(jīng)歷了從單工到雙工、從共享到交換、從低速到高速、從簡單到復雜、從昂貴到普及、從第二層交換到多層交換的飛躍。 1．第二層交換 在剛開始組建局域網(wǎng)時，主要局限于主機連接、文件和打印共享，多個用戶共享10Mbps 帶寬就能滿足這些需求。隨著網(wǎng)絡規(guī)模的日益擴大，先前的網(wǎng)絡系統(tǒng)已不能勝任，這是因為在局域網(wǎng)中，最早的網(wǎng)絡互聯(lián)設備是集線器，它是第一層（物理層）設備。由于在這種基于 CSMA/CD 物理層協(xié)議的網(wǎng)絡中，經(jīng)常發(fā)生用戶數(shù)據(jù)的沖突，并由此導致重發(fā)數(shù)據(jù)，使傳輸?shù)男蚀蟠蠼档?。當時采用了第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）設備網(wǎng)橋，它起到細化網(wǎng)段和減小沖突域的作用，從而優(yōu)化了局域網(wǎng)的性能。但網(wǎng)橋是對高層(第三層以上)協(xié)議透明的設備，不能有效阻止廣播風暴，因此需要采用路由器。路由器在子網(wǎng)間互聯(lián)、安全控制和廣播風暴限制等方面起了關(guān)鍵的作用，但復雜的算法、較低的數(shù)據(jù)吞吐量使其成為網(wǎng)絡的瓶頸。為了解決以上問題，業(yè)界對網(wǎng)橋進行了改進，制造出局域網(wǎng)交換機，用它來替代集線器，以提高網(wǎng)絡的性能。 局域網(wǎng)交換機是一種第二層網(wǎng)絡設備，它在運行過程中不斷收集和建立自己的MAC 地址表，并且定時刷新。它的引入使網(wǎng)絡各站點之間可獨享帶寬，消除了無謂的沖突檢測和出錯重發(fā)，提高了傳輸效率，而且是點對點傳送用戶數(shù)據(jù)，其他節(jié)點是不可見的。但第二層交換也有其弱點，包括不能有效解決廣播風暴、異種網(wǎng)絡互聯(lián)和安全性控制等問題。因此，產(chǎn)生了交換機上的 VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)。 2．第三層交換 14 / 52 第二層交換機工作在 OSI 參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層上，主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、錯誤校驗、幀序列以及流量控制等。為了改進交換機的性能，又推出了第三層交換機，它在保留第二層計算機所有功能的前提上，增加了許多新的功能，如對 VLAN 的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至具有防火墻的功能等。簡單來說，所謂的第三層交換機就是在基于協(xié)議的 VLAN 劃分時，增加了路由功能。 第三層交換機是 Intra 應用的關(guān)鍵，它將第二層交換機和第三層路由器兩者的優(yōu)勢有機而智能化地結(jié)合成一個靈活的解決方案，可在各個層次提供線速性能。這種集成化的結(jié)構(gòu)還引進了策略管理屬性，不僅使第二層與第三層相互關(guān)聯(lián)起來，而且還提供流量優(yōu)先化處理、安全訪問機制以及其他多種功能。 第三層交換機分為接口層、交換層和路由層等 3 個部分。接口層包含了所有重要的局域網(wǎng)接口，如 10/100Mbps 以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、FDDI 和 ATM 等；交換層集成了多種局域網(wǎng)接口，并輔之以策略管理，同時還提供鏈路匯聚、VLAN 和標記機制；路由層提供主要的局域網(wǎng)路由協(xié)議，包括 IP、IPX 和 AppleTalk 等，并通過策略管理，提供傳統(tǒng)路由或直通的第三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。策略管理和行政管理相結(jié)合，使得網(wǎng)絡管理員能夠根據(jù)企業(yè)的特定需求調(diào)整網(wǎng)絡。 一般來說，第三層交換產(chǎn)品都采用可編程可擴展的 ASIC 芯片技術(shù)，可以提供以下一些豐富的特性： (1)在所有端口，針對所有網(wǎng)絡接口和協(xié)議的無阻塞線速交換和路由； (2)具有極高的吞吐量，數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度（即轉(zhuǎn)發(fā)包／每秒，pps）通常比中高端路由器還要快 10～100 倍； (3)多種協(xié)議的路由選擇，如 IP（RIPv1/vOSPF）、IP Multicast（DVMRP、PIM）和 IPX 等； (4)支持多種 VLAN 的劃分，能夠根據(jù)端口/MAC 地址、協(xié)議、IP 子網(wǎng)、IEEE 或 3COM ISL 等劃分； 15 / 52 (5)具有帶寬預留（RSVP）及具有服務類別（CoS）和服務質(zhì)量（QoS）的業(yè)務量優(yōu)先級處理，支持 IEEE 和業(yè)務分類（DifferServ）； （6)可設定訪問列表控制(Access List Control)的過濾規(guī)則，或基于防火墻的安全策略； (7)支持通過以太網(wǎng)的點到點協(xié)議（PPPoE），支持安全用戶認證，配合用戶計費，增強用戶管理特性； (8)支持以太網(wǎng)帶寬單元遞增分配服務； (9)ASIC 的可編程性，支持諸如 IPv6 的技術(shù)和其他未來技術(shù)，保護用戶投資。 二、第三層交換與路由器的比較 在過去，網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)大都遵守80/20規(guī)則，即網(wǎng)絡中只有大約 20%的數(shù)據(jù)包是通過骨干路由器與中央服務器或企業(yè)網(wǎng)絡的其他部分進行通信，而 80%的網(wǎng)絡流量主要仍集中在不同的部門子網(wǎng)內(nèi)。而現(xiàn)在，情況卻發(fā)生了根本性的變化，以至形成了20/80規(guī)則。為了應付不斷增長的數(shù)據(jù)流量，共享介質(zhì)型的網(wǎng)絡紛紛被交換型網(wǎng)絡所替代。這種變化對原來用于網(wǎng)絡分段的傳統(tǒng)路由器產(chǎn)生了直接的沖擊。鑒于大部分的數(shù)據(jù)流量都跨越 IP 子網(wǎng)，路由器事實上已經(jīng)成為了網(wǎng)絡傳輸?shù)钠款i。 傳統(tǒng)的路由器主要功能是實現(xiàn)路由選擇與網(wǎng)絡互聯(lián)，即通過一定途徑獲得子網(wǎng)的拓撲信息與各物理線路的網(wǎng)絡特性，并通過一定的路由算法獲得達到各子網(wǎng)的最佳路徑，建立相應路由表，從而將每個 IP 包跳到跳（hop to hop）傳到目的地。 其次，它必須處理不同的鏈路協(xié)議。IP 包途經(jīng)每個路由器時，需經(jīng)過排隊、協(xié)議處理和尋址選擇路由等軟件處理環(huán)節(jié)，造成延時加大。同時路由器采用共享總線方式，總的吞吐量受到限制，當用戶數(shù)量增加時，每個用戶的接入速率降低。路由器更注重對多種介質(zhì)類型和多種傳輸速度的支持，而目前數(shù)據(jù)緩沖和轉(zhuǎn)換能力比線速吞吐能力和低時延更為重要。雖然路由器的性能最近也得到了一定的提高，大約達到 1Mpps，但采用這種路由器的費用也高得驚人。 16 / 52 和路由技術(shù)相比，交換技術(shù)的好處就是速度快，當網(wǎng)絡規(guī)模很大時，高速、大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于現(xiàn)代通信網(wǎng)絡大都采用光纖技術(shù)，所以現(xiàn)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的主要瓶頸是節(jié)點路由器?，F(xiàn)在的第三層交換、路由交換或其他名詞都是這種思路的結(jié)果。雖然第三層交換最初是為局域網(wǎng)設計的，它采用目的 IP 地址進行交換，但是現(xiàn)在這種技術(shù)也已經(jīng)開始在廣域網(wǎng)中使用。 第三層交換在現(xiàn)在的網(wǎng)絡建設中起著越來越重要的作用，它不需要將廣播封包擴散，而是直接利用動態(tài)建立的 MAC 地址來通信，如 IP 地址、ARP 等，具有多路廣播和虛擬網(wǎng)間基于 IP 和 IPX 等協(xié)議的路由功能，這方面功能的順利實現(xiàn)，主要依靠專用集成電路（ASIC）。把傳統(tǒng)的路由軟件處理的指令改為 ASIC 芯片的嵌入式指令，從而加速了對包的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，使得高速下的線性路由和服務質(zhì)量都有了可靠的保證。 三、第三層交換的應用 第三層交換機的應用其實很簡單，主要用途是代替?zhèn)鹘y(tǒng)路由器作為網(wǎng)絡的核心。因此，凡是沒有廣域網(wǎng)連接需求，同時又需要路由器的地方，都可以用第三層交換機來代替。 在企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)中，一般會將第三層交換機用在網(wǎng)絡的核心層，用第三層交換機上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網(wǎng)或 VLAN。這樣網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相對簡單，節(jié)點數(shù)相對較少。 另外，其不需要較多的控制功能，并且成本較低。 在目前火爆的寬帶網(wǎng)絡建設中，第三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，第三層交換機的出現(xiàn)動搖了企業(yè)路由器的地位。正如路由器統(tǒng)治廣域網(wǎng)一樣，第三層交換機將在今后主宰局域網(wǎng)已成為不爭的事實。 從當前國內(nèi)的情況來看，第三層交換機發(fā)展勢頭良好?？上驳氖牵S多國內(nèi)廠商紛紛推出第三層以太網(wǎng)交換機，而且性能良好。第三層交換機在應用方面具有以下特點。 1．擔當骨干交換機 17 / 52 第三層交換機一般用于網(wǎng)絡的骨干交換機和服務器群交換機，也可作為網(wǎng)絡節(jié)點交換機。在網(wǎng)絡中，同其他以太網(wǎng)交換機配合使用，網(wǎng)絡管理員能構(gòu)造無縫的10/100/1000Mbps 以太網(wǎng)交換系統(tǒng)，為整個信息系統(tǒng)提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡服務。這樣的網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，同時還具有可伸縮性和基于策略的 QoS 服務等功能。第三層交換機為網(wǎng)絡提供 QoS 服務的內(nèi)容包括優(yōu)先級管理、帶寬管理、VLAN 交換等?；诓呗缘腝oS 使得網(wǎng)絡管理員能為各種不同類型的網(wǎng)絡流量包括 TCP/UDP 會話按優(yōu)先級分配帶寬，而且沒有任何交換性能上的損失。 由于應用的需求，骨干交換機多為千兆交換機，所以目前第三層交換機也多為千兆交換機，可以提供 10/100Mbps 自適應端口和千兆端口，既可以連接銅線，也可以連接光纖，并提供高性能的背板通道。這類交換機有機柜式的，也有可堆疊的，可以根據(jù)不同的情況選用。 2．支持 Trunk 協(xié)議 在應用中，經(jīng)常有以太網(wǎng)交換機相互連接或以太網(wǎng)交換機與服務器互聯(lián)的情況，其中互聯(lián)用的單根連線往往會成為網(wǎng)絡的瓶頸。采用 Trunk 技術(shù)能將若干條相同的源交換機與目的交換機的以太網(wǎng)連接線從邏輯上看成一條連接線。這樣既保證局域網(wǎng)不會出現(xiàn)環(huán)路，同時也有效地加大了連接帶寬。性能良好的第三層交換機全面支持Trunk 協(xié)議，一些可支持 8 組 Trunk，從而能夠有效解決了企業(yè)局域網(wǎng)中的連接帶寬問題。 3．實現(xiàn)組播和自學 一些第三層除了支持動態(tài)路由協(xié)議 RIP 和 OSPF 外，針對日漸流行的支持多點組播的需求，還能夠?qū)嵤┗跇藴实亩帱c組播協(xié)議，如距離矢量多點組播路由協(xié)議（DVMRP）。 第三層交換機還可以支持自學習功能，它能自動發(fā)現(xiàn)主機的 IP 地址與連接端口的對應關(guān)系，而不使用任何路由協(xié)議。一旦把交換機接入網(wǎng)絡，它就通過不斷地偵聽18 / 52ARP、RIP 和 ICMP 數(shù)據(jù)包來學習所有連接的主機的 IP 地址和子網(wǎng)掩碼信息。根據(jù)學習到的信息，交換機將建立和維護路由表中的路由信息，并且自動地為所有 IP 數(shù)據(jù)包提供路由服務。 4．提高安全性 在網(wǎng)絡中，對于所傳輸數(shù)據(jù)包，出于安全考慮，需要根據(jù)很多規(guī)則對數(shù)據(jù)進行過濾，確保只有符合規(guī)定的數(shù)據(jù)包才能通過第三層交換機。第三層交換機支持內(nèi)部具有硬件的過濾器，能在不降低系統(tǒng)性能的情況下對所有數(shù)據(jù)包進行過濾，而且能根據(jù)從第二層到第七層的任意內(nèi)容對數(shù)據(jù)包進行過濾。 第三層交換機的典型應用如圖所示。 在上圖中，是一個三級交換結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，其中骨干交換機是一臺第三層交換機，通過它來劃分不同功能的邏輯子網(wǎng)（圖中有 4 個），并通過網(wǎng)絡管理系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡進行集中式控制和管理，包括監(jiān)控、調(diào)整網(wǎng)絡的運行狀態(tài)、自動分配用戶的 IP 地址、統(tǒng)計網(wǎng)上信息流量及用戶的使用情況等內(nèi)容?？芍苯舆B到骨干交換機的設備有路由器、各種服務器、中心工作站和二級交換機。二級交換機可選用普通的第二層交換機。第三級交換機可以選用第二層交換機或集線器。19 / 52 綜上所述，第三層交換技術(shù)是現(xiàn)在解決虛擬網(wǎng)通訊的最成熟的技術(shù)，它在路由交換機中運行 RIP、OSPF 或 PIM 等路