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三层交换技术:迈向网络发展的关键
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更新于2024-09-04
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"奔向“塔尖”的交换技术探讨的是在信息技术领域中,三层交换技术及其重要性的深入解析。三层交换技术,作为网络架构中的关键环节,工作在OSI七层模型的第三层,即网络层,其核心目标是实现数据包的高效路由和转发。相比于传统的二层交换,它解决了局域网中由于子网划分导致的对路由器过度依赖的问题,有效解决了网络瓶颈,尤其是在大规模网络环境下的性能瓶颈。 二层交换技术主要基于MAC地址进行数据传输,但存在广播风暴和无法跨IP子网的问题。三层交换技术正是针对这些问题设计的,通过维护MAC地址与出接口的对应关系(CAM表),在接收到数据帧时,除了自用,还能根据目的MAC地址快速查找转发路径,避免了广播并支持IP数据包的跨子网通信。 高端三层交换机在功能上显著提升,不仅在路由转发能力上采用“最长匹配”策略,以适应网络规模增长和流量变化,还具备更强的安全性,如防范病毒攻击、处理伪造地址等问题。同时,它们支持多种接口类型、提供高级业务处理能力、QoS(服务质量)控制,以及计费和认证等高级功能,确保了网络的稳定性和可扩展性。 三层交换技术的发展,不仅推动了网络架构的进化,也为未来的应用提供了灵活且高效的解决方案基础。随着技术的不断创新,第四层交换和第七层交换等新型概念不断涌现,预示着交换技术仍在持续发展,向着更高的性能和智能化方向前进。因此,掌握和理解三层交换技术对于现代IT专业人士来说,是至关重要的,它直接影响到网络的性能优化和企业网络管理的效率。"
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奔向“塔尖”的交换技术
多层交换技术必将带动网络的发展,作为未来网络的一个核心技术,也会为用户未来
多种应用的可扩展解决方案奠定坚实的基础。
数据交换技术从简单的电路交换发展到二层交换,从二层交换又逐渐发展到今天较成
熟的三层交换也不过几年的时间。
而紧跟这第三层交换之后,第四层交换、第七层交换等概念更是接踵而至,交换技术
的发展已经跑到了“塔尖”(OSI 将计算机网络体系结构划分为七层)。计算机网络加速度式
的迅猛发展势头,实在快得令人吃惊。
三层交换让数据包高速转发
二层交换技术从网桥发展到 VLAN(虚拟局域网),在局域网建设和改造中得到了广
泛的应用。第二层交换技术是工作在 OSI 七层网络模型中的第二层,即数据链路层。
二层交换缺点是广播域太大,而且不能处理不同 IP 子网之间的数据交换。这种网络结
构扁平,没有层次化概念。因此要想利用二层转发效率高这一优点,又要处理三层 IP 数据
包,三层交换技术就诞生了。
三层交换技术,也称多层交换技术或 IP 交换技术,因工作在 OSI 七层网络标准模型中
的第三层而得名。
三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发,如图所示。
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。
跟普通的二层交换机一样,三层交换机也维护一张用于二层交换的地址表(通常称为
CAM 表),该表是 MAC 地址与出接口的对应关系。
这样每当接收到一个以太网数据帧,三层交换机判断如果该数据帧不是发送给自己的
则根据数据帧的目的 MAC 地址查询 CAM 表,如果能命中,则根据查询的结果,通常是一
个出接口列表,来进行转发。如果不能命中,则向所有端口广播该数据帧。
三层交换更安全
目前的三层交换机,尤其是高端三层交换机,在路由转发能力、接口类型、业务能力
QoS 以及安全、计费、认证等功能上都有了很大的改进和提高。
在路由转发能力上,传统的交换机会受到 CACHE(高速缓存)容量的限制,例如当
网络规模变大,网络中的地址增多,就存在着 CACHE 耗尽的风险,尤其是目前网络上病
毒的泛滥,伪造地址的攻击越来越多,大量伪造的 IP 地址将很快耗尽交换机的资源。
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