詳細講解第三層交換技術

隨著當今網絡業務流量呈幾何級數爆炸式增長，并且業務流模式改變為更多的業務流跨 越子網邊界，穿越路由器的業務流也大大增加，傳統路由器低速、復雜所造成的網絡瓶頸凸現出來。第三層交換技術的出現，很好地解決了局域網中業務流跨網段引起的低轉發速率、高延時等網絡瓶頸問題。第三層交換設備的應用領域也從最初的骨干層、匯聚層一直滲透到邊緣的接入層。第三層交換設備在網絡互聯中的應用日益普及。然而，人們對第三層交換技術及其設備的理解卻存在較大差異。一些專業雜志和科普文摘對第三層交換技術原理的不準確介紹容易引起誤導。第三層交換作為新一代局域網路由和交換技術，其產品在體系結構、所實現的功能和性能上都有別于二層以太網交換機和傳統路由器。本文分析第三層交換技術的基本特征、分類及實現原理，希望能對人們進一步理解和使用第三層交換設備有所裨益。

　　1 第三層交換技術基本特征

　　第三層交換技術也稱為IP交換技術。它將第二層交換機和第三層路由器兩者的優勢結合成為一個有機的整體，是一種利用第三層協議中的信息來加強第二層交換功能的機制，是新一代局域網路由和交換技術。第三層交換技術具有以當前系統1/10的代價獲得傳輸性能于過去10倍的能力。既然第三層交換機能夠代替路由器執行傳統路由器的大多數功能，它應該具有路由的基本特征。我們知道，路由的核心功能主要包括數據報文轉發和路由處理兩方面。數據報文轉發是路由器和第三層交換機最基本的功能，用來在子網間傳送數據報文；路由處理子功能包括創建和維護路由表，完成這一功能需要啟用路由協議如RIP或OSPF來發現和建立網絡拓撲結構視圖，形成路由表。路由處理一旦完成，將數據報文發送至目的地就是報文轉發子功能的任務了。報文轉發子功能的工作包括檢查IP報文頭、IP數據包的分片和重組、修改存活時間（TTL）參數、重新計算IP頭校驗和、MAC地址解析、IP包的數據鏈路封裝以及IP包的差錯與控制處理（ICMP）等等。第三層交換也包括一系列特別服務功能，如數據包的格式轉換，信息流優先級別劃分，用戶身份驗證及報文過濾等安全服務，IP地址管理，局域網協議和廣域網協議之間的轉換。當第三層交換機僅用于局域網中子網間或VLAN間轉發業務流時可以不執行路由處理，只作第三層業務流轉發，這種情況下設備可以不需要路由功能。

　　由于傳統路由器是一種軟件驅動型設備，所有的數據包交換、路由和特殊服務功能，包括處理多種底層技術和多種第三層協議幾乎都由軟件來實現，并可通過軟件升級增強設備功能，因而具有良好的擴展性和靈活性。但它也具有配置復雜、價格高、相對較低的吞吐量和相對較高的吞吐量變化等缺點。第三層交換技術在很大程度上彌補了傳統路由器這些缺點。在設計第三層交換產品時通常使用下面一些方法：