二層交換機技術問題揭秘

時間：2024-09-10 00:14:41 網絡技術我要投稿

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二層交換機技術問題揭秘

　　二層交換技術的發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數(shù)據鏈路層設備，可以識別數(shù)據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進行轉發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個地址表中。

　　具體的工作流程如下：

　　(1) 當交換機從某個端口收到一個數(shù)據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的;

　　(2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口;

　　(3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數(shù)據包直接復制到這端口上;

　　(4) 如表中找不到相應的端口則把數(shù)據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數(shù)據時就不再需要對所有端口進行廣播了。不斷的循環(huán)這個過程，對于全網的MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

　　從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：

　　(1) 由于交換機對多數(shù)端口的數(shù)據進行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現(xiàn)線速交換;

　　(2) 學習端口連接的機器的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表項數(shù)值)，地址表大小影響交換機的接入容量;

　　(3) 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用于處理數(shù)據包轉發(fā)的ASIC(Application specific Integrated Circuit)芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非�？臁Ｓ捎诟鱾€廠家采用ASIC不同，直接影響產品性能。

　　以上三點也是評判二三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術參數(shù)，這一點請大家在考慮設備選型時注意比較。比如A要給B發(fā)送數(shù)據，已知目的IP，那么A就用子網掩碼取得網絡地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。

　　如果在同一網段，但不知道轉發(fā)數(shù)據所需的MAC地址，A就發(fā)送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數(shù)據包并發(fā)送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數(shù)據包轉發(fā)到相應的端口。

　　如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那么A要實現(xiàn)和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常數(shù)據包發(fā)送向一個缺省網關，這個缺省網關一般在操作系統(tǒng)中已經設好，對應第三層路由模塊，所以可見對于不是同一子網的數(shù)據。

　　最先在MAC表中放的是缺省網關的MAC地址;然后就由三層模塊接收到此數(shù)據包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網關的MAC地址為源MAC地址。

　　以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關系，并記錄進流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發(fā)。

　　以上就是三層交換機工作過程的簡單概括，可以看出三層交換的特點：

　　(1)由硬件結合實現(xiàn)數(shù)據的高速轉發(fā)。這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板帶寬，這些是三層交換機性能的兩個重要參數(shù)。

　　(2)簡潔的路由軟件使路由過程簡化。大部分的數(shù)據轉發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是又二層模塊高速轉發(fā)，路由軟件大多都是經過處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡單照搬路由器中的軟件。

　　二層和三層交換機的選擇

　　二層交換機用于小型的局域網絡。這個就不用多言了，在小型局域網中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低謙價格為小型網絡用戶提供了很完善的解決方案。

　　路由器的優(yōu)點在于接口類型豐富，支持的三層功能強大，路由能力強大，適合用于大型的網絡間的路由，它的優(yōu)勢在于選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網絡進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。

　　三層交換機的最重要的功能是加快大型局域網絡內部的數(shù)據的快速轉發(fā)，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網絡按照部門，地域等等因素劃分成一個個小局域網，這將導致大量的網際互訪。

　　單純的使用二層交換機不能實現(xiàn)網際互訪;如單純的使用路由器，由于接口數(shù)量有限和路由轉發(fā)速度慢，將限制網絡的速度和網絡規(guī)模，采用具有路由功能的快速轉發(fā)的三層交換機就成為首選。

　　一般來說，在內網數(shù)據流量大，要求快速轉發(fā)響應的網絡中，如全部由三層交換機來做這個工作，會造成三層交換機負擔過重，響應速度受影響，將網間的路由交由路由器去完成，充分發(fā)揮不同設備的優(yōu)點，不失為一種好的組網策略，當然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網際互連。

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