第三层交换技术实现 VLAN 间通信
摘要:本文主要分析了以太网中使用 VLAN 技术进行网段划分所带来的不同 VLAN 子网之
间通信必须依赖传统路由器所造成的网络瓶颈问题,详细介绍了第三层交换技术的基本原
理和拓扑结构,并相应给出了其软硬件实现的实例,着重指出了它的特点和实用价值。
最后,简要讨论了第三层交换技术的应用趋势及其发展前景。
关键词:第三层交换 VLAN 路由 以太网
引言
随着信息技术的飞速发展,特别是计算机技术和网络技术的不断完善,人们对网络的
传输要求也越来越高,在竞争中以太网以其传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方
面的优势脱颖而出成为现代企业网络的首选,VLAN 技术的出现很好地解决了网络信息过
载的问题,但是由于不同 VLAN 之间的通信必须依赖路由功能,而传统的路由器由于其自
身低速,复杂等局限性,很容易成为网络的瓶颈使以太网的优势难以发挥,第三层交换技
术的出现克服了传统路由的缺点比较满意地解决这个难题。
1.第三层交换技术发展的必要性
传统路由器的主要功能是实现路由选择与网络互联,即通过一定途径获得子网的拓扑
信息与各物理线路的网络特性,并通过一定的路由算法得到到达各子网的最佳路径。建立
相应的路由表,从而将每个 IP 包跳到跳(hop to hop)传到目的地;其次,它必须处理不
同的链路协议。IP 包途经每个路由器时,需经过排队、协议处理和寻址选择路由等软件处
理环节,造成延时增大。同时路由器采用共享总线方式,总的吞吐量受到限制,当用户数
量增大时,每个用户的接入速率降低。路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支
持,而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。
与路由技术相比,交换技术的好处就是速度快,当网络规模很大时,高速、大容量路
由器是十分必要的。另一方面,由于现代通信网络大都采用光纤技术,所以目前数据网络
的主要瓶颈是结点路由器。现在的第三层交换、路由交换或其他相关名词都是这种思路的
体现。虽然第三层交换最初是为了局域网而设计的,它采用目的 IP 地址进行交换,但是现
在这种技术也已经开始在广域网中使用。它不需要将广播封包扩散,而是直接利用动态建
立的 MAC 地址来通信,如 IP 地址、ARP 等,具有多路广播和虚拟网间基于 IP 和 IPX 等协
议的路由功能。这方面功能的顺利实现,主要依靠专用集成电路 ASIC 把传统路由软件处
理的指令改为 ASIC 芯片的嵌入式指令,从而加速了对包的存储转发和过滤,使得高速下
的线性路由和服务质量都有了很高的保证。
2.第三层交换技术的基本原理及其结构框架
2.1 第三层交换技术的基本原理
第三层交换是在网络交换机中引入路由模块而取代传统路由器实现交换与路由相结合
的网络技术。它根据实际应用时的情况,灵活地在网络第二层或者第三层进行网络分段。