交換技術(shù)從傳統(tǒng)二層到七層發(fā)展綜述

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，以太網(wǎng)占據(jù)了統(tǒng)治地位。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用深化帶來的挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和速度都在急劇發(fā)展，局域網(wǎng)的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，千兆以太網(wǎng)技術(shù)也已得到了普遍應(yīng)用。

　　對(duì)于用戶來說，在減低成本的前提下，保證網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、高性能、易維護(hù)、易擴(kuò)展，與采用何種組網(wǎng)技術(shù)密切相關(guān)；對(duì)于設(shè)備廠商來說，在保證用戶網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，如何能夠取得更為可觀的利潤(rùn)，采用組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)劣，成為提高利潤(rùn)的一個(gè)手段。

　　在具體的組網(wǎng)過程中，是使用已經(jīng)日趨成熟的傳統(tǒng)的第2層交換技術(shù)，還是使用具有路由功能的第3層交換技術(shù)，或者是使用具有高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的第7層交換技術(shù)呢？

　　在這些技術(shù)選擇的權(quán)衡中，2層交換、3層交換和7層交換這三種技術(shù)究竟孰優(yōu)孰劣，它們各自又適用于什么樣的環(huán)境呢？

　　傳統(tǒng)的第2層交換技術(shù)

　　2層交換技術(shù)可以識(shí)別數(shù)據(jù)幀中的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)MAC地址表中。

　　談到交換，從廣義上講，任何數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)都可以叫做交換。但是，傳統(tǒng)的、狹義的第2層交換技術(shù)，僅包括數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)發(fā)。

　　目前，第2層交換技術(shù)已經(jīng)成熟。從硬件上看，第2層交換機(jī)的接口模塊都是通過高速背板/總線（速率可高達(dá)幾十Gbps）交換數(shù)據(jù)的，2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)芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非常快。

　　2層交換機(jī)主要用在小型局域網(wǎng)中，機(jī)器數(shù)量在二、三十臺(tái)以下，這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，廣播包影響不大，2層交換機(jī)的快速交換功能、多個(gè)接入端口和低廉價(jià)格，為小型網(wǎng)絡(luò)用戶提供了完善的解決方案。

　　總之，交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨(dú)享，極大地提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男?。可以說，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的技術(shù)中，直接面向用戶的第2層交換技術(shù)，已得到了令人滿意的答案。

　　具有路由功能的第3層交換技術(shù)

　　第3層交換技術(shù)是1997年前后才開始出現(xiàn)的一種交換技術(shù)，最初是為了解決廣播域的問題。經(jīng)過多年發(fā)展，第3層交換技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)絡(luò)的主要力量。

　　在大規(guī)模局域網(wǎng)中，為了減小廣播風(fēng)暴的危害，必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃分成多個(gè)小局域網(wǎng)，這樣必然導(dǎo)致不同子網(wǎng)間的大量互訪，而單純使用第2層交換技術(shù)，卻無法實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)間的互訪。

　　為了從技術(shù)上解決這個(gè)問題，網(wǎng)絡(luò)廠商利用第3層交換技術(shù)開發(fā)了3層交換機(jī)，也叫做路由交換機(jī)，它是傳統(tǒng)交換機(jī)與路由器的智能結(jié)合。

　　簡(jiǎn)單地說，可以處理網(wǎng)絡(luò)第3層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的交換技術(shù)就是第3層交換技術(shù)。

　　從硬件上看，在第3層交換機(jī)中，與路由器有關(guān)的第3層路由硬件模塊，也插接在高速背板/總線上。這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其它模塊間，高速交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制。

　　3層交換機(jī)是為IP設(shè)計(jì)的，接口類型簡(jiǎn)單，擁有很強(qiáng)的3層包處理能力，價(jià)格又比相同速率的路由器低得多，非常適用于大規(guī)模局域網(wǎng)絡(luò)。

　　第3層交換技術(shù)到今天已經(jīng)相當(dāng)成熟，同時(shí)，3層交換機(jī)也從來沒有停止過發(fā)展。第3層交換技術(shù)及3層交換設(shè)備的發(fā)展，必將在更深層次上推動(dòng)整個(gè)社會(huì)的信息化變革，并在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中獲得越來越重要的地位。

　　具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的第7層交換技術(shù)

　　第7層交換技術(shù)通過逐層解開每一個(gè)數(shù)據(jù)包的每層封裝，并識(shí)別出應(yīng)用層的信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容的識(shí)別。

　　充分利用帶寬資源，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用、內(nèi)容進(jìn)行管理，日益成為服務(wù)提供商關(guān)注的焦點(diǎn)。如何解決傳輸層到應(yīng)用層的問題，專門針對(duì)傳輸層到應(yīng)用層進(jìn)行管理的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變得非常重要，這就是目前第7層交換技術(shù)發(fā)展的最根本原因。

　　簡(jiǎn)單地說，可以處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的交換技術(shù)就是第7層交換技術(shù)。其主要目的是在帶寬應(yīng)用的情況下，網(wǎng)絡(luò)層以下不再是問題的關(guān)鍵，取而代之的是提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平，完成互聯(lián)網(wǎng)向智能化的轉(zhuǎn)變。

　　第7層交換技術(shù)通過應(yīng)用層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了所有高層網(wǎng)絡(luò)的功能，使網(wǎng)絡(luò)管理者能夠以更低的成本，更好地分配網(wǎng)絡(luò)資源。

　　從硬件上看，7層交換機(jī)將所有功能集中在一個(gè)專用的特殊應(yīng)用集成電路或ASIC上。ASIC比傳統(tǒng)路由器的CPU便宜，而且通常分布在網(wǎng)絡(luò)端口上，在單一設(shè)備中包括了50個(gè)ASIC，可以支持?jǐn)?shù)以百計(jì)的接口。新的ASIC允許智能交換機(jī)/路由器在所有的端口上以極快的速度轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第7層交換技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流優(yōu)化和智能負(fù)載均衡。

　　在Internet網(wǎng)、Intranet網(wǎng)和Extranet網(wǎng)，7層交換機(jī)都大有施展抱負(fù)的用武之地。比如企業(yè)到消費(fèi)者的電子商務(wù)、聯(lián)機(jī)客戶支持，人事規(guī)劃與建設(shè)、市場(chǎng)銷售自動(dòng)化，客戶服務(wù)，防火墻負(fù)載均衡，內(nèi)容過濾和帶寬管理等。

　　交換技術(shù)正朝著智能化的方向演進(jìn)，從最初的第2層交換發(fā)展到第3層交換，目前已經(jīng)演進(jìn)到網(wǎng)絡(luò)的第7層應(yīng)用層的交換。其根本目的就是在降低成本的前提下，保證網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、高性能、易維護(hù)、易擴(kuò)展，最終達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的智能化管理。