第三層交換機基本概念及綜合說明
第三層交換機主要是用于簡單的局域網連接中,相比于路由器相比,其使用起來更加的方便快捷,快速的完成組網的各種需求。近年來,隨著互聯網和信息化建設的迅猛發展,使人們越來越感覺到傳統路由器已經從原來的交通指揮員變成了現在的路口瓶頸。傳統路由器在網絡中起到隔離網絡、隔離廣播、路由轉發、防火墻的作業,并且隨著網絡的不斷發展,它們的工作量也在迅速增長。
如今出于安全和管理方便等方便的考慮,VLAN(虛擬局域網)技術在網絡中大量應用。VLAN技術可以邏輯隔離各個不同的網段、端口甚至主機,而各個不同VLAN間的通信都要經過路由器來完成轉發。由于局域網中數據流量很大,VLAN間大量的信息交換都要通過路由器來完成轉發,這時候隨著數據流量的不斷增長路由器就成為了網絡的瓶頸。
為了解決局域網絡的這個瓶頸,很多企業內部、學校和小區建設局域網時都采用了第三層交換機。三層交換是相對于傳統交換概念而提出的。傳統的交換技術是在OSI網絡標準模型中的第二層—數據鏈路層進行操作的,而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發。簡單地說,三層交換技術就是:二層交換技術+三層轉發技術。一個具有三層交換功能的設備,是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機,但它是二者的有機結合,并不是簡單地把路由器設備的硬件和軟件簡單的疊加在局域網交換機上。
第三層交換機與路由器
第三層交換機和路由器之間的區別,最根本就是第三層交換機也具有“路由”功能,與傳統路由器的路由功能總體上是一致的。雖然如此,第三層交換機與路由器還是存在著相當大的本質區別的。第三層交換機并不等于路由器,同時也不可能取代路由器。第三層交換機非常適應局域網環境,而路由器非常適合應用于廣域網中。也就是說,第三層交換機無法適應網絡拓撲各異,傳輸協議不同的廣域網絡系統。具體而言,有下面幾點:
1.三層交換機與路由器的主要功能不變
雖然第三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,其目的是使設備適用面更廣、使其更加實用。這里的第三層交換機也一樣,它仍是交換機產品,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據交換。也就是說它同時具備了數據交換和路由由發兩種功能,但其主要功能還是數據交換;而路由器僅具有路由轉發這一種主要功能。
2.第三層交換機與路由器使用的場所不同
第三層交換機主要是用于簡單的局域網連接。正因如此,第三層交換機的路由功能通常比較簡單,路由路徑遠沒有路由器那么復雜。它用在局域網中的主要用途還是提供快速數據交換功能,滿足局域網數據交換頻繁的應用特點。
而路由器則不同,它的是為了滿足不同類型的網絡連接。雖然也適用于局域網之間的連接,但它的路由功能更多的體現在不同類型網絡之間的互聯上,如局域網與廣域網之間的連接、不同協議的網絡之間的連接等,所以路由器主要是用于不同類型的網絡之間。它最主要的功能就是路由轉發,解決好各種復雜路由路徑網絡的連接就是它的最終目的,所以路由器的路由功能通常非常強大,不僅適用于同種協議的局域網間,更適用于不同協議的局域網與廣域網間。它的優勢在于選擇最佳路由、負荷分擔、鏈路備份及和其他網絡進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。為了與各種類型的網絡連接,路由器的接口類型非常豐富,而第三層交換機則一般僅同類型的局域網接口,非常簡單。
3.第三層交換機與路由器處理數據的方式不同
從技術上講,路由器和第三層交換機在數據包交換操作上存在著明顯區別。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執行數據包交換,而第三層交換機通過硬件執行數據包交換。第三層交換機在對第一個數據流進行路由后,它將會產生一個MAC地址與IP地址的映射表,當同樣的數據流再次通過時,將根據此表直接從二層通過而不是再次路由,從而消除了路由器進行路由選擇而造成網絡的延遲,提高了數據包轉發的效率。同時,第三層交換機的路由查找是針對數據流的,它利用緩存技術,很容易利用ASIC技術來實現,因此,可以大大節約成本,并實現快速轉發。而路由器的轉發采用最長匹配的方式,實現復雜,通常使用軟件來實現,轉發效率較低。
正因如此,從整體性能上比較的話,第三層交換機的性能要遠優于路由器,非常適用于數據交換頻繁的局域網中;而路由器雖然路由功能非常強大,但它的數據包轉發效率遠低于第三層交換機,更適合于數據交換不是很頻繁的不同類型網絡的互聯,如局域網與互聯網的互聯。如果把路由器,特別是高檔路由器用于局域網中,則在相當大程度上是一種浪費(就其強大的路由功能而言),而且還不能很好地滿足局域網通信性能需求,影響子網間的正常通信。
綜上所述,第三層交換機與路由器之間還是存在著非常大的本質區別的。在局域網中進行多子網連接,最好還選用第三層交換機,特別是在不同子網數據交換頻繁的環境中。路由器雖然路由功能非常強大,但它的數據包轉發效率遠低于第三層交換機,更適合于數據交換不是很頻繁的不同類型網絡的互聯,如局域網與互聯網的互聯。