三層交換技術(shù)還是比較常用的，于是我研究了一下三層交換技術(shù)優(yōu)點，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。大型醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)采用三層交換技術(shù)，可以確保計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加合理、安全、有效。

隨著醫(yī)院信息化水平的提高，醫(yī)院信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在不斷擴大，隨之而來的網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)通信速度、網(wǎng)絡(luò)維護工作量等問題明顯增加。究其原因，目前，各家醫(yī)院的信息網(wǎng)絡(luò)普遍采用二層交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其主要弱點是：在局域網(wǎng)內(nèi)不能劃分VLAN；同一個網(wǎng)段內(nèi)的工作站過多會引起廣播風(fēng)暴，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓；不能有效地解決異種網(wǎng)絡(luò)互連、安全性控制等問題。而采用三層交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，很大程度上避免了二層交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的缺陷，能改善網(wǎng)絡(luò)整體性能。

二層交換技術(shù)的缺陷

眾所周知，二層交換技術(shù)是在OSI七層網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的，它按照所接收到數(shù)據(jù)包的目的物理地址即MAC地址來進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，對于網(wǎng)絡(luò)層或者高層協(xié)議來說是透明的。它不處理網(wǎng)絡(luò)層的IP地址，不處理高層協(xié)議，諸如TCP、UDP的端口地址。它只需要數(shù)據(jù)包的MAC地址，數(shù)據(jù)交換是靠硬件來實現(xiàn)的，其優(yōu)點是交換速度快，缺點是廣播域太大，而且不能處理不同IP子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平，沒有層次化概念。

溫州醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)初期采用二層交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，核心交換機采用二層交換技術(shù)，在原先只有100多臺工作站的情況下，網(wǎng)絡(luò)性能較理想。由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在不斷擴大，工作站增加到500多臺時，網(wǎng)絡(luò)性能明顯下降，在業(yè)務(wù)高峰期網(wǎng)絡(luò)整體速度緩慢，用網(wǎng)管軟件分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中廣播包所占比例很大，最高時達到60%左右。另外，對于這種網(wǎng)絡(luò)，很容易發(fā)生諸如網(wǎng)卡故障等原因引起的網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴，而且一旦發(fā)生廣播風(fēng)暴，很難查找故障點，網(wǎng)絡(luò)維護工作量很大。

三層交換與VLAN結(jié)合

三層交換技術(shù)，也稱多層交換技術(shù)或IP交換技術(shù)，是相對于二層交換技術(shù)提出的，因工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第三層而得名。傳統(tǒng)的路由器也工作在第三層，它可以處理大量的跨越IP子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，但是它的轉(zhuǎn)發(fā)效率比較低，而三層交換技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第三層實現(xiàn)了分組的高速轉(zhuǎn)發(fā)，效率大大提高。簡單地說，三層交換技術(shù)就是“二層交換技術(shù) + 路由轉(zhuǎn)發(fā)”。它的出現(xiàn)，解決了二層交換技術(shù)不能處理不同IP子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換的缺點，又解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。

VLAN（Virtual Local Area Network）即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個個不同的網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的技術(shù)。它不受網(wǎng)絡(luò)用戶的物理位置限制，而是根據(jù)用戶需求進行網(wǎng)絡(luò)分段。IEEE于1999年頒布了用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實現(xiàn)方案的802.1q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。不同VLAN之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過第三層（網(wǎng)絡(luò)層）的路由來實現(xiàn)的，因此，使用VLAN技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的交換設(shè)備，可搭建安全可靠的網(wǎng)絡(luò)。

劃分VLAN的目的：一是提高網(wǎng)絡(luò)安全性，不同VLAN的數(shù)據(jù)不能自由交流，需要接受第三層的檢驗，因此，在一定程度上加強了虛網(wǎng)間的隔離，有效防止外部用戶入侵，提高了安全性。二是隔離廣播信息，劃分VLAN后，廣播域縮小，有利于改善網(wǎng)絡(luò)性能，能夠?qū)V播風(fēng)暴控制在一個VLAN內(nèi)部，同時使網(wǎng)絡(luò)管理趨于簡單。三是增強網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性，VLAN是在一個有多臺交換機的局域網(wǎng)中統(tǒng)一設(shè)定的，這使得用戶可以不受所連交換機的限制，不論用戶節(jié)點移動到局域網(wǎng)中哪一臺交換機上，只要仍屬于原來的虛網(wǎng)，則應(yīng)用環(huán)境沒有任何改變。在劃分VLAN時，要考慮VLAN對于網(wǎng)絡(luò)流量的影響，單個VLAN不宜過大。

層次化架構(gòu)三層網(wǎng)絡(luò)

三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用層次化模型設(shè)計，即將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分成幾個層次，每個層次著重于某些特定的功能，這樣就能夠使一個復(fù)雜的大問題變成許多簡單的小問題。三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)有三個層次：核心層（網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干）、匯聚層（提供基于策略的連接）、接入層（將工作站接入網(wǎng)絡(luò)）。

核心層

核心層是網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干，對整個網(wǎng)絡(luò)的連通起到至關(guān)重要的作用。核心層應(yīng)該具有如下幾個特性：可靠性、高效性、冗余性、容錯性、可管理性、適應(yīng)性、低延時性等。在核心層中，應(yīng)該采用高帶寬的千兆以上交換機。因為核心層是網(wǎng)絡(luò)的樞紐中心，重要性突出。核心層設(shè)備采用雙機冗余熱備份是非常必要的，也可以使用負載均衡功能，來改善網(wǎng)絡(luò)性能。

匯聚層

匯聚層是網(wǎng)絡(luò)接入層和核心層的“中介”，就是在工作站接入核心層前先做匯聚，以減輕核心層設(shè)備的負荷。匯聚層具有實施策略、安全、工作組接入、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。在匯聚層中，應(yīng)該采用支持三層交換技術(shù)和VLAN的交換機，以達到網(wǎng)絡(luò)隔離和分段的目的。

接入層

接入層向本地網(wǎng)段提供工作站接入。在接入層中，減少同一網(wǎng)段的工作站數(shù)量，能夠向工作組提供高速帶寬。接入層可以選擇不支持VLAN和三層交換技術(shù)的普通交換機。

相關(guān)案例

溫州醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院現(xiàn)有的信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用三層交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，局域網(wǎng)內(nèi)劃分了VLAN后，網(wǎng)絡(luò)性能大為改善，具有如下優(yōu)點：一是合理配置了核心交換機，充分發(fā)揮了核心交換機的硬件性能，調(diào)整后的核心交換機在帶寬、網(wǎng)絡(luò)流量處理能力上表現(xiàn)出色，具備良好的擴展性。二是在醫(yī)院信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求劃分VLAN，控制廣播范圍，抑制廣播風(fēng)暴，提高了局域網(wǎng)的整體性能和安全性。三是整個網(wǎng)絡(luò)可靠性得到加強，核心交換機采用雙機熱備份、負載平衡方式，即兩臺核心交換機正常情況下都參與工作，當(dāng)其中的任何一臺發(fā)生故障時，另外一臺可以自動、無縫地接管它的工作，這對網(wǎng)絡(luò)管理員、用戶來說都是透明的，無需人工干預(yù)故障切換。四是提高網(wǎng)絡(luò)對突發(fā)事故的自動容錯能力，最小化網(wǎng)絡(luò)的失效時間。

點評

從二層交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整到三層交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化效果明顯，配之以網(wǎng)管軟件，網(wǎng)絡(luò)的安全性和可防護性大為提高。而網(wǎng)絡(luò)的擴展能力滿足了醫(yī)院今后一段時間內(nèi)對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求，支持了大型醫(yī)院的信息化建設(shè)。