三層交換機還是比較常用的，于是我研究了一下三層交換機的Crossbar交換結構的基礎知識，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。CrossBar(即CrossPoint)被稱為交叉開關矩陣或縱橫式交換矩陣，它是業界公認的用于構建大容量系統的***交換網絡結構。所說的三種交換結構都是某種程度上的共享帶寬，而Crossbar結構的交換網完全突破了這種限制，在交換網絡內部沒有帶寬的瓶頸，不會因為帶寬資源不夠而產生阻塞。

Crossbar交換結構

Crossbar交換網絡在數據平面沒有任何瓶頸。這正是因為Crossbar引入了交換矩陣這種新的交換方式，摒棄了共享帶寬的交換方式，在數據交換方式上是一種革命性的變化。Crossbar交換網的擴展能力非常強，交換容量可以做的很大，基本不受硬件條件限制，目前單顆芯片交換容量在256G-700G之間，多顆芯片可以構建T級乃至幾T容量的大型交換網絡，足以滿足當前和未來幾年網絡對交換容量的需求，并且隨著硬件集成技術的進步，單顆Crossbar芯片支持的容量會更大。其優勢表現在以下幾個方面：

1.首先，CrossBar的實現相對簡單

共享交換架構中的線路卡到交換結構的物理連接簡化為點到點連接，實現起來更加方便，從而更加容易保證大容量交換機的穩定性。其次，CrossBar內部無阻塞。一個CrossBar的示意圖如圖所示，只要同時閉合多個交叉節點(CrossPoint)，多個不同的端口就可以同時傳輸數據。從這個意義上，我們認為所有的CrossBar在內部是無阻塞的，因為它可以支持所有端口同時線速交換數據。

在支持CrossBar技術的三層交換機中，一般采用了兩類三層交換芯片：一類是可以出千兆、百兆端口的交換芯片;一類是僅僅出內部高速接口(往往是10G以上的速率)的CrossBar芯片，用于各個模塊之間的互聯。

目前思科、Extreme、網捷網絡、港灣網絡等廠商都推出了基于CrossBar的核心交換機產品，但市場上也有很多內部仍然采用千兆端口互聯的產品，主要是面向對性能要求一般、價格比較敏感的用戶群體。

2.基于硬件線速的訪問控制

隨著網絡中用戶數量的增多，用戶需要對MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口號等信息進行控制，從而實現了嚴格限制局域網資源的訪問，同時也用這個功能限制局域網用戶對網絡設備自身的訪問。特別是最近一兩年侵占和威脅網絡資源的網絡病毒的出現，極大地影響了三層交換機的穩定性，通過上述控制功能，在有效控制了用戶業務的同時，也有效地保護了自身的安全和可靠性。此時三層交換機也就發展為“智能多層交換機”，主要就是具備了以上的控制功能。這種交換機的交換芯片支持一次處理64字節以上的內容，所以可以直接一次處理以太網幀MAC地址頭、IP包頭、TCP/UDP包頭，從而實現了2～4層的基于硬件線速訪問控制。還有一些智能控制功能如802.1X認證協議的支持，通過對RADIUS等AAA協議的擴展，達到對用戶更加嚴格的控制。

3.端到端QoS技術

ASIC技術的高速發展使低端設備具備強大的QoS能力成為可能，網絡的QoS開始從集中保證逐漸向端到端保證過渡。現在，網絡邊緣設備已經可以根據端口、MAC地址、VLAN信息、IP地址甚至更高層的信息來識別應用類型，為數據包打上優先級標記(如修改IEEE802.1p或IPDiffServ域)，核心設備不用對應用進行識別，只需根據IPDiffServ和IEEE802.1P進行交換，并提供服務質量即可。這種智能的QoS功能也是基于芯片的64字節以上的處理深度發展起來的。

4.更豐富的協議支持

現在的智能多層交換機除了支持普通的二層協議之外，還支持BGP、IS-IS等豐富的路由協議，以及PIM組播路由協議、VRRP冗余備份協議等多種2～4層的協議。Extreme、港灣等廠商甚至推出了在以太網上支持50ms切換電信級環網技術的相關協議，使得三層交換機可以應用在更加復雜、要求更高的環境中。

除了上述一些技術變化之外，三層交換機還支持三層端口匯聚技術、NTP(網絡時鐘協議)等功能，在這里就不一一詳述。隨著三層交換及相關技術的發展，三層交換機產品也有了很大的細分，根據功能不同可以分為盒式百兆三層交換機、全千兆盒式三層交換機、機架式模塊化三層交換機，以滿足不同網絡未來的需求。