交換機如何工作
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一、三種路由技術(shù)
目前交換網(wǎng)絡(luò)中的路由技術(shù)有三種，其中第一種是最為保守的方法，即第三層的路由器與第二層交換機相結(jié)合的方法。第二層交換機嚴格限制于橋結(jié)構(gòu)，用于同一虛擬網(wǎng)內(nèi)的不同節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換，在OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)虛擬LAN的功能，將第三層的功能留給路由器實現(xiàn)，由路由器完成虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸與建立LAN與企業(yè)主干網(wǎng)連接的工作。
第二種方法采用分布式路由技術(shù)。其特點是它使用多層交換機，將第二層的橋與第三層的路由結(jié)合在一起，有的文獻也將多層交換機稱之為第三層交換機。它本身所具有的路由功能支持虛擬LAN，并支持大多數(shù)同一虛擬網(wǎng)內(nèi)或不同虛擬網(wǎng)之間節(jié)點的通信，減少了工作組與部門之間所使用的路由器的數(shù)目。但它仍然不能完全擺脫使用傳統(tǒng)路由器，這是因為多層交換機只能提供高檔路由器所能提供的協(xié)議、安全、交通管理及與WAN連接功能的子集。如CISCO公司7000系列路由器能夠處理12種協(xié)議并支持點對點、電路交換與信元交換的廣域網(wǎng)通信，而Alantec公司生產(chǎn)的Powerhub多層交換機卻只能處理三種協(xié)議:DECnet、IP與IPX，并且沒有WAN接口。因此，多層交換機網(wǎng)絡(luò)中需要使用路由器作為廣域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，并完成較為復(fù)雜的路由功能。
交換網(wǎng)中的第三種路由技術(shù)則采用了一種全新的結(jié)構(gòu):路由服務(wù)器與邊界交換機相結(jié)合。我們知道，傳統(tǒng)的路由器完成信息包的轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇兩項工作。而基于路由服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)則由兩個獨立的設(shè)備分別完成上述兩項功能:邊界交換機完成信息包的轉(zhuǎn)發(fā)，而路由信息的確定由價格較為昂貴的路由服務(wù)器完成。邊界交換機只有在自己的地址表中找不到目標(biāo)節(jié)點的地址時才訪問路由服務(wù)器，此時路由器對之響應(yīng)一個正確的地址，交換機再將該信息緩存?zhèn)溆谩Ｐ枰赋龅氖?，目前路由服?wù)器與交換機之間的通信協(xié)議還不統(tǒng)一，不同廠家的產(chǎn)品還不兼容。
二、比較與評價
上述三種路由技術(shù)各有特色，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員可根據(jù)實際情況加以選用。為使人們對它們有更好的了解，我們分以下四個方面對它們進行比較。
1.組網(wǎng)規(guī)模
網(wǎng)絡(luò)的大小是選擇何種路由技術(shù)組網(wǎng)的決定性因素。第二層交換機與傳統(tǒng)路由器相結(jié)合的辦法適用于較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，其特點是經(jīng)濟實用。但當(dāng)主干網(wǎng)擴展成比較大的網(wǎng)絡(luò)時，第二層虛擬LAN的開銷將明顯增大。
隨著主干網(wǎng)的擴展，多層交換機的智能優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，由于它僅向那些屬于某一特定子網(wǎng)的網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)廣播，因此減少了主干網(wǎng)上廣播交通的數(shù)量。由于多層交換機組成的虛擬網(wǎng)絡(luò)具有過濾功能，并能節(jié)省主干網(wǎng)的帶寬與端站點的時鐘，因此虛擬網(wǎng)絡(luò)的安全性較好。另外，它與第一種方法相比，由于交換機可在工作組與部門范圍內(nèi)同時負責(zé)交換與路由選徑工作，故節(jié)省了傳統(tǒng)路由器使用的數(shù)目。分布式路由器法與路由服務(wù)器也比較適用于大型的分布式網(wǎng)絡(luò)。
2.延遲
網(wǎng)絡(luò)延遲的增加會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的下降，網(wǎng)絡(luò)延遲的大小一般與設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)交通之前所必須處理的作業(yè)的大小成正比。對于第二層的以太交換機來講，由于第二層虛擬網(wǎng)本質(zhì)上使用橋而不使用路由器，因此相對速度較快，當(dāng)執(zhí)行一個簡單的MAC地址尋找時，一個信息包(64字節(jié))的延遲小于100微秒。第三層路由器的使用增加了頭標(biāo)的尋找及某些算法的執(zhí)行，因此大大增加了信息包的延遲，其延遲時間高達5毫秒。
可見，對于由第二層交換機與第三層路由器結(jié)合組成的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)交通經(jīng)由交換機時具有相當(dāng)好的性能;當(dāng)交通從一個交換機經(jīng)由路由器流向另一個交換機時性能較差。
幾乎所有的第二層交換機與軟件配合使用都能將節(jié)點組成虛擬網(wǎng)絡(luò)(廣播域)，并以此改善網(wǎng)絡(luò)的性能。同一虛擬網(wǎng)內(nèi)節(jié)點之間的交通在MAC層進行交換，延遲較小。不同虛擬網(wǎng)之間的節(jié)點交換信息時，信息包傳遞要經(jīng)過路由器，此時網(wǎng)絡(luò)延遲較大。
分布路由技術(shù)允許交換機在第三層協(xié)議子網(wǎng)ID虛擬網(wǎng)間傳遞信息，能克服上述路由器所形成的瓶頸。
路由服務(wù)器法使用邊界交換機做出路徑的選擇。偶而在邊界交換機不知道發(fā)送目標(biāo)地址時，才向路由服務(wù)器發(fā)詢問信息包，此時才會出現(xiàn)尋徑的延遲。正常情況下，交換機可以直接在緩存地址表中查找地址，之后可直接轉(zhuǎn)發(fā)信息包，此種情況下產(chǎn)生的延遲與MAC層交換機的延遲基本相同。
3.管理
路由信息存放于網(wǎng)絡(luò)中各個路由器中，每種協(xié)議都有相應(yīng)的表列。網(wǎng)管人員必須逐個對路由器進行配置，其中包括濾波器的設(shè)置，增加、修改路由表等。加之人機界面是基于文本的界面，因此當(dāng)企業(yè)網(wǎng)擴展到較大規(guī)模時，路由器的管理與配置是相當(dāng)費時的。
分布式路由技術(shù)不利的一面是其管理的開銷與路由及交換表數(shù)目的增加呈指數(shù)增加趨勢。為了克服這一缺點，生產(chǎn)商家擬采用以下措施:在中心控制臺制定交通管制策略，并通過網(wǎng)絡(luò)自動傳播，從而避免對每個設(shè)備逐一配置，并增加圖形人機界面。
路由服務(wù)器的特點是易于管理，只需對一個路由服務(wù)器的配置就可提供高質(zhì)量的服務(wù)與虛擬網(wǎng)絡(luò)的管理。如Cabletron公司的Securefast管理程序就能夠允許網(wǎng)管人員利用屏幕，對不同組的用戶分配訪問權(quán)限，通過執(zhí)行該軟件將訪問權(quán)限通知所有的交換機。
路由服務(wù)器方法的另一個優(yōu)點是，允許網(wǎng)管人員透明地制定交通管理策略，不必關(guān)心端站用戶的類型。例如，網(wǎng)管人員可將以太交換機上的節(jié)點與ATM上的服務(wù)器分配給同一個虛擬局域網(wǎng)，而不必輸入以太節(jié)點的MAC或IP地址，也不必輸入ATM節(jié)點的VPI/VCI。 4.價格
價格是人們組網(wǎng)考慮的另一個主要因素。以下作者給出幾個公司生產(chǎn)的50、250、500個端口三種路由方式產(chǎn)品的平均每個端口價格的對比情況(見表1～2)。這里每個端口的價格是用端口的數(shù)目去除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總價格所得的結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括以太交換機、ATM交換機、路由服務(wù)器與第三層路由器。
路由服務(wù)器組網(wǎng)方式只有Newbridge公司給出價格，其50、250、500個端口設(shè)備每個端口的平均價格分別為1920、1520與1435美元。
從上面給出的數(shù)據(jù)可以看出，基于第二層交換與路由器方式組網(wǎng)的方案價格最便宜，分布式路由技術(shù)組網(wǎng)價格最高，而路由服務(wù)器方式組網(wǎng)價格適中。從中我們還可發(fā)現(xiàn)，使用第二層交換機與第三層路由器組網(wǎng)時，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，平均每個端口的價格越來越小，路由服務(wù)器組網(wǎng)的情況與之類似。但分布式路由器組網(wǎng)方式平均每個端口的價格受網(wǎng)絡(luò)規(guī)模影響不大。
三、與ATM主干的連接
由于路由服務(wù)器與分布式路由方式組成的交換LAN與ATM主干相連目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，故各公司提供的連接方式也不盡相同。
常見的方法是將以太或令牌環(huán)局域網(wǎng)交換機的所有虛擬網(wǎng)的交通送往裝有ATM接口卡的路由器，但這種作法的缺點是路由器將會成為整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，影響了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
較好的方法是，以太LAN交換機都備有各自的ATM接口，從而允許LAN交換機與ATM交換機直接建立連接，不必經(jīng)由路由器，這是一個明顯的改進。但不同虛擬網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸仍需經(jīng)過路由器，瓶頸依然存在。
目前關(guān)于傳統(tǒng)的交通在ATM上傳輸有兩種標(biāo)準(zhǔn):其一是ATM論壇制定
的LAN仿真，另一種標(biāo)準(zhǔn)是國際計算機互連網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)組IETF制定的ATM上的傳統(tǒng)IP標(biāo)準(zhǔn)(IPOverATM)。LAN仿真運行于介質(zhì)訪問控制MAC層，它的最大好處是，能確保以太及令牌環(huán)的交通在不需對應(yīng)用程序及人機界面做任何改變的情況下在ATM網(wǎng)上正常運行。IPOverATM標(biāo)準(zhǔn)與LAN仿真具有相同的目的，與LAN仿真不同的是，它只允許ATM交通運行于IP網(wǎng)絡(luò)。但是，它們都沒有徹底地解決不同虛擬網(wǎng)之間交通的傳輸，仍需要在不同虛擬網(wǎng)之間設(shè)有路由器:路由器將信元裝配成信息包，完成路由選擇，并在發(fā)送前再將信息包恢復(fù)成信元，這樣做效率明顯要低得多。為了消除路由器形成的瓶頸，ATM論壇制定了ATM上的多協(xié)議傳輸標(biāo)準(zhǔn)(MPOA)，其目的是解決ATM上的多種協(xié)議的傳輸，這其中包括IP、IPX/SPX與Appletalk等。MPOA的不同虛擬網(wǎng)之間的路由交通是基于網(wǎng)絡(luò)層的交通信息(如IP子網(wǎng)地址)，以達到避免使用外部路由器的目的。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/155827.htm
四、結(jié)論
綜上所述，三種路由器技術(shù)各有特點，各有所長，用戶可根據(jù)自己的實際需要加以選擇。需要強調(diào)的是，路由技術(shù)在當(dāng)前，乃至于在可預(yù)見的未來，仍是交換網(wǎng)絡(luò)的一個非常重要的組成部分，路由技術(shù)選擇的正確與否會直接影響網(wǎng)絡(luò)整體性能，必須予以足夠的重視。
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