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第3層交換技術(shù)的原理詳解

發(fā)布時(shí)間:2022-04-30 文章來源:xp下載站 瀏覽: 29

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來的新技術(shù),它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)資源的全面共享和有機(jī)協(xié)作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源、大型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。 當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享,網(wǎng)絡(luò)則被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。

一個(gè)具有第三層交換功能的設(shè)備是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī),但它是二者的有機(jī)結(jié)合,并不是簡單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。

從硬件的實(shí)現(xiàn)上看,目前,第二層交換機(jī)的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達(dá)幾十Gbit/s)交換數(shù)據(jù)的,在第三層交換機(jī)中,與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上,這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù),從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s——100Mbit/s),在軟件方面,第三層交換機(jī)也有重大的舉措,它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進(jìn)行了界定,其作法是:

1、對(duì)于數(shù)據(jù)封包的轉(zhuǎn)發(fā):如IP/IPX封包的轉(zhuǎn)發(fā),這些有規(guī)律的過程通過硬件得以高速實(shí)現(xiàn)。

2、對(duì)于第三層路收軟件:如路由信息的更新、路由表維護(hù)、路由計(jì)算、路由的確定等功能,用優(yōu)化、高效的軟件實(shí)現(xiàn)。假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的站點(diǎn)通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信的過程,發(fā)送站點(diǎn)A在開始發(fā)送時(shí),已知目的站的IP地址,但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析(ARP)來確定目的站的MAC地址。發(fā)送站把自己的IP地址與目的站的IP地址比較,采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定目的站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi),A廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,B返回其MAC地址,A得到目的站點(diǎn)B的MAC地址后將這一地址緩存起來,并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。

若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi),如發(fā)送站A要與目的站C通信,發(fā)送站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地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個(gè)IP 地址實(shí)際上對(duì)應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。所以當(dāng)發(fā)送站A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí),若第三層交換模塊在以往的通信過程中已得到目的站B的MAC地址,則向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址;否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的站廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,目的站C得到此ARP請(qǐng)求后向第三層交換模塊回復(fù)其MAC地址,第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A.以后,當(dāng)再進(jìn)行A與C之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí),將用最終的目的站點(diǎn)的MAC地址封包,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理,信息得以高速交換。

第三層交換具有以下突出特點(diǎn):有機(jī)的硬件結(jié)合使得數(shù)據(jù)交換加速;優(yōu)化的路由軟件使得路由過程效率提高;除了必要的路由決定過程外,大部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程由第二層交換處理;多個(gè)子網(wǎng)互連時(shí)只是與第三層交換模塊的邏輯連接,不象傳統(tǒng)的外接路由器那樣需增加端口,保護(hù)了用戶的投資。回復(fù)其MAC地址,第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A。以后,當(dāng)再進(jìn)行A與C之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí),將用最終的目的站點(diǎn)的MAC地址封包,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理,信息得以高速交換。

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網(wǎng)絡(luò)的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中,正因如此,網(wǎng)絡(luò)的承受能力也面臨著越來越嚴(yán)峻的考驗(yàn)―從硬件上、軟件上、所用標(biāo)準(zhǔn)上......,各項(xiàng)技術(shù)都需要適時(shí)應(yīng)勢(shì),對(duì)應(yīng)發(fā)展,這正是網(wǎng)絡(luò)迅速走向進(jìn)步的催化劑。

本文章關(guān)鍵詞: 第三層 交換 原理 

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