【文章內(nèi)容簡介】 4 網(wǎng)絡(luò)方案實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵設(shè)備選型 二層交換機(jī)二 層 交 換 技 術(shù) 的 發(fā) 展 比 較 成 熟 ， 二 層 交 換 機(jī) 屬 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 設(shè) 備 ， 可 以 識(shí) 別數(shù) 據(jù) 包 中 的 MAC 地 址 信 息 ， 根 據(jù) MAC 地 址 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 發(fā) ， 并 將 這 些 MAC 地 址 與 對(duì) 應(yīng)的 端 口 記 錄 在 自 己 內(nèi) 部 的 一 個(gè) 地 址 表 中 。 其 實(shí) 物 如 圖 41 所 示 。圖 41 二層交換機(jī)實(shí)物圖圖 42 二層交換機(jī)原理圖二 層 交 換 機(jī) 原 理 如 圖 42 所 示 ， 其 具 體 的 工 作 流 程 如 下 ： （ 1） 當(dāng) 交 換 機(jī) 從 某 個(gè) 端 口 收 到 一 個(gè) 數(shù) 據(jù) 包 ， 它 先 讀 取 包 頭 中 的 源 MAC 地 址 ，這 樣 它 就 知 道 源 MAC 地 址 的 機(jī) 器 是 連 在 哪 個(gè) 端 口 上 的 ； （ 2） 再 去 讀 取 包 頭 中 的 目 的 MAC 地 址 ， 并 在 地 址 表 中 查 找 相 應(yīng) 的 端 口 ； （ 3） 如 表 中 有 與 這 目 的 MAC 地 址 對(duì) 應(yīng) 的 端 口 ， 把 數(shù) 據(jù) 包 直 接 復(fù) 制 到 這 端 口上 ；（ 4） 如 表 中 找 不 到 相 應(yīng) 的 端 口 則 把 數(shù) 據(jù) 包 廣 播 到 所 有 端 口 上 ， 當(dāng) 目 的 機(jī) 器 對(duì)源 機(jī) 器 回 應(yīng) 時(shí) ， 交 換 機(jī) 又 可 以 學(xué) 習(xí) 該 目 的 MAC 地 址 與 哪 個(gè) 端 口 對(duì) 應(yīng) ， 在 下 次 傳送 數(shù) 據(jù) 時(shí) 就 不 再 需 要 對(duì) 所 有 端 口 進(jìn) 行 廣 播 了 。 不 斷 的 循 環(huán) 這 個(gè) 過 程 ， 這 樣 對(duì) 于 全 網(wǎng) 的 MAC 地 址 信 息 都 可 以 學(xué) 習(xí) 到 ， 二 層交 換 機(jī) 就 是 這 樣 建 立 和 維 護(hù) 它 自 己 的 MAC 地 址 表 的 。 從 二 層 交 換 機(jī) 的 工 作 原 理 可 以 推 知 以 下 三 點(diǎn) ： （ 1） 由 于 交 換 機(jī) 對(duì) 多 數(shù) 端 口 的 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 同 時(shí) 交 換 ， 這 就 要 求 具 有 很 寬 的 交 換總 線 帶 寬 ， 如 果 二 層 交 換 機(jī) 有 N 個(gè) 端 口 ， 每 個(gè) 端 口 的 帶 寬 是 M， 交 換 機(jī) 總 線 帶寬 超 過 NM， 那 么 這 交 換 機(jī) 就 可 以 實(shí) 現(xiàn) 線 速 交 換 ； 利用寬帶網(wǎng)絡(luò)建立智能化小區(qū)設(shè)計(jì)第 12 頁（ 2） 學(xué) 習(xí) 端 口 連 接 的 機(jī) 器 的 MAC 地 址 ， 寫 入 地 址 表 ， 地 址 表 的 大 小 （ 一 般兩 種 表 示 方 式 ： 一 為 BEFFER RAM， 一 為 MAC 表 項(xiàng) 數(shù) 值 ） ， 地 址 表 大 小 影 響 交 換機(jī) 的 接 入 容 量 ； （ 3） 還 有 一 個(gè) 就 是 二 層 交 換 機(jī) 一 般 都 含 有 專 門 用 于 處 理 數(shù) 據(jù) 包 轉(zhuǎn) 發(fā) 的ASIC （ Application specific Integrated Circuit） 芯 片 ， 因 此 轉(zhuǎn) 發(fā) 速 度 可以 做 到 非 常 快 。 由 于 各 個(gè) 廠 家 采 用 ASIC 不 同 ， 直 接 影 響 產(chǎn) 品 性 能 。 三層交換機(jī)三 層 交 換 機(jī) 就 是 具 有 部 分 路 由 器 功 能 的 交 換 機(jī) ， 三 層 交 換 機(jī) 的 最 重 要 目 的 是加 快 大 型 局 域 網(wǎng) 內(nèi) 部 的 數(shù) 據(jù) 交 換 ， 所 具 有 的 路 由 功 能 也 是 為 這 目 的 服 務(wù) 的 ， 能 夠做 到 一 次 路 由 ， 多 次 轉(zhuǎn) 發(fā) 。 對(duì) 于 數(shù) 據(jù) 包 轉(zhuǎn) 發(fā) 等 規(guī) 律 性 的 過 程 由 硬 件 高 速 實(shí) 現(xiàn) ， 而像 路 由 信 息 更 新 、 路 由 表 維 護(hù) 、 路 由 計(jì) 算 、 路 由 確 定 等 功 能 ， 則 由 軟 件 實(shí) 現(xiàn) 。其 實(shí) 物 如 圖 43 所 示 。圖 43 三層交換機(jī)實(shí)物圖 方案中的三層交換技術(shù)三 層 交 換 技 術(shù) 就 是 二 層 交 換 技 術(shù) ＋ 三 層 轉(zhuǎn) 發(fā) 技 術(shù) 。 傳 統(tǒng) 的 交 換 技 術(shù) 是 在OSI 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo) 準(zhǔn) 模 型 中 的 第 二 層 ——數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 進(jìn) 行 操 作 的 ， 而 三 層 交 換 技 術(shù) 是在 網(wǎng) 絡(luò) 模 型 中 的 第 三 層 實(shí) 現(xiàn) 了 數(shù) 據(jù) 包 的 高 速 轉(zhuǎn) 發(fā) 。 應(yīng) 用 第 三 層 交 換 技 術(shù) 即 可 實(shí) 現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò) 路 由 的 功 能 ， 又 可 以 根 據(jù) 不 同 的 網(wǎng) 絡(luò) 狀 況 做 到 最 優(yōu) 的 網(wǎng) 絡(luò) 性 能 。　 　 為 什 么 要 使 用 三 層 交 換 機(jī) ？　 　 （ 1） 網(wǎng) 絡(luò) 骨 干 少 不 了 三 層 交 換　 　 要 說 三 層 交 換 機(jī) 在 諸 多 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 中 的 作 用 ， 用 “中 流 砥 柱 ”形 容 并 不 為 過 。在 校 園 網(wǎng) 、 城 域 教 育 網(wǎng) 中 ， 從 骨 干 網(wǎng) 、 城 域 網(wǎng) 骨 干 、 匯 聚 層 都 有 三 層 交 換 機(jī) 的 用武 之 地 ， 尤 其 是 核 心 骨 干 網(wǎng) 一 定 要 用 三 層 交 換 機(jī) ， 否 則 整 個(gè) 網(wǎng) 絡(luò) 成 千 上 萬 臺(tái) 的 計(jì)算 機(jī) 都 在 一 個(gè) 子 網(wǎng) 中 ， 不 僅 毫 無 安 全 可 言 ， 也 會(huì) 因 為 無 法 分 割 廣 播 域 而 無 法 隔 離廣 播 風(fēng) 暴 ?！?　 （ 2） 連 接 子 網(wǎng) 少 不 了 三 層 交 換　 　 同 一 網(wǎng) 絡(luò) 上 的 計(jì) 算 機(jī) 如 果 超 過 一 定 數(shù) 量 （ 通 常 在 200 臺(tái) 左 右 ， 視 通 信 協(xié) 議而 定 ） ， 就 很 可 能 會(huì) 因 為 網(wǎng) 絡(luò) 上 大 量 的 廣 播 而 導(dǎo) 致 網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸 效 率 低 下 。 為 了 避 免在 大 型 交 換 機(jī) 上 進(jìn) 行 廣 播 所 引 起 的 廣 播 風(fēng) 暴 ， 可 將 其 進(jìn) 一 步 劃 分 為 多 個(gè) 虛 擬 網(wǎng)利用寬帶網(wǎng)絡(luò)建立智能化小區(qū)設(shè)計(jì)第 13 頁（ VLAN） 。 但 是 這 樣 做 將 導(dǎo) 致 一 個(gè) 問 題 ： VLAN 之 間 的 通 信 必 須 通 過 路 由 器 來 實(shí)現(xiàn) 。 但 是 傳 統(tǒng) 路 由 器 也 難 以 勝 任 VLAN 之 間 的 通 信 任 務(wù) ， 因 為 相 對(duì) 于 局 域 網(wǎng) 的 網(wǎng)絡(luò) 流 量 來 說 ， 傳 統(tǒng) 的 普 通 路 由 器 的 路 由 能 力 太 弱 ?！?　 而 且 千 兆 級(jí) 路 由 器 的 價(jià) 格 也 是 非 常 難 以 接 受 的 。 如 果 使 用 三 層 交 換 機(jī) 上 的 千兆 端 口 或 百 兆 端 口 連 接 不 同 的 子 網(wǎng) 或 VLAN， 就 可 在 保 持 性 能 的 前 提 下 ， 經(jīng) 濟(jì) 地解 決 了 子 網(wǎng) 劃 分 之 后 子 網(wǎng) 之 間 必 須 依 賴 路 由 器 進(jìn) 行 通 信 的 問 題 ， 因 此 三 層 交 換 機(jī)是 連 接 子 網(wǎng) 的 理 想 設(shè) 備 。 三層交換機(jī)與二層交換機(jī)的比較　 　 除 了 優(yōu) 秀 的 性 能 之 外 ， 三 層 交 換 機(jī) 還 具 有 一 些 傳 統(tǒng) 的 二 層 交 換 機(jī) 沒 有 的 特 性 ，這 些 特 性 可 以 給 校 園 網(wǎng) 和 城 域 教 育 網(wǎng) 的 建 設(shè) 帶 來 許 多 好 處 ， 列 舉 如 下 。　 　 （ 1） 高 可 擴(kuò) 充 性　 　 三 層 交 換 機(jī) 在 連 接 多 個(gè) 子 網(wǎng) 時(shí) ， 子 網(wǎng) 只 是 與 第 三 層 交 換 模 塊 建 立 邏 輯 連 接 ，不 像 傳 統(tǒng) 外 接 路 由 器 那 樣 需 要 增 加 端 口 ， 從 而 保 護(hù) 了 用 戶 對(duì) 校 園 網(wǎng) 、 城 域 教 育 網(wǎng)的 投 資 ， 并 滿 足 學(xué) 校 3~5 年 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 用 快 速 增 長 的 需 要 ?！?　 （ 2） 高 性 價(jià) 比　 　 三 層 交 換 機(jī) 具 有 連 接 大 型 網(wǎng) 絡(luò) 的 能 力 ， 功 能 基 本 上 可 以 取 代 某 些 傳 統(tǒng) 路 由 器 ，但 是 價(jià) 格 卻 接 近 二 層 交 換 機(jī) 。 現(xiàn) 在 一 臺(tái) 百 兆 三 層 交 換 機(jī) 的 價(jià) 格 只 有 幾 萬 元 ， 與 高端 的 二 層 交 換 機(jī) 的 價(jià) 格 差 不 多 ?！?　 （ 3） 內(nèi) 置 安 全 機(jī) 制　 　 三 層 交 換 機(jī) 可 以 與 普 通 路 由 器 一 樣 ， 具 有 訪 問 列 表 的 功 能 ， 可 以 實(shí) 現(xiàn) 不 同VLAN 間 的 單 向 或 雙 向 通 訊 。 如 果 在 訪 問 列 表 中 進(jìn) 行 設(shè) 置 ， 可 以 限 制 用 戶 訪 問 特定 的 IP 地 址 ， 這 樣 學(xué) 校 就 可 以 禁 止 學(xué) 生 訪 問 不 健 康 的 站 點(diǎn) ?！?　 （ 4） 適 合 多 媒 體 傳 輸　 　 教 育 網(wǎng) 經(jīng) 常 需 要 傳 輸 多 媒 體 信 息 ， 這 是 教 育 網(wǎng) 的 一 個(gè) 特 色 。 三 層 交 換 機(jī) 具 有QoS（ 服 務(wù) 質(zhì) 量 ） 的 控 制 功 能 ， 可 以 給 不 同 的 應(yīng) 用 程 序 分 配 不 同 的 帶 寬 ?！?　 （ 5） 計(jì) 費(fèi) 功 能在 高 校 校 園 網(wǎng) 及 有 些 地 區(qū) 的 城 域 教 育 網(wǎng) 中 ， 很 可 能 有 計(jì) 費(fèi) 的 需 求 ， 因 為 三 層交 換 機(jī) 可 以 識(shí) 別 數(shù) 據(jù) 包 中 的 IP 地 址 信 息 ， 因 此 可 以 統(tǒng) 計(jì) 網(wǎng) 絡(luò) 中 計(jì) 算 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 流量 ， 可 以 按 流 量 計(jì) 費(fèi) ， 也 可 以 統(tǒng) 計(jì) 計(jì) 算 機(jī) 連 接 在 網(wǎng) 絡(luò) 上 的 時(shí) 間 ， 按 時(shí) 間 進(jìn) 行 計(jì) 費(fèi) 。而 普 通 的 二 層 交 換 機(jī) 就 難 以 同 時(shí) 做 到 這 兩 點(diǎn) 。 路由器 方案中的路由技術(shù)路 由 器 （ Router） 是 用 于 連 接 多 個(gè) 邏 輯 上 分 開 的 網(wǎng) 絡(luò) ， 所 謂 邏 輯 網(wǎng) 絡(luò) 是 代表 一 個(gè) 單 獨(dú) 的 網(wǎng) 絡(luò) 或 者 一 個(gè) 子 網(wǎng) 。 當(dāng) 數(shù) 據(jù) 從 一 個(gè) 子 網(wǎng) 傳 輸 到 另 一 個(gè) 子 網(wǎng) 時(shí) ， 可 通過 路 由 器 來 完 成 。 因 此 ， 路 由 器 具 有 判 斷 網(wǎng) 絡(luò) 地 址 和 選 擇 路 徑 的 功 能 ， 它 能 在 多網(wǎng) 絡(luò) 互 聯(lián) 環(huán) 境 中 ， 建 立 靈 活 的 連 接 ， 可 用 完 全 不 同 的 數(shù) 據(jù) 分 組 和 介 質(zhì) 訪 問 方 法 連利用寬帶網(wǎng)絡(luò)建立智能化小區(qū)設(shè)計(jì)第 14 頁接 各 種 子 網(wǎng) ， 路 由 器 只 接 受 源 站 或 其 他 路 由 器 的 信 息 ， 屬 網(wǎng) 絡(luò) 層 的 一 種 互 聯(lián) 設(shè) 備 。它 不 關(guān) 心 各 子 網(wǎng) 使 用 的 硬 件 設(shè) 備 ， 但 要 求 運(yùn) 行 與 網(wǎng) 絡(luò) 層 協(xié) 議 相 一 致 的 軟 件 。 路 由器 分 本 地 路 由 器 和 遠(yuǎn) 程 路 由 器 ， 本 地 路 由 器 是 用 來 連 接 網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸 介 質(zhì) 的 ， 如 光 纖 、同 軸 電 纜 、 雙 絞 線 ； 遠(yuǎn) 程 路 由 器 是 用 來 連 接 遠(yuǎn) 程 傳 輸 介 質(zhì) ， 并 要 求 相 應(yīng) 的 設(shè) 備 ，如 電 話 線 要 配 調(diào) 制 解 調(diào) 器 ， 無 線 要 通 過 無 線 接 收 機(jī) 、 發(fā) 射 機(jī) 。 其 實(shí) 物 如 圖 44所 示 。圖 44 路 由 器 實(shí) 物 圖路 由 器 工 作 原 理 舉 例 說 明 如 下 圖 所 示 ： 已 知 A 機(jī) 的 IP 地 址 是（ 子 網(wǎng) 掩 碼 是 ） ， B 機(jī) 的 IP 地 址 是（ 子 網(wǎng) 掩 碼 是 ） ， 則 A 機(jī) 與 B 機(jī) 位 于 不 同 的 網(wǎng) 絡(luò) 。若 A 機(jī) 要 訪 問 B 機(jī) ， 則 A 機(jī) 發(fā) 出 數(shù) 據(jù) 報(bào) ， 需 要 通 過 路 由 器 的 最 佳 路 由 算 法 確 定最 佳 路 徑 。 下 面 說 明 圖 中 路 由 器 是 如 何 實(shí) 現(xiàn) 將 數(shù) 據(jù) 報(bào) 送 達(dá) B 機(jī) 的 。 　圖 45 路 由 器 工 作 示 意 圖（ 1） A 機(jī) 將 B 機(jī) 的 IP 地 址 連 同 數(shù) 據(jù) 信 息 以 數(shù) 據(jù) 幀 的 形 式 發(fā) 送至 路 由 器 R1 的 端 1。（ 2） 路 由 器 R1 的 端 1 收 到 來 自 A 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 幀 后 ， 先 從 報(bào) 頭 中 取 出 目 的 IP地 址 ， 并 根 據(jù) 路 由 表 計(jì) 算 出 發(fā) 往 B 機(jī) 的 最 佳 路 徑 ： R1R2R3B； 并 將 數(shù) 據(jù) 幀 從 路 由 器 R1 的 端 3 發(fā) 往 路 由 器 R2。 ?。?3） 路 由 器 R2 重 復(fù) 路 由 器 R1 的 工 作 ， 并 將 數(shù) 據(jù) 幀 轉(zhuǎn) 發(fā) 給 路 由 器 R3。 　（ 4） 路 由 器 R3 同 樣 取 出 目 的 地 址 ， 發(fā) 現(xiàn) 就 在 該 路 由 器 所 連接 的 網(wǎng) 段 上 ， 于 是 將 該 數(shù) 據(jù) 幀 直 接 交 給 B 機(jī) 。 　（ 5） B 機(jī) 收 到 A 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 幀 ， 一 次 通 信 過 程 宣 告 結(jié) 束 。 事 實(shí) 上 ， 路 由 器 除 了 上 述 的 路 由 選 擇 這 一 主 要 功 能 外 ， 還 具 有 網(wǎng) 絡(luò) 流 量 控制 功 能 。 有 的 路 由 器 僅 支 持 單 一 協(xié) 議 ， 但 大 部 分 路 由 器 可 以 支 持 多 種 協(xié) 議 的 傳 輸 ，利用寬帶網(wǎng)絡(luò)建立智能化小區(qū)設(shè)計(jì)第 15 頁即 多 協(xié) 議 路 由 器 。 由 于 每 一 種 協(xié) 議 都 有 自 己 的 規(guī) 則 ， 要 在 一 個(gè) 路 由 器 中 完 成 多 種協(xié) 議 的 算 法 ， 勢(shì) 必 會(huì) 降 低 路 由 器 的 性 能 。 因