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北京邮电大学“局域网”听课笔记(7-8章)

编辑整理:东莞自考网 发表时间:2018-05-23 12:26:59   【 】    [添加招生老师微信]


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  第7章第三层交换
  
  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*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
  
  *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。
  
  *路由器的工作原理:(略)
  
  *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

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