交換機(jī)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(jī)相結(jié)合的方法。第二層交換機(jī)嚴(yán)格限制于橋結(jié)構(gòu)，用于同一虛擬網(wǎng)內(nèi)的不同節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換，在OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)虛擬LAN的功能，將第三層的功能留給路由器實(shí)現(xiàn)，由路由器完成虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)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(jī)，將第二層的橋與第三層的路由結(jié)合在一起，有的文獻(xiàn)也將多層交換機(jī)稱(chēng)之為第三層交換機(jī)。它本身所具有的路由功能支持虛擬LAN，并支持大多數(shù)同一虛擬網(wǎng)內(nèi)或不同虛擬網(wǎng)之間節(jié)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(shù)目。但它仍然不能完全擺脫使用傳統(tǒng)路由器，這是因?yàn)槎鄬咏粨Q機(jī)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(duì)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(jī)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(jī)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(fù)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(jié)構(gòu):路由服務(wù)器與邊界交換機(jī)相結(jié)合。我們知道，傳統(tǒng)的路由器完成信息包的轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇兩項(xiàng)工作。而基于路由服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)則由兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)備分別完成上述兩項(xiàng)功能:邊界交換機(jī)完成信息包的轉(zhuǎn)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(jī)只有在自己的地址表中找不到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地址時(shí)才訪問(wèn)路由服務(wù)器，此時(shí)路由器對(duì)之響應(yīng)一個(gè)正確的地址，交換機(jī)再將該信息緩存?zhèn)溆谩Ｐ枰赋龅氖?，目前路由服?wù)器與交換機(jī)之間的通信協(xié)議還不統(tǒng)一，不同廠家的產(chǎn)品還不兼容。
二、比較與評(píng)價(jià)
上述三種路由技術(shù)各有特色，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際情況加以選用。為使人們對(duì)它們有更好的了解，我們分以下四個(gè)方面對(duì)它們進(jìn)行比較。
1.組網(wǎng)規(guī)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(jī)與傳統(tǒng)路由器相結(jié)合的辦法適用于較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但當(dāng)主干網(wǎng)擴(kuò)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。
隨著主干網(wǎng)的擴(kuò)展，多層交換機(jī)的智能優(yōu)勢(shì)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(zhuǎn)發(fā)廣播，因此減少了主干網(wǎng)上廣播交通的數(shù)量。由于多層交換機(jī)組成的虛擬網(wǎng)絡(luò)具有過(guò)濾功能，并能節(jié)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(jī)可在工作組與部門(mén)范圍內(nèi)同時(shí)負(fù)責(zé)交換與路由選徑工作，故節(jié)省了傳統(tǒng)路由器使用的數(shù)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(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的下降，網(wǎng)絡(luò)延遲的大小一般與設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)交通之前所必須處理的作業(yè)的大小成正比。對(duì)于第二層的以太交換機(jī)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(duì)速度較快，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的MAC地址尋找時(shí)，一個(gè)信息包(64字節(jié))的延遲小于100微秒。第三層路由器的使用增加了頭標(biāo)的尋找及某些算法的執(zhí)行，因此大大增加了信息包的延遲，其延遲時(shí)間高達(dá)5毫秒。
可見(jiàn)，對(duì)于由第二層交換機(jī)與第三層路由器結(jié)合組成的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)交通經(jīng)由交換機(jī)時(shí)具有相當(dāng)好的性能;當(dāng)交通從一個(gè)交換機(jī)經(jīng)由路由器流向另一個(gè)交換機(jī)時(shí)性能較差。
幾乎所有的第二層交換機(jī)與軟件配合使用都能將節(jié)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(nèi)節(jié)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(jié)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(jī)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(jī)做出路徑的選擇。偶而在邊界交換機(jī)不知道發(fā)送目標(biāo)地址時(shí)，才向路由服務(wù)器發(fā)詢問(wèn)信息包，此時(shí)才會(huì)出現(xiàn)尋徑的延遲。正常情況下，交換機(jī)可以直接在緩存地址表中查找地址，之后可直接轉(zhuǎn)發(fā)信息包，此種情況下產(chǎn)生的延遲與MAC層交換機(jī)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(yīng)的表列。網(wǎng)管人員必須逐個(gè)對(duì)路由器進(jìn)行配置，其中包括濾波器的設(shè)置，增加、修改路由表等。加之人機(jī)界面是基于文本的界面，因此當(dāng)企業(yè)網(wǎng)擴(kuò)展到較大規(guī)模時(shí)，路由器的管理與配置是相當(dāng)費(fèi)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(shù)目的增加呈指數(shù)增加趨勢(shì)。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(tái)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(duì)每個(gè)設(shè)備逐一配置，并增加圖形人機(jī)界面。
路由服務(wù)器的特點(diǎn)是易于管理，只需對(duì)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(duì)不同組的用戶分配訪問(wèn)權(quán)限，通過(guò)執(zhí)行該軟件將訪問(wèn)權(quán)限通知所有的交換機(jī)。
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)心端站用戶的類(lèi)型。例如，網(wǎng)管人員可將以太交換機(jī)上的節(jié)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(jié)點(diǎn)的MAC或IP地址，也不必輸入ATM節(jié)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(duì)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(shù)目去除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總價(jià)格所得的結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括以太交換機(jī)、ATM交換機(jī)、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(shè)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(shù)據(jù)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(xiàn)，使用第二層交換機(jī)與第三層路由器組網(wǎng)時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)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(guī)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(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)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(jī)都備有各自的ATM接口，從而允許LAN交換機(jī)與ATM交換機(jī)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(shù)據(jù)傳輸仍需經(jīng)過(guò)路由器，瓶頸依然存在。
目前關(guān)于傳統(tǒng)的交通在ATM上傳輸有兩種標(biāo)準(zhǔn):其一是ATM論壇制定
的LAN仿真，另一種標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)組IETF制定的ATM上的傳統(tǒng)IP標(biāo)準(zhǔn)(IPOverATM)。LAN仿真運(yùn)行于介質(zhì)訪問(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(duì)應(yīng)用程序及人機(jī)界面做任何改變的情況下在ATM網(wǎng)上正常運(yùn)行。IPOverATM標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(shè)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)(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(dá)到避免使用外部路由器的目的。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155827.htm
四、結(jié)論
綜上所述，三種路由器技術(shù)各有特點(diǎn)，各有所長(zhǎng)，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際需要加以選擇。需要強(qiáng)調(diào)的是，路由技術(shù)在當(dāng)前，乃至于在可預(yù)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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