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1.2.5 三层交换技术特点 1、 线速路由： 和传统的路由器相比，第三层交换机的路由速度一般要快十倍或数十倍，能实现线速路由转发。传统路由器采用软件来维护路由表，而第三层交换机采用ASIC （Application Specific Integrated Circuit ）硬件来维护路由表，因而能实现线速的路由。 2、IP 路由： 在局域网上，二层的交换机通过源MAC 地址来标识数据包的发送者，根据目的MAC 地址来转发数据包。对于一个目的地址不在本局域网上的数据包，二层交换机不可能直接把它送到目的地，需要通过路由设备（比如传统的路由器）来转发，这时就要把交换机连接到路由设备上。如果把交换机的缺省网关设置为路由设备的IP 地址，交换机会把需要经过路由转发的包送到路由设备上。路由设备检查数据包的目的地址和自己的路由表，如果在路由表中找到转发路径，路由设备把该数据包转发到其它的网段上，否则，丢弃该数据包。专用（传统）路由器昂贵，复杂，速度慢，易成为网络瓶颈，因为它要分析所有的广播包并转发其中的一部分，还要和其它的路由器交换路由信息，而且这些处理过程都是由CPU 来处理的（不是专用的ASIC ），所以速度慢。第三层交换机既能象二层交换机那样通过MAC 地址来标识转发数据包，也能象传统路由器那样在两个网段之间进行路由转发。而且由于是通过专用的芯片来处理路由转发，第三层交换机能实现线速路由。 3、路由功能 比较传统的路由器，第三层交换机不仅路由速度快，而且配置简单。在最简单的情况（即第三层交换机默认启动自动发现功能时），一旦交换机接进网络，只要设置完VLAN ，并为每个VLAN 设置一个路由接口。 第三层交换机就会自动把子网内部的数据流限定在子网之内，并通过路由实现子网之间的数据包交换。管理员也可以通过人工配置路由的方式：设置基于端口的VLAN ，给每个VLAN 配上IP 地址和子网掩码，就产生了一个路由接口。随后，手工设置静态路由或者启动动态路由协议。 4、路由协议支持： 第三层交换机可以通过自动发现功能来处理本地IP 包的转发及学习邻近路由器的地址，同时也可以通过动态路由协议RIP1 ，RIP2 ，OSPF 来计算路由路径。下面介绍一下RIP 协议和OSPF 协议。路由信息协议（RIP ）是一个内部网关协议（IGP ），主要应用在中等规模的网络，RIP 协议采用距离向量算法，在路由信息中包括了到达目的IP （向量）的跳跃次数（距离），跳跃次数最小的路径是最优路径。RIP 允许的最大跳跃次数为15 ，需要跳跃16 次及其以上的目的地址被认为是不可达的。RIP 路由器通过周期性广播来与邻近的RIP 路由器交换路由信息，广播的时间间隔可以设定。广播的内容就是整个路由表。当RIP 路由器收到邻近路由器的路由表后，要经过计算来决定是否更新自己的路由表。如果自己的路由表需要更新，路由器在更新完毕后会立即把更新的内容发到邻近的路由器而不必等待广播间隔时间的结束。 引起路由表的变化可能会有如下原因： ● 启动了一个新的接口； ● 使用中的接口出现了故障； ● 邻近路由器的路由表改变； ● 路由表中的某条记录的生存周期结束，被自动删除。 RIP 路由器要求在每个广播周期内，都能收到邻近路由器的路由信息，如果不能收到，路由器将会放弃这条路由：如果在90 秒内没有收到，路由器将用其它邻近的具有相同跳跃次数（HOP ）的路由取代这条路由；如果在180 秒内没有收到，该邻近的路由器被认为不可达。RIP 将路由器分为两种类型，一种是主动的，一种是被动的。主动路由器既可以发送自己的路由表，也可以接受邻近路由器的路由表。被动路由器只能接受邻近路由器的路由表。一旦启动了RIP 协议的某个端口学到了一条路由，它将保留这条路由，直到学到更好的路由。一旦有端口广播说某条路由失败了，其它收到这条消息的端口都应该对通过RIP 获得的路由信息做过时处理。一条路由如果在180 秒内没有对外广播路由信息的话，该路由将会被认为是无效。此外，当接口启动RIP 时，它通过和其直接相连的接口建立路由表。在和邻近路由器交换路由信息，建立一个稳定的最优化的路由表的过程中，有可能出现信息回路。一旦路由器收到了以自己作为中间跳转的路由，肯定出现了信息回路。例如：R2 有一条通往RA 的路由，它把这条路由广播给了R1 ，但是，在R1 给R2 的路由信息中也有到RA 的路由，而且是以R2 作为转跳路由器，这时就出现了信息回路。水平分割技术可以避免这种信息回路的产生。 5、自动发现功能： 有些第三层交换机具有自动发现功能，该功能可以减少配置的复杂性。第三层交换机可以通过监视数据流来学习路由信息，通过对端口入站数据包的分析，第三层交换机能自动的发现和产生一个广播域、VLAN 、IP 子网和更新他们的成员。自动发现功能在不改变任何配置的情况下，提高网络的性能。第三层交换机启动后就自动具有IP 包的路由功能，它检查所有的入站数据包来学习子网和工作站的地址，它自动地发送路由信息给邻近的路由器和三层交换机，转发数据包。一旦第三层交换机连接到网络，它就开始监听网上的数据包，并根据学习到的内容建立并不断更新路由表。交换机在自动发现过程中，不需要额外的管理配置，也不会发送探测包来增加网络的负担。用户可以先用自动发现功能来获得简单高效的网络性能，然后根据需要来添加其他的路由、VLAN 等功能。 在第三层，自动发现有如下过程： ● 通过侦察ARP ，RARP 或者DHCP 响应包的原IP 地址，在几秒终之内发现IP 子网的拓扑结构。 ● 在同一网络的不同网段之间建立一个逻辑连接，即在网段间进行路由，实现网段间信息通讯。 ● 学习地址，根据IP 子网、网络协议或组播地址来配置VLAN ，使用IGMP （Internet Group Management Protocol ）来动态更新VLAN 成员。 ● 支持ICMP （Internet Control Message Protocol ）路由发现选项。 ● 存储学习到的路由到硬件中，用线速转发这些地址的数据包。 ● 把目的地址不在路由表中的包送到网络上的其他路由器。 ● 通过侦听ARP 请求来学习每一台工作站的地址。 ● 在子网之内实现IP 包的交换。 在第二层，自动发现有如下过程： ● 通过硬件地址（MAC ）的学习，发现基于硬件地址（MAC ）的网络结构。 ● 根据ARP 请求，建立路由表。 ● 交换各种非IP 包。 ● 查看收到的数据包的目的地址，如果目的地址是已知的，将包转发到已知端口，否则将包广播到它所在的VLAN 的所有成员。 (责任编辑：admin) |