第三層交換機基本概念及綜合說明
第三層交換機主要是用于簡單的局域網(wǎng)連接中,相比于路由器相比,其使用起來更加的方便快捷,快速的完成組網(wǎng)的各種需求。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展,使人們越來越感覺到傳統(tǒng)路由器已經(jīng)從原來的交通指揮員變成了現(xiàn)在的路口瓶頸。傳統(tǒng)路由器在網(wǎng)絡(luò)中起到隔離網(wǎng)絡(luò)、隔離廣播、路由轉(zhuǎn)發(fā)、防火墻的作業(yè),并且隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,它們的工作量也在迅速增長。
如今出于安全和管理方便等方便的考慮,VLAN(虛擬局域網(wǎng))技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中大量應(yīng)用。VLAN技術(shù)可以邏輯隔離各個不同的網(wǎng)段、端口甚至主機,而各個不同VLAN間的通信都要經(jīng)過路由器來完成轉(zhuǎn)發(fā)。由于局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)流量很大,VLAN間大量的信息交換都要通過路由器來完成轉(zhuǎn)發(fā),這時候隨著數(shù)據(jù)流量的不斷增長路由器就成為了網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。
為了解決局域網(wǎng)絡(luò)的這個瓶頸,很多企業(yè)內(nèi)部、學(xué)校和小區(qū)建設(shè)局域網(wǎng)時都采用了第三層交換機。三層交換是相對于傳統(tǒng)交換概念而提出的。傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標準模型中的第二層—數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的,而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。簡單地說,三層交換技術(shù)就是:二層交換技術(shù)+三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。一個具有三層交換功能的設(shè)備,是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機,但它是二者的有機結(jié)合,并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件和軟件簡單的疊加在局域網(wǎng)交換機上。
第三層交換機與路由器
第三層交換機和路由器之間的區(qū)別,最根本就是第三層交換機也具有“路由”功能,與傳統(tǒng)路由器的路由功能總體上是一致的。雖然如此,第三層交換機與路由器還是存在著相當(dāng)大的本質(zhì)區(qū)別的。第三層交換機并不等于路由器,同時也不可能取代路由器。第三層交換機非常適應(yīng)局域網(wǎng)環(huán)境,而路由器非常適合應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。也就是說,第三層交換機無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲各異,傳輸協(xié)議不同的廣域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。具體而言,有下面幾點:
1.三層交換機與路由器的主要功能不變
雖然第三層交換機與路由器都具有路由功能,但不能因此而把它們等同起來。現(xiàn)在有許多寬帶路由器不僅具有路由功能,還提供了交換機端口、硬件防火墻功能,但不能把它與交換機或者防火墻等同起來一樣。因為這些路由器的主要功能還是路由功能,其它功能只不過是其附加功能,其目的是使設(shè)備適用面更廣、使其更加實用。這里的第三層交換機也一樣,它仍是交換機產(chǎn)品,只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換機,它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。也就是說它同時具備了數(shù)據(jù)交換和路由由發(fā)兩種功能,但其主要功能還是數(shù)據(jù)交換;而路由器僅具有路由轉(zhuǎn)發(fā)這一種主要功能。
2.第三層交換機與路由器使用的場所不同
第三層交換機主要是用于簡單的局域網(wǎng)連接。正因如此,第三層交換機的路由功能通常比較簡單,路由路徑遠沒有路由器那么復(fù)雜。它用在局域網(wǎng)中的主要用途還是提供快速數(shù)據(jù)交換功能,滿足局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的應(yīng)用特點。
而路由器則不同,它的是為了滿足不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接。雖然也適用于局域網(wǎng)之間的連接,但它的路由功能更多的體現(xiàn)在不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)上,如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的連接、不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接等,所以路由器主要是用于不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間。它最主要的功能就是路由轉(zhuǎn)發(fā),解決好各種復(fù)雜路由路徑網(wǎng)絡(luò)的連接就是它的最終目的,所以路由器的路由功能通常非常強大,不僅適用于同種協(xié)議的局域網(wǎng)間,更適用于不同協(xié)議的局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)間。它的優(yōu)勢在于選擇最佳路由、負荷分擔(dān)、鏈路備份及和其他網(wǎng)絡(luò)進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。為了與各種類型的網(wǎng)絡(luò)連接,路由器的接口類型非常豐富,而第三層交換機則一般僅同類型的局域網(wǎng)接口,非常簡單。
3.第三層交換機與路由器處理數(shù)據(jù)的方式不同
從技術(shù)上講,路由器和第三層交換機在數(shù)據(jù)包交換操作上存在著明顯區(qū)別。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換,而第三層交換機通過硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換。第三層交換機在對第一個數(shù)據(jù)流進行路由后,它將會產(chǎn)生一個MAC地址與IP地址的映射表,當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過時,將根據(jù)此表直接從二層通過而不是再次路由,從而消除了路由器進行路由選擇而造成網(wǎng)絡(luò)的延遲,提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率。同時,第三層交換機的路由查找是針對數(shù)據(jù)流的,它利用緩存技術(shù),很容易利用ASIC技術(shù)來實現(xiàn),因此,可以大大節(jié)約成本,并實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)。而路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采用最長匹配的方式,實現(xiàn)復(fù)雜,通常使用軟件來實現(xiàn),轉(zhuǎn)發(fā)效率較低。
正因如此,從整體性能上比較的話,第三層交換機的性能要遠優(yōu)于路由器,非常適用于數(shù)據(jù)交換頻繁的局域網(wǎng)中;而路由器雖然路由功能非常強大,但它的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率遠低于第三層交換機,更適合于數(shù)據(jù)交換不是很頻繁的不同類型網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián),如局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。如果把路由器,特別是高檔路由器用于局域網(wǎng)中,則在相當(dāng)大程度上是一種浪費(就其強大的路由功能而言),而且還不能很好地滿足局域網(wǎng)通信性能需求,影響子網(wǎng)間的正常通信。
綜上所述,第三層交換機與路由器之間還是存在著非常大的本質(zhì)區(qū)別的。在局域網(wǎng)中進行多子網(wǎng)連接,最好還選用第三層交換機,特別是在不同子網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的環(huán)境中。路由器雖然路由功能非常強大,但它的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率遠低于第三層交換機,更適合于數(shù)據(jù)交換不是很頻繁的不同類型網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián),如局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。