正文 三層交換技術原理及應用(2 / 2)

流交換方法因為後續報文走捷徑而無需第三層處理。由於它不能適應路由的拓撲變化,它就不能識別路由表中對標準協議的改變。因此,流交換方法可能需要另外的協議取得拓撲變化信息,以便到達交換係統正確的地方。

報文到報文交換設備通過運行標準協議並維護路由表,可動態地重新路由報文,繞過網絡的擁塞點和故障點而無需等待高層的協議檢測報文丟失,其明顯特征是其能夠適應路由的拓撲變化。

1.2.1 流交換技術原理及實現方法

在流交換中,首個報文被分析以確定其是一組具有相同源地址或目的地址的報文或者是否標識一個“流”,節省了檢查每一個報文要浪費的處理時間。流交換需要兩個技巧,其一是,一旦建立穿過網絡的路徑,就讓流足夠長以便利用捷徑的優點;其二是,要識別第一個報文的哪一個特征標識一個流,這個流可以使其餘報文走第二層路徑。怎樣識別屬於特定流的報文、建立通過網絡的流通路徑以及檢測流隨實現機製的變化而不同。

假定使用IP協議的兩台計算機通過第三層交換機進行通信的過程,發送計算機甲在開始數據發送時,已知目標計算機的IP地址,但不知在網絡上發送所需要的MAC地址,則要采用地址解析協議(ARP)來確定目標計算機的MAC地址。發送計算機把自己的IP地址與目標計算機的IP地址比較,采用其軟件中配置的子網掩碼提取出網絡地址來確定目標計算機是否與自己在同一子網內。若目標計算機乙與發送計算機甲在同一子網內,甲廣播一個ARP請求,乙返回其MAC地址,甲得到目標計算機乙的MAC地址後將這一地址存儲起來,並用此MAC地址封包轉發數據,第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數據包發向目標端口。

如果兩台計算機不在同一子網內,發送計算機甲要與目標計算機丙通信,發送計算機甲要向“缺省網關”發出ARP(地址解析協議)封包,而“缺省網關”的IP地址已經在係統軟件中設置,這個IP地址實際上對應第三層交換機的第三層交換模塊。所以當發送計算機甲對“缺省網關”的IP地址廣播出一個ARP請求時,若第三層交換模塊在以前的通信過程中已得到目標計算機乙的MAC地址,則向發送計算機甲回複乙的MAC地址;否則第三層交換模塊根據路由信息向目標計算機廣播一個ARP請求,目標計算機丙得到此ARP請求後向第三層交換模塊回複其MAC地址,第三層交換模塊保存此地址並回複給發送計算機甲以後,當再進行甲與丙之間數據包轉發時,將用最終的目標計算機的MAC地址封包,數據轉發過程全部交給第二層交換處理,數據得以高速交換。

1.2.2報文到報文交換技術原理及實現方法

報文到報文交換遵循這樣一個數據流過程:報文進入交換機中的物理接口,即OSI模型中的第一層,然後在第二層接受目標MAC檢查,如能在第二層能交換則進行二層交換,否則進入到第三層,即網絡層。在第三層,報文要經過地址解析、路徑確定及某些特殊服務,處理完畢後報文已更新,確定合適的輸出端口後,報文通過OSI模型中的第一層傳送到物理介質上。傳統路由器是一種典型的符合第三層報文到報文交換技術的設備,現代基於硬件的第三層交換設備已經克服它完全基於軟件的工作機製所產生的固有缺陷。

2 第三層交換機的應用

第三層交換機的應用,主要是代替傳統路由器作為網絡的核心。在以太網中,配合其他普通交換機使用,係統管理員能打造無縫的以太網交換係統,為整個係統提供高質量的網絡服務。在大型局域網中,往往會將第三層交換機用在網絡的核心層,用第三層交換機上的各種不同類型的端口連接不同的子網或VLAN,這樣的結點數相對較少,結構相對簡單,而且成本較低,也有較多的控製功能。

3 結論

三層交換技術和VLAN在當今的局域網已經廣泛應用,兩者的緊密結合可將用戶終端高效規範管理,使得局域網絡能夠更加靈活地配置,能將廣播風暴以及病毒攻擊限製在較小的範圍內,大大加強了網絡係統的安全性。隨著局域網絡技術的不斷發展和完善,三層交換技術和VLAN還會為提高網絡管理的安全性、方便性、可靠性及運行效率發揮更大的作用。

參考文獻

【1】徐冀糖.計算機網絡技術及應用.高等教育出版社,2004,11.

【2】賀文華,陳誌剛.虛擬局域網技術研究【J】.計算機時代,2007,11.