三层交换机的原理和设计

　　（1）。有机的硬件结合使得数据交换加速；

　　（2）。优化的路由软件使得路由过程效率提高；

　　（3）。除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由第二层交换处理；

　　（4）。多个子网互连时只是与第三层交换模块的逻辑连接，不象传统的外接路由器那样需增加端口，保护了用户的投资。

　　第三层交换的目标是，只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接的第二层通路，就没有必要经过路由器转发数据包。第三层交换使用第三层路由协议确定传送路径，此路径可以只用一次，也可以存储起来，供以后使用。之后数据包通过一条虚电路绕过路由器快速发送。

　　第三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。当然，三层交换技术并不是网络交换机与路由器的简单叠加，而是二者的有机结合，形成一个集成的、完整的解决方案。

　　3.一款第三层交换机的设计考虑到市场需要，交换机成本和自主知识产权因素，我们设计开发了有自主知识产权的VLSW4150系列交换机。VLSW4150 系列交换机是为企业提供的高性能、多层次化的解决方案。VLSW 4150也适用于ISP和服务提供商，尤其是对于一些大型的运营商，将能够增强其在IP市场的竞争力。

　　3.1总体设计VLSW4150交换机有24个RJ45 10/100BASE－TX自适应端口，提供2个可选的光纤10/100BaseTx以太口、100BaseFx快速以太端口或者千兆以太网口（SX，LX，ZX），并另外提供一个串口和一个100M以太网口对交换机进行配置。

　　VLSW4150交换机的体系结构可以支持最高到11Gbps的速率，多层交换速率达到6.6Mpps；可以支持8，192个MAC地址；为了更好的控制网络流量和网络安全，还支持以1M为步长的速率限制；支持TaggedVLAN和MAC-based的帧过滤以及RIP、OSPF和BGP路由协议。

　　VLSW4150交换机提供堆栈技术可以以一个逻辑IP地址来管理多个交换机，并可在一个口上镜像其他的数据包，提供基于Web的网管系统以及CLI方式来调试交换机。VLSW4150支持SNMP协议、RMON和Telnet功能来便于管理。

　　3.2硬件结构

　　VLSW4150三层交换机的硬件结构分为两个部分，处理器模块和交换模块，它们之间通过PCI接口相连，同时配合相应的外围电路形成完整的三层交换机系统，见图1.

　　（1）处理器模块

　　如图2所示，处理器部采用一款MOTOROLAPowerQUICCIICPU，同一些外部存储设备以及一些外围电路构成三层交换机的处理器部分。处理器模块主要是运行嵌入式操作系统，配置系统和路由表的维持，而不是数据转发通路的组成部分。CPLD 保存一些CPU初始化的一些配置以保证上电后CPU正常启动，Flash 芯片用于存储三层交换机的所需要的所有软件和相关配置，SDRAM在系统启动之后载入FLASH中的程序，保证系统正常运行。处理器模块一方面提供一个快速以太网接口和一个异步口，用于对交换机进行配置和调试；另一方面通过PCI接口和交换模块相连，通过PCI接口对交换模块进行控制，并进行数据传输[2] .

　　图2  处理器模块的硬件组成