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（三）三层交换技术

近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常
新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的
玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。

组网比较简单

使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的
设备B

比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与
自己在同一网段。

如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地
址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将
数据包转发到相应的端口。

如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应
MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统
中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，z先在MAC表中放
的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的
路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址
为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关
系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通
常所说的一次路由多次转发。

以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：

由硬件结合实现数据的高速转发。

这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背
板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这
些是三层交换机性能的两个重要参数。

简洁的路由软件使路由过程简化。

大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，
路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。

结论

二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大
，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的
解决方案。

路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的
网络间的路由，它的优势在于选择z佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由
信息的交换等等路由器所具有功能。

三层交换机的z重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也
是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局域网，
这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由
器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由
功能的快速转发的三层交换机就成为首选。

一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这
个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成
，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户的腰包很鼓，
不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。

第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网
桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层) 应用端口号。第四层交换功
能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS
、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世
界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终
端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。
　 在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持
某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务
器地址。
　 当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCP SYN包）发
给服务器交换机。服务器交换机在组中选取z好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务
器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映
射，在用户和同一服务器间进行传输。