第三层交换技术分析及应用的发展

　　交换技术有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍第三层交换技术分析及应用的发展，第三层交换机又称为路由交换机，第三层交换可以看作是一个模型，它涉及ISO参考模型的第二层和第三层。作为交换机，它具有同第二层相同的属性，同时又将第二层交换和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能，因而具备某些路由性能。

　　这种集成经的结构还引进了策略管理属性，它不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供通信流量的优先化处理、安全以及多种其他的灵活功能，如trunking,VPN和Intranet的动态部署。

　　接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100Mbit/s以太网，吉比特以太网，FDDI和ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供trunking,VLAN和标签机制。路由层提供主要的LAN路由协议：IP,IPX和AppleT，并通过策略管理，提供传统的路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业（或部门）的特定需求来调整网络。相对于第三层来说，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类，如图3所示。一个纯第二层的解决方法案，即图中所示的“处处变换”，它在划分子网和广播限制等方面提供的控制最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的、集成的支持。传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机只需要更少的配置，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高的网络性能。

　　第三层交换技术的演变

　　随着硬件和软件的不断升级，第三层交换技术的发展也经历了“三代”的变化。第一代交换机是基于分立的电子元件和原语式的软件框架的混合体。软件的功能运行在一个有固定内存的处理机上。随着管理支持和协议功能的改善，软件的功能也不断增加。当用户的日常业务更加依赖于网络，网络上的流量增多时，网络设备便成了瓶颈。虽然处理机和存储器变得越来越快和有效，但通信流量的增加更为迅速。解决问题的第一步是简化网络层：用交换机取代路由器，以减低处理数据包的开销并显著地提高事务处理速度。引进一种专用于优化第二层处理的专用集成电路（ASIC），使性能提高了10倍，并降低了系统的整体费用。图4示出了第一代的体系结构。

　　第三代交换技术并不是仅仅建立在第二代的进展上，而是采用ASIC+RISC技术，为第三层路由、组播及用户可选的策略（policy）等方面提供了线速性能，总的数据吞吐量可以达到超过每秒几百万个包。由于使用了基于策略的服务机制，可以支持QOS，通过FIRE引入分布式数据包处理（DDP），可以将数据包快速而独立地传送过系统，同时使用动态分类的PACE技术和RSVP，使第二层与第三层的性能灵活地结合起来。在第三层交换机中，通过内置一个处理机将ASIC的能力，如增加对IPV6的支持，并不需要硬件升级或牺牲系统的性能。第三代第三层交换机可以支持多媒体网络通信，能更有效地减少延时并能确保安全。由于交换机、Hub和网卡采用了统一的系统环境，使交换机在以太网环境下支持图像传输。

　　多层交换发展展望

　　随着第三层交换技术的发展，又出现了第四层交换，它扩展了第三层和第二层交换，能够支持更细粒度的网络调整，以及对通信流的优先权划分。第四层交换是一种基于策略的路由，它位于ISO参考模型的第四层，使用的是第四层信息，根据第四层信息，例如对于TCP/UDP中数据包的端口号进行交换。它允许根据应用程序划分通信数据的优先权，能够根据某种特定应用程度的通信量，将一定量的带宽用于重要的应用程序。

　　从某种意义上讲，第四层交换提供了在网络中实现服务等级（COS）的方法。这样对于一个Intranet来说，它可以减少WWW或FTP的通信量，而给E-MAIL或Telent通信量设置更高的优先权。第三、第四层交换是基于加速路由的处理过程，目前，基于流或标签的路由处理技术也相继问世，如3Com推出的快速IP和NHRP交换机、Alcatel推出的MPLS多协议标记交换机等。多层交换有助于实现LAN和WAN的桥接，随着信息全球化的发展趋势，LAN和WAN的边界变得越来越模糊，第三层交换技术为未来可扩展的解决方案奠定了坚实的基础。