思科三層交換機主要應用及種類(lèi)

　　三層交換原理一個(gè)具有三層交換功能的設備，相當于是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結合，并不是簡(jiǎn)單地把路由器設備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機上。

　　其原理是：假設兩個(gè)使用IP協(xié)議的主機A、B通過(guò)第三層交換機進(jìn)行通信，發(fā)送主機A在開(kāi)始發(fā)送時(shí)，把自己的IP地址與B主機的IP地址比較，判斷B主機是否與自己在同一子網(wǎng)內。若B與A在同一子網(wǎng)內，則進(jìn)行二層的轉發(fā)。若兩個(gè)主機不在同一子網(wǎng)內，如A要與目的主機B通信，發(fā)送主機A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址其實(shí)是三層交換機的三層交換模塊。

　　三層交換機應用

　　當發(fā)送主機A對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請求時(shí)，如果三層交換模塊在以前的通信過(guò)程中已經(jīng)知道B主機的MAC地址，則向A回復B的MAC地址;否則三層交換模塊根據路由信息向B廣播一個(gè)ARP請求，B得到此ARP請求后向三層交換模塊回復其MAC地址，三層交換模塊保存此地址并回復給發(fā)送主機A,同時(shí)將B主機的MAC地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中。從這以后，當A向B發(fā)送的數據包便全部交給二層交換處理，信息得以高速交換。由于僅僅在路由過(guò)程中才需要三層處理，絕大部分數據都通過(guò)二層交換轉發(fā)，因此三層交換機的速度很快，接近二層交換機的速度，同時(shí)比相同路由器的價(jià)格低很多。

　　因為通信雙方并沒(méi)有通過(guò)路由器進(jìn)行“拆包”和“打包”的過(guò)程，所以那怕主機A、B或C分屬于不同的子網(wǎng)，它們之間也可直接知道對方的MAC地址來(lái)進(jìn)行通信，最重要的是，第三層交換機并沒(méi)有像其它交換機一樣把廣播封包擴散，第三層交換機之所以叫三層交換機就是因為它可以看懂三層信息，比如IP地址、ARP等。所以，三層交換機便能洞悉某一廣播封包目的何在，在沒(méi)有把它擴散出去的情形下，同時(shí)滿(mǎn)足了發(fā)出該廣播封包的人的需求(不論它們在任何子網(wǎng)里)。因為第三層交換機沒(méi)做任何“拆、打”數據包的工作，所有經(jīng)過(guò)它的數據包都不會(huì )被修改并以交換的速度傳到目的地。所以，應用第三層交換機技術(shù)即可實(shí)現網(wǎng)絡(luò )路由的功能，又可以根據不同的網(wǎng)絡(luò )狀況做到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò )性能。

　　三層交換機種類(lèi)

　　三層交換機可以根據其處理數據的不同而分為純硬件和純軟件兩大類(lèi)。

　　(1)純硬件的三層技術(shù)相對來(lái)說(shuō)技術(shù)復雜，成本高，但是速度快，性能好，負載能力強。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式進(jìn)行路由表的查找和刷新。當數據由端口接口芯片接收進(jìn)來(lái)以后，首先在二層交換芯片中查找相應的目的MAC地址，如果查到，就進(jìn)行二層轉發(fā)，否則將數據送至三層引擎。在三層引擎中，ASIC芯片查找相應的路由表信息，與數據的目的IP地址相比對，然后發(fā)送ARP數據包到目的主機，得到該主機的MAC地址，將MAC地址發(fā)到二層芯片，由二層芯片轉發(fā)該數據包。

　�、俣丝贏(yíng)向三層交換模塊發(fā)出ARP請求

　�、谌龑咏粨Q模塊向端口B所在網(wǎng)段廣播ARP請求

　�、鄱丝贐的ARP應答

　�、芨�新MAC地址表

　　(2)基于軟件的三層交換機技術(shù)較簡(jiǎn)單，但速度較慢，不適合作為主干。其原理是，采用CPU用軟件的方式查找路由表。當數據由端口接口芯片接收進(jìn)來(lái)以后，首先在二層交換芯片中查找相應的目的MAC地址，如果查到，就進(jìn)行二層轉發(fā)否則將數據送至CPU.CPU查找相應的路由表信息，與數據的目的IP地址相比對，然后發(fā)送ARP數據包到目的主機得到該主機的MAC地址，將MAC地址發(fā)到二層芯片，由二層芯片轉發(fā)該數據包。因為低價(jià)CPU處理速度較慢，因此這種三層交換機處理速度較慢。

　�、俣丝贏(yíng)向三層交換模塊發(fā)出ARP請求

　�、谌龑咏粨Q模塊向端口B所在網(wǎng)段廣播ARP請求

　�、鄱丝贐的ARP應答

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