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交換機(jī)層數(shù)詳細(xì)介紹圖片篇一

交換機(jī)并非一個(gè)層次的設(shè)備，它可以分為二層交換機(jī)，三層交換機(jī)及四層交換機(jī)，交換機(jī)的層數(shù)您分的清楚嗎?以下的內(nèi)容是比較基本和詳細(xì)的，對(duì)于交換機(jī)的初識(shí)者應(yīng)該可以很容易就理解了。

二層交換技術(shù)的發(fā)展比較成熟，二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的mac地址信息，根據(jù)mac地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些mac地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個(gè)地址表中。

具體的工作流程如下：

1) 當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源mac地址，這樣它就知道源mac地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的;

2) 再去讀取包頭中的目的mac地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口;

3) 如表中有與這目的mac地址對(duì)應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上;

4) 如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機(jī)器對(duì)源機(jī)器回應(yīng)時(shí)，交換機(jī)又可以記錄這一目的mac地址與哪個(gè)端口對(duì)應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對(duì)所有端口進(jìn)行廣播了。不斷的循環(huán)這個(gè)過(guò)程，對(duì)于全網(wǎng)的mac地址信息都可以學(xué)習(xí)到，二層交換機(jī)就是這樣建立和維護(hù)它自己的地址表。

從二層交換機(jī)的工作原理可以推知以下三點(diǎn)：

1) 由于交換機(jī)對(duì)多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機(jī)有n個(gè)端口，每個(gè)端口的帶寬是m，交換機(jī)總線帶寬超過(guò)n×m，那么這交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)線速交換;

2) 學(xué)習(xí)端口連接的機(jī)器的mac地址，寫入地址表，地址表的大小(一般兩種表示方式：一為beffer ram，一為mac表項(xiàng)數(shù)值)，地址表大小影響交換機(jī)的接入容量;

3) 還有一個(gè)就是二層交換機(jī)一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的asic(application specific integrated circuit, 專用集成電路)芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個(gè)廠家采用asic不同，直接影響產(chǎn)品性能。

以上三點(diǎn)也是評(píng)判二、三層交換機(jī)性能優(yōu)劣的主要技術(shù)參數(shù)，這一點(diǎn)請(qǐng)大家在考慮設(shè)備選型時(shí)注意比較。

下面先來(lái)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)來(lái)看看三層交換機(jī)的工作過(guò)程。

使用ip的設(shè)備a——————三層交換機(jī)——————使用ip的設(shè)備b

比如a要給b發(fā)送數(shù)據(jù)，已知目的ip，那么a就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡(luò)地址，判斷目的ip是否與自己在同一網(wǎng)段。如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)所需的mac地址，a就發(fā)送一個(gè)arp請(qǐng)求，b返回其mac地址，a用此mac封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送給交換機(jī)，交換機(jī)起用二層交換模塊，查找mac地址表，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。

如果目的ip地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么a要實(shí)現(xiàn)和b的通訊，在流緩存條目中沒(méi)有對(duì)應(yīng)mac地址條目，就將第一個(gè)正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)一般在操作系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)好，對(duì)應(yīng)第三層路由模塊，所以可見(jiàn)對(duì)于不是同一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，最先在mac表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)的mac地址;然后就由三層模塊接收到此數(shù)據(jù)包，查詢路由表以確定到達(dá)b的路由，將構(gòu)造一個(gè)新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關(guān)的mac地址為源mac地址，以主機(jī)b的mac地址為目的mac地址。通過(guò)一定的識(shí)別觸發(fā)機(jī)制，確立主機(jī)a與b的mac地址及轉(zhuǎn)發(fā)端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并記錄進(jìn)流緩存條目表，以后的a到b的數(shù)據(jù)，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說(shuō)的'一次路由多次轉(zhuǎn)發(fā)。

以上就是三層交換機(jī)工作過(guò)程的簡(jiǎn)單概括，可以看出三層交換的特點(diǎn)：

1)由硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)。這就不是簡(jiǎn)單的二層交換機(jī)和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速率限制，速率可達(dá)幾十gbit/s。算上背板帶寬，這些是三層交換機(jī)性能的兩個(gè)重要參數(shù)。

2)簡(jiǎn)潔的路由軟件使路由過(guò)程簡(jiǎn)化。大部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是由二層模塊高速轉(zhuǎn)發(fā)，路由軟件大多都是經(jīng)過(guò)處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡(jiǎn)單照搬路由器中的軟件。

第四層交換的一個(gè)簡(jiǎn)單定義是：它是一種功能，它決定傳輸不僅僅依據(jù)mac地址(第二層網(wǎng)橋)或源/目標(biāo)ip地址(第三層路由)，而且依據(jù)tcp/udp(第四層) 應(yīng)用端口號(hào)。第四層交換功能就象是虛ip，指向物理服務(wù)器。它傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)服從的協(xié)議多種多樣，有http、ftp、nfs、telnet或其他協(xié)議。這些業(yè)務(wù)在物理服務(wù)器基礎(chǔ)上，需要復(fù)雜的載量平衡算法。

在ip世界，業(yè)務(wù)類型由終端tcp或udp端口地址來(lái)決定，在第四層交換中的應(yīng)用區(qū)間則由源端和終端ip地址、tcp和udp端口共同決定。在第四層交換中為每個(gè)供搜尋使用的服務(wù)器組設(shè)立虛ip地址(vip)，每組服務(wù)器支持某種應(yīng)用。

在域名服務(wù)器(dns)中存儲(chǔ)的每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器地址是vip，而不是真實(shí)的服務(wù)器地址。當(dāng)某用戶申請(qǐng)應(yīng)用時(shí)，一個(gè)帶有目標(biāo)服務(wù)器組的vip連接請(qǐng)求(例如一個(gè)tcp syn包)發(fā)給服務(wù)器交換機(jī)。服務(wù)器交換機(jī)在組中選取最好的服務(wù)器，將終端地址中的vip用實(shí)際服務(wù)器的ip取代，并將連接請(qǐng)求傳給服務(wù)器。這樣，同一區(qū)間所有的包由服務(wù)器交換機(jī)進(jìn)行映射，在用戶和同一服務(wù)器間進(jìn)行傳輸。

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