多層交換機主要功能

多層交換機和路由器之間的區(qū)別，最根本就是多層交換機也具有“路由”功能，與傳統(tǒng)路由器的路由功能總體上是一致的。不過雖然多層交換機與路由器都具有路由功能，但不能因此而把它們等同起來。現(xiàn)在有許多寬帶路由器不僅具有路由功能，還提供了交換機端口、硬件防火墻功能，但不能把它與交換機或者防火墻等同起來一樣。因為這些路由器的主要功能還是路由功能，其它功能只不過是其附加功能，其目的是使設(shè)備適用面更廣、使其更加實用。這里的多層交換機也一樣，它仍是交換機產(chǎn)品，只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換機，它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。也就是說它同時具備了數(shù)據(jù)交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能，但其主要功能還是數(shù)據(jù)交換；而路由器僅具有路由轉(zhuǎn)發(fā)這一種主要功能。

多層交換技術(shù)是個新概念，該術(shù)語在行業(yè)中還沒有形成標準。供應(yīng)商、分析員和編輯員對一些行業(yè)術(shù)語的理解還沒有達成統(tǒng)一意見，如多層交換機、第2層路由器、第3層交換機、IP 交換機、路由交換機、交換路由器和線速路由器等。

第一步：發(fā)送MLSP Hello 信息

當路由器激活后，多層路由處理器每 15 秒發(fā)送一個 MLSP Hello 包，這些包內(nèi)含路由器接口所使用的 VLAN 標識和 MAC 地址信息。MLS-SE 通過這些信息掌握具備多層交換能力的路由器的第二層屬性。如果交換機連接了多個 MLS-RP，MLS-SE 通過為它們的 MAC 地址分配 XTAG 值的方法來區(qū)分每個MLS-RP 的 MAC 地址條目。如果 MLSP 幀從同一個MLS-RP得到所有MAC地址， MLS-SE則為其附加相同的 XTAG 值。這些關(guān)聯(lián)的記錄都存放在 CAM 中。由于 Hello 包是周期性發(fā)送的，所以，這種方法可以保證相關(guān)值動態(tài)地跟蹤網(wǎng)絡(luò)的變化，并可實現(xiàn)一定的淘汰機制。 Hello包是在第二層發(fā)布的，它使用多播地址01-00-0C-DD-DD-DD。

第二步：標識候選包(Candidate Packet)

在了解具有多層交換能力的路由器的相關(guān)地址后，MLS-SE 可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行匹配判斷。對于一個流中的數(shù)據(jù)包，如果MLS 緩存中含有與之匹配的捷徑條目，則MLS-SE就旁路路由器而直接轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包；如果MLS中不含與該數(shù)據(jù)包相匹配的捷徑條目，則MLS-SE 將它歸為候選包，并在緩存中建立部分捷徑(Partial shortcut)。這樣的包采用傳統(tǒng)的第二層交換機處理方式處理，并發(fā)往與之相連的路由器接口(網(wǎng)關(guān))。

第三步：標識使能包(Enable Packet)

路由器收到并以傳統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。通過數(shù)據(jù)包的目標地址路由表得知，這個包應(yīng)從 Fast Ethernet1/0的第二個接口轉(zhuǎn)出，并將包封裝為VLAN2幀通過ISL鏈路送回。此時，路由器已經(jīng)重寫第二層幀的幀頭。同時，路由器不僅改寫了 ISL 頭的 VLAN 號，而且也修改了兩個 MAC 地址域 ：源MAC改為路由器出口的 MAC 地址，目標MAC改為主機 B 的 MAC 地址。雖然數(shù)據(jù)包的 IP 地址未改寫，但 IP包頭的生存時間(TTL)值被減 1，故 IP 包頭的校驗和也需要做相應(yīng)的修改。 這個修改后的數(shù)據(jù)包稱為使能包(Enable Packet)，當這個數(shù)據(jù)包從路由器送出并穿過交換機到達目的地主機B時，要履行下列五個功能：

1. 第二層交換機根據(jù)使能包的目的地MAC地址，知道該數(shù)據(jù)包應(yīng)該從PORT3/1口轉(zhuǎn)發(fā)出去；

2. MLS-SE 得知使能包的幀頭上源地址是通過 Hello 過程建立的地址記錄之一；

3. MLS-SE根據(jù)使能包目的IP地址查尋在第二步中建立的部分捷徑條目；

4. MLS-SE 將與使能包源 MAC 地址相關(guān)聯(lián)的 XTAG 值和部分捷徑條目的對應(yīng)XTAG 值相比較，如果匹配，則表明這個使能包與第二步中的候選包來自同一個路由器；

5. MLS-SE完成該捷徑條目的建立過程，該捷徑記錄將包含重寫數(shù)據(jù)流中的后續(xù)包幀頭所需的所有信息。

第四步：直接交換(轉(zhuǎn)發(fā))數(shù)據(jù)流中的后續(xù)包

當后續(xù)的數(shù)據(jù)包被主機A送出后， MLS-SE 利用數(shù)據(jù)包中的目標 IP 地址查找在第三步建立的完整捷徑。地址匹配后，MLS-SE 利用重寫引擎修改幀頭信息，然后直接轉(zhuǎn)發(fā)給主機 B(數(shù)據(jù)包不發(fā)給路由器)。重寫操作修改幀頭域，其值同第一個被路由器修改的數(shù)據(jù)包的域值一樣。這里需要解釋的是，NFFC(NetFlow Feature Card)是裝備在三層交換機中的網(wǎng)絡(luò)流性能卡，它維護第三層交換數(shù)據(jù)包流的交換表(MLS Cache)，作為多層交換的交換引擎部分。

第四步：直接交換(轉(zhuǎn)發(fā))數(shù)據(jù)流中的后續(xù)包

當后續(xù)的數(shù)據(jù)包被主機A送出后， MLS-SE 利用數(shù)據(jù)包中的目標 IP 地址查找在第三步建立的完整捷徑。地址匹配后，MLS-SE 利用重寫引擎修改幀頭信息，然后直接轉(zhuǎn)發(fā)給主機 B(數(shù)據(jù)包不發(fā)給路由器)。重寫操作修改幀頭域，其值同第一個被路由器修改的數(shù)據(jù)包的域值一樣。這里需要解釋的是，NFFC(NetFlow Feature Card)是裝備在三層交換機中的網(wǎng)絡(luò)流性能卡，它維護第三層交換數(shù)據(jù)包流的交換表(MLS Cache)，作為多層交換的交換引擎部分。

多層交換機是其中使用最好也最為廣泛的一種產(chǎn)品，它既可以執(zhí)行第3層路由功能，也可以執(zhí)行第2層交換功能。

隨著我國企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)以及小區(qū)寬帶建設(shè)的迅速發(fā)展，多層交換機再次找到了新的市場增長點，它的應(yīng)用也從最初的骨干層、匯聚層一直滲透到邊緣的接入層。在目前火爆的寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，多層交換機一般被放置在小區(qū)的中心和多個小區(qū)的匯聚層。多層交換機的出現(xiàn)，極大改變了局域網(wǎng)的性能。正如路由器統(tǒng)治廣域網(wǎng)一樣，多層交換機將在今后主宰局域網(wǎng)已成為必然。

在校園網(wǎng)、城域教育網(wǎng)中，從骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)骨干、匯聚層都有多層交換機的用武之地，尤其是核心骨干網(wǎng)一定要用多層交換機，否則整個網(wǎng)絡(luò)成千上萬臺的計算機都在一個子網(wǎng)中，不僅毫無安全可言，也會因為無法分割廣播域而無法隔離廣播風暴。如果采用傳統(tǒng)的路由器，雖然可以隔離廣播，但是性能又得不到保障。而多層交換機的性能非常高，既有多層路由的功能，又具有二層交換的網(wǎng)絡(luò)速度。二層交換是基于MAC尋址，三層交換則是轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流；除了必要的路由決定過程外，大部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程由二層交換處理，提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率。多層交換機通過使用硬件交換機構(gòu)實現(xiàn)了IP的路由功能，其優(yōu)化的路由軟件使得路由過程效率提高，解決了傳統(tǒng)路由器軟件路由的速度問題。因此可以說，多層交換機具有“路由器的功能、交換機的性能”。

產(chǎn)品類型：機架式多層交換機

傳輸速率：10Mbps/100Mbps/1000Mbps

交換方式：存儲-轉(zhuǎn)發(fā)

背板帶寬：48

MAC地址表：16k

產(chǎn)品類型：機架式多層交換機

接口介質(zhì)：10/100/1000Base-T,SFP

傳輸速率：10Mbps/100Mbps/1000Mbps

端口數(shù)量：24

背板帶寬：48

VLAN：支持

MAC地址表：16k

網(wǎng)絡(luò)標準：IEEE802.3、IEEE802.3u

交換方式：存儲-轉(zhuǎn)發(fā)