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合的方法。第二層交換機嚴格限制于橋結構，用于同一虛擬網(wǎng)內的不同節點(diǎn)之間的數據交換，在OSI參考模型的第二層，即數據鏈路層實(shí)現虛擬LAN的功能，將第三層的功能留給路由器實(shí)現，由路由器完成虛擬網(wǎng)絡(luò )之間的數據傳輸與建立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(diǎn)是它使用多層交換機，將第二層的橋與第三層的路由結合在一起，有的文獻也將多層交換機稱(chēng)之為第三層交換機。它本身所具有的路由功能支持虛擬LAN，并支持大多數同一虛擬網(wǎng)內或不同虛擬網(wǎng)之間節點(diǎn)的通信，減少了工作組與部門(mén)之間所使用的路由器的數目。但它仍然不能完全擺脫使用傳統路由器，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(diǎn)對點(diǎn)、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(méi)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構:路由服務(wù)器與邊界交換機相結合。我們知道，傳統的路由器完成信息包的轉發(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(gè)獨立的設備分別完成上述兩項功能:邊界交換機完成信息包的轉發(fā)，而路由信息的確定由價(jià)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節點(diǎn)的地址時(shí)才訪(fǎng)問(wèn)路由服務(wù)器，此時(shí)路由器對之響應一個(gè)正確的地址，交換機再將該信息緩存備用。需要指出的是，目前路由服務(wù)器與交換機之間的通信協(xié)議還不統一，不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品還不兼容。
二、比較與評價(jià)
上述三種路由技術(shù)各有特色，網(wǎng)絡(luò )設計人員可根據實(shí)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(gè)方面對它們進(jìn)行比較。
1.組網(wǎng)規模
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路由器相結合的辦法適用于較小規模的網(wǎng)絡(luò )，其特點(diǎn)是經(jīng)濟實(shí)用。但當主干網(wǎng)擴展成比較大的網(wǎng)絡(luò )時(shí)，第二層虛擬LAN的開(kāi)銷(xiāo)將明顯增大。
隨著(zhù)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)段轉發(fā)廣播，因此減少了主干網(wǎng)上廣播交通的數量。由于多層交換機組成的虛擬網(wǎng)絡(luò )具有過(guò)濾功能，并能節省主干網(wǎng)的帶寬與端站點(diǎn)的時(shí)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(mén)范圍內同時(shí)負責交換與路由選徑工作，故節省了傳統路由器使用的數目。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(huì )導致網(wǎng)絡(luò )性能的下降，網(wǎng)絡(luò )延遲的大小一般與設備在轉發(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(lái)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，當執行一個(gè)簡(jiǎn)單的MAC地址尋找時(shí)，一個(gè)信息包(64字節)的延遲小于100微秒。第三層路由器的使用增加了頭標的尋找及某些算法的執行，因此大大增加了信息包的延遲，其延遲時(shí)間高達5毫秒。
可見(jiàn)，對于由第二層交換機與第三層路由器結合組成的網(wǎng)絡(luò )，當交通經(jīng)由交換機時(shí)具有相當好的性能;當交通從一個(gè)交換機經(jīng)由路由器流向另一個(gè)交換機時(shí)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點(diǎn)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)內節點(diǎn)之間的交通在MAC層進(jìn)行交換，延遲較小。不同虛擬網(wǎng)之間的節點(diǎn)交換信息時(shí)，信息包傳遞要經(jīng)過(guò)路由器，此時(shí)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)送目標地址時(shí)，才向路由服務(wù)器發(fā)詢(xún)問(wèn)信息包，此時(shí)才會(huì )出現尋徑的延遲。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(gè)路由器中，每種協(xié)議都有相應的表列。網(wǎng)管人員必須逐個(gè)對路由器進(jìn)行配置，其中包括濾波器的設置，增加、修改路由表等。加之人機界面是基于文本的界面，因此當企業(yè)網(wǎng)擴展到較大規模時(shí)，路由器的管理與配置是相當費時(shí)的。
分布式路由技術(shù)不利的一面是其管理的開(kāi)銷(xiāo)與路由及交換表數目的增加呈指數增加趨勢。為了克服這一缺點(diǎn)，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(guò)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)傳播，從而避免對每個(gè)設備逐一配置，并增加圖形人機界面。
路由服務(wù)器的特點(diǎn)是易于管理，只需對一個(gè)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(hù)分配訪(fǎng)問(wèn)權限，通過(guò)執行該軟件將訪(fǎng)問(wèn)權限通知所有的交換機。
路由服務(wù)器方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(hù)的類(lèi)型。例如，網(wǎng)管人員可將以太交換機上的節點(diǎn)與ATM上的服務(wù)器分配給同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，而不必輸入以太節點(diǎn)的MAC或IP地址，也不必輸入ATM節點(diǎn)的VPI/VCI。 4.價(jià)格
價(jià)格是人們組網(wǎng)考慮的另一個(gè)主要因素。以下作者給出幾個(gè)公司生產(chǎn)的50、250、500個(gè)端口三種路由方式產(chǎn)品的平均每個(gè)端口價(jià)格的對比情況(見(jiàn)表1～2)。這里每個(gè)端口的價(jià)格是用端口的數目去除網(wǎng)絡(luò )設備總價(jià)格所得的結果，網(wǎng)絡(luò )設備包括以太交換機、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(jià)格，其50、250、500個(gè)端口設備每個(gè)端口的平均價(jià)格分別為1920、1520與1435美元。
從上面給出的數據可以看出，基于第二層交換與路由器方式組網(wǎng)的方案價(jià)格最便宜，分布式路由技術(shù)組網(wǎng)價(jià)格最高，而路由服務(wù)器方式組網(wǎng)價(jià)格適中。從中我們還可發(fā)現，使用第二層交換機與第三層路由器組網(wǎng)時(shí)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模的擴大，平均每個(gè)端口的價(jià)格越來(lái)越小，路由服務(wù)器組網(wǎng)的情況與之類(lèi)似。但分布式路由器組網(wǎng)方式平均每個(gè)端口的價(jià)格受網(wǎng)絡(luò )規模影響不大。
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(méi)有統一的標準，故各公司提供的連接方式也不盡相同。
常見(jiàn)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(diǎn)是路由器將會(huì )成為整個(gè)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(gè)明顯的改進(jìn)。但不同虛擬網(wǎng)之間的數據傳輸仍需經(jīng)過(guò)路由器，瓶頸依然存在。
目前關(guān)于傳統的交通在A(yíng)TM上傳輸有兩種標準:其一是ATM論壇制定
的LAN仿真，另一種標準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IP標準(IPOverATM)。LAN仿真運行于介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制MAC層，它的最大好處是，能確保以太及令牌環(huán)的交通在不需對應用程序及人機界面做任何改變的情況下在A(yíng)TM網(wǎng)上正常運行。IPOverATM標準與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(méi)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)議傳輸標準(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://dyxdggzs.com/article/155827.htm
四、結論
綜上所述，三種路由器技術(shù)各有特點(diǎn)，各有所長(cháng)，用戶(hù)可根據自己的實(shí)際需要加以選擇。需要強調的是，路由技術(shù)在當前，乃至于在可預見(jiàn)的未來(lái)，仍是交換網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)非常重要的組成部分，路由技術(shù)選擇的正確與否會(huì )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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