06年自考局域网组网工程听课笔记第七章
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20世纪90年代中期以来, 第三层交换(L3)技术成为IT媒体频频出现的词汇,各网络供应商把它最为竞争的法宝。
7.1 概述
1.使用网桥的局限性
网桥的优缺点:
(1)网桥基于MAC地址,实现LAN之间的互联。优点是:网络靠作简单,速度快,与OSI的其他层无关。其易于维护且价格低廉。
(2)网桥无法实现流控,广播包从一个LAN到另一个LAN,常会引起大量的多路广播,造成网络效率降低。最严重时会造成广播风暴,是整个网络瘫痪。
(3)当网桥构成网状结构时,会产生广播包和不知道目的地址的数据包的循环问题。为此制定了生成树的算法。即在一个网络中,任意两个终端之间只有一条路径。
(4)在某些情况下,因网桥拥塞而丢失数据包,使网络不稳定、不可靠。
(5)广播包是需要的,但太多的广播包会导致网络效率降低。
2.路由器的引入及其局限性
靠路由器的优缺点:
(1)网络分段,这是路由器最主要的功能之一。路由器可以将不同的LAN互联。
(2)路径选择,通过对数据包中的IP地址检查,选择出路径。
(3)隔离广播,路由器可以住址广播流量从一个LAN到另一个LAN,可避免广播风暴。
(4)安全性与防火墙,只有被授权的用户才能通过路由器。
(5)第三层的特殊服务,如优先权控制。
(6)广域网连接,大多数网络目前仍使用路由器作为网络连接设备。
靠路由器的工作原理:(略)
靠路由器的限制:
(1)路由器需对每一个数据包检查,即使是同一源地址到同一目的地址的数据包也不例外,重复工作。
(2)软件是路由器的主要实现方式,由于以上原因,路由器的吞吐量不可能很高。
(3)路由器在流量超过本身的吞吐量时,会造成数据包丢失或延误,给网络造成危害。
3.局域网交换技术的引入及其局限性
交换式网络是以交换器为中心构造的网络体系,交换式网络与多端口网桥非常相似,他们都工作在第二层,网桥交换事业是基于每个数据包的终点地址(MAC)。
交换式网络的实现通常采用全硬件结构实现,具有速度快,可以为每一个节点提供全部网络带宽,但同网桥一样它也不具备隔离广播数据包的能力。
4.L3交换技术引入的背景
交换技术可以克服网络带宽的局限,而路由器又能解决TCP/IP中的地址问题,那么将两者技术结合起来,扬长避短,发挥各自的优点,从而解决以上问题。在这种背景下,产生了交换式网络技术。
7.2 L3交换技术解决方案的分类
目前已提出的L3交换技术解决方案分为两类:
一类基于核心模型,另一类基于边缘多层混合交换模型。
7.2.1 解决方案的分类
1.基于核心模型的解决方案
主要解决核心关键节点,即路由器的第三层交换技术。有两种方案:
(1)对于每一个数据包都需检查源/目的IP地址的方法,改为检查数据分组携带的网络流标志为依据,这样就大大减小了检查的时间,提高了吞吐率。
(2)完全用ASIC(专用集成电路)硬件以线速来实现路由器的路由/转发、流控、管理、服务质量等功能。
2.于边缘多层混合交换模型的解决方案
“一次路由,随后交换”的方案:
(1)这种方案认为网络智能应该在网络的边缘,而不是在网路的关键节点实现,因为这样可以减少网络中继点的额外开销。
(2)这种方案认为绝大多数策略和请求都在端系统上完成,少数特定的控制功能(如身份认证、防火墙、流量统计等)则集中在少数几个网络核心节点的智能系统。
(3)这种方案认为在第三层路由一次,然后在第二层交换端到端的网络数据分组。
7.2.2 两种L3交换实现策略
1.原有设备和系统进行升级和改造
在有关的边缘和核心设备上,配置新的
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