多层次交换

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1、第8章多层次交换交换层次的多样性8.1二层交换8.2三层交换多协议标记交换8.4四层交换8.5应用层交换8.68.3从一般的概念来讲，将网络互连起来要使用中间设备。根据所在的层次，可以有以下四种不同的中间设备：（1）物理层使用的中间设备叫做转发器（repeater）。（2）数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器（bridge）。（3）网络层使用的中间设备叫做路由器（router）。（4）在网络层以上使用的中间设备叫做网关（gateway）。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。8.1交换层次的多样性各层次的互连设备可以采用软件

2、或硬件方式实现。第N层互连设备若采用硬件实现，则称为第N层交换机，简称N层交换机。网桥、路由器、网关等第二、三、四、七层网络连接设备，是在不同层次进行分组处理的，传统方法使用软件将分组从设备的一个端口交换到另外一个端口，转发速率较低。为了提高转发速率，可以采用硬件方法在各个层次上实现快速交换。这样就产生了二层交换机、三层交换机和四层交换机等。8.1交换层次的多样性各层次的互连设备可以采用软件或硬件方式实现。第N层互连设备若采用硬件实现，则称为第N层交换机，简称N层交换机。网桥、路由器、网关等第二、三、四、七层网络连接设备，是在不同层次进行分组

3、处理的，传统方法使用软件将分组从设备的一个端口交换到另外一个端口，转发速率较低。为了提高转发速率，可以采用硬件方法在各个层次上实现快速交换。这样就产生了二层交换机、三层交换机和四层交换机等。8.1交换层次的多样性第8章多层次交换交换层次的多样性8.2二层交换8.1三层交换多协议标记交换8.4四层交换8.5应用层交换8.68.3在第二层（数据链路层以及MAC层）进行交换称为二层交换。局域网中的网桥是最简单的二层交换机。广域网中的帧中继和ATM网络都在第二层进行交换，也都采用了二层交换技术。8.2二层交换由于多数情况下（如局域网、帧中继网）第二层

4、地址信息是无层次的，使得通过二层交换机互连的网络是一个平面网络，因而网络规模扩大后管理的复杂性也随之而来。在局域网中，交换机要记住每一个终端设备的MAC地址和对应的端口号，交换机既不能进行地址聚合以缩减路由表，也难以通过交换聚合地址信息学习网络的拓扑结构，网络规模扩大后地址表庞大，既加大占用的空间，又难以管理。这是二层交换的主要缺点。8.2二层交换第8章多层次交换交换层次的多样性8.3二层交换8.1三层交换多协议标记交换8.4四层交换8.5应用层交换8.68.2传统路由器和X.25分组交换机都是在第三层进行交换的，但这种所谓的交换仅仅是存储转

5、发的概念，实质是使用软件将分组从一个端口转移到另外一个端口，转发速率较低。三层交换设备，相当于一个带有第三层路由功能的二层交换机。8.3三层交换三层交换基本类型：逐包式交换（主要用于局域网）流式交换（主要用于广域网）8.3三层交换局域网中的三层交换机主要采用逐包式交换技术。逐包式三层交换的基本思路是在普通二层交换机中嵌入一个路由器模块，以实现依据三层信息进行分组的快速转发。8.3.1局域网三层交换8.3.1局域网三层交换逐包式交换技术基于流的三层交换技术的基本思路是尽可能地避免对IP分组的逐个处理。在两个主机之间的通信过程中，三层交换路由器对

6、于收到的第一个分组，按传统路由器的工作方式进行处理，并分析IP分组头，记录收发IP地址、端口号、应用层协议类型、服务质量要求等信息，建立从发端到收端的转发路径。当后续分组到达后，分析与前面分组的关系，判断这些分组是否属于同一个流，同一个流的后续分组将按已经建立的转发路径在第二层进行交换，而不再进行逐包路由计算，从而提高转发速率。8.3.2流式IP交换第8章多层次交换交换层次的多样性8.4二层交换8.1三层交换多协议标记交换8.3四层交换8.5应用层交换8.68.28.4.1传统IP转发方式的缺陷每一跳都进行路由查询；转发仅以目的地址为依据。传

7、统IP转发方式的缺陷基于目的地址的路由查询每一跳都要进行。路由器路由表数量巨大(甚至超过100,000条)。Update:10.0.0.0/8Update:10.0.0.0/810.1.1.110.1.1.110.1.1.110.1.1.1RoutinglookupRoutinglookupRoutinglookup（1）传统IP转发8.4.1传统IP转发方式的缺陷站点A和站点B之间大部分的流量仅使用primarylink。基于目的地址的路由算法不能提供在不同路径之间的任何负载均衡(loadbalancing)机制。PrimaryOC192l

8、inkLargeSiteALargeSiteBSmallSiteCBackupOC48link传统IP转发中的流量工程问题8.4.1传统IP转发方式的缺陷PoPPo