從傳統二層到七層的交換技術(shù)發(fā)展綜述

網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展迅猛，以太網(wǎng)占據了統治地位。為了適應網(wǎng)絡(luò )應用深化帶來(lái)的挑戰，網(wǎng)絡(luò )的規模和速度都在急劇發(fā)展，局域網(wǎng)的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，千兆以太網(wǎng)技術(shù)也已得到了普遍應用。

　　對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，在減低成本的前提下，保證網(wǎng)絡(luò )的高可靠性、高性能、易維護、易擴展，與采用何種組網(wǎng)技術(shù)密切相關(guān)；對于設備廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，在保證用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )功能實(shí)現的基礎上，如何能夠取得更為可觀(guān)的利潤，采用組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)劣，成為提高利潤的一個(gè)手段。

　　在具體的組網(wǎng)過(guò)程中，是使用已經(jīng)日趨成熟的傳統的第2層交換技術(shù)，還是使用具有路由功能的第3層交換技術(shù)，或者是使用具有高網(wǎng)絡(luò )服務(wù)水平的第7層交換技術(shù)呢？

　　在這些技術(shù)選擇的權衡中，2層交換、3層交換和7層交換這三種技術(shù)究竟孰優(yōu)孰劣，它們各自又適用于什么樣的環(huán)境呢？

　　傳統的第2層交換技術(shù)

　　2層交換技術(shù)可以識別數據幀中的MAC地址信息，根據MAC地址進(jìn)行轉發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口，記錄在自己內部的一個(gè)MAC地址表中。

　　談到交換，從廣義上講，任何數據的轉發(fā)都可以叫做交換。但是，傳統的、狹義的第2層交換技術(shù)，僅包括數據鏈路層的轉發(fā)。

　　目前，第2層交換技術(shù)已經(jīng)成熟。從硬件上看，第2層交換機的接口模塊都是通過(guò)高速背板/總線(xiàn)（速率可高達幾十Gbps）交換數據的，2層交換機一般都含有專(zhuān)門(mén)用于處理數據包轉發(fā)的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非?？?。

　　2層交換機主要用在小型局域網(wǎng)中，機器數量在二、三十臺以下，這樣的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下，廣播包影響不大，2層交換機的快速交換功能、多個(gè)接入端口和低廉價(jià)格，為小型網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)提供了完善的解決方案。

　　總之，交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專(zhuān)用的帶寬為用戶(hù)所獨享，極大地提高了局域網(wǎng)傳輸的效率?？梢哉f(shuō)，在網(wǎng)絡(luò )系統集成的技術(shù)中，直接面向用戶(hù)的第2層交換技術(shù)，已得到了令人滿(mǎn)意的答案。

　　具有路由功能的第3層交換技術(shù)

　　第3層交換技術(shù)是1997年前后才開(kāi)始出現的一種交換技術(shù)，最初是為了解決廣播域的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，第3層交換技術(shù)已經(jīng)成為構建多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)絡(luò )的主要力量。

　　在大規模局域網(wǎng)中，為了減小廣播風(fēng)暴的危害，必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃分成多個(gè)小局域網(wǎng)，這樣必然導致不同子網(wǎng)間的大量互訪(fǎng)，而單純使用第2層交換技術(shù)，卻無(wú)法實(shí)現子網(wǎng)間的互訪(fǎng)。

　　為了從技術(shù)上解決這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商利用第3層交換技術(shù)開(kāi)發(fā)了3層交換機，也叫做路由交換機，它是傳統交換機與路由器的智能結合。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，可以處理網(wǎng)絡(luò )第3層數據轉發(fā)的交換技術(shù)就是第3層交換技術(shù)。

　　從硬件上看，在第3層交換機中，與路由器有關(guān)的第3層路由硬件模塊，也插接在高速背板/總線(xiàn)上。這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其它模塊間，高速交換數據，從而突破了傳統的外接路由器接口速率的限制。

　　3層交換機是為IP設計的，接口類(lèi)型簡(jiǎn)單，擁有很強的3層包處理能力，價(jià)格又比相同速率的路由器低得多，非常適用于大規模局域網(wǎng)絡(luò )。

　　第3層交換技術(shù)到今天已經(jīng)相當成熟，同時(shí)，3層交換機也從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)發(fā)展。第3層交換技術(shù)及3層交換設備的發(fā)展，必將在更深層次上推動(dòng)整個(gè)社會(huì )的信息化變革，并在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中獲得越來(lái)越重要的地位。

　　具有網(wǎng)絡(luò )服務(wù)功能的第7層交換技術(shù)

　　第7層交換技術(shù)通過(guò)逐層解開(kāi)每一個(gè)數據包的每層封裝，并識別出應用層的信息，以實(shí)現對內容的識別。

　　充分利用帶寬資源，對互聯(lián)網(wǎng)上的應用、內容進(jìn)行管理，日益成為服務(wù)提供商關(guān)注的焦點(diǎn)。如何解決傳輸層到應用層的問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)針對傳輸層到應用層進(jìn)行管理的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)變得非常重要，這就是目前第7層交換技術(shù)發(fā)展的最根本原因。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，可以處理網(wǎng)絡(luò )應用層數據轉發(fā)的交換技術(shù)就是第7層交換技術(shù)。其主要目的是在帶寬應用的情況下，網(wǎng)絡(luò )層以下不再是問(wèn)題的關(guān)鍵，取而代之的是提高網(wǎng)絡(luò )服務(wù)水平，完成互聯(lián)網(wǎng)向智能化的轉變。

　　第7層交換技術(shù)通過(guò)應用層交換機實(shí)現了所有高層網(wǎng)絡(luò )的功能，使網(wǎng)絡(luò )管理者能夠以更低的成本，更好地分配網(wǎng)絡(luò )資源。

　　從硬件上看，7層交換機將所有功能集中在一個(gè)專(zhuān)用的特殊應用集成電路或ASIC上。ASIC比傳統路由器的CPU便宜，而且通常分布在網(wǎng)絡(luò )端口上，在單一設備中包括了50個(gè)ASIC，可以支持數以百計的接口。新的ASIC允許智能交換機/路由器在所有的端口上以極快的速度轉發(fā)數據，第7層交換技術(shù)可以有效地實(shí)現數據流優(yōu)化和智能負載均衡。

　　在Internet網(wǎng)、Intranet網(wǎng)和Extranet網(wǎng)，7層交換機都大有施展抱負的用武之地。比如企業(yè)到消費者的電子商務(wù)、聯(lián)機客戶(hù)支持，人事規劃與建設、市場(chǎng)銷(xiāo)售自動(dòng)化，客戶(hù)服務(wù)，防火墻負載均衡，內容過(guò)濾和帶寬管理等。

　　交換技術(shù)正朝著(zhù)智能化的方向演進(jìn)，從最初的第2層交換發(fā)展到第3層交換，目前已經(jīng)演進(jìn)到網(wǎng)絡(luò )的第7層應用層的交換。其根本目的就是在降低成本的前提下，保證網(wǎng)絡(luò )的高可靠性、高性能、易維護、易擴展，最終達到網(wǎng)絡(luò )的智能化管理。