交换机MLS实现三层交换的过程
交换机MLS实现三层交换的过程
MLS（MultiLayer Switching，多层交换）为交换机提供基于硬件的第三层高性能交换。它采用先进的专用集成电路（ASIC）交换部件完成子网间的IP包交换，可以大大减轻路由器在处理数据包时所引起的过高系统开销。
MLS是一种用硬件处理包交换和重写帧头，从而提高IP路由性能的技术。Cisco多层交换技术支持所有传统路由协议，而原来由路由器完成的帧转发和重写功能现在已经由交换机的硬件完成。MLS将传统路由器的包交换功能迁移到第三层交换机上。当然，这首先要求交换的路径必须存在。
MLS由以下三个部分组成：
1. 多层路由处理器（MLS-RP）它相当于网络中的路由器，负责处理每个数据流的第一个数据包，协助MLS交换引擎（MLS-SE）在第三层的CAM （Content-Addressable Memory）中建立捷径条目（Shortcut Entry）。MLS-RP 可以是一个外部的路由器，也可以由三层交换机的路由交换模块（RSM）来实现。
2. 多层交换的交换引擎（MLS-SE）它是负责处理转发和重写数据包功能的交换实体。
3. 多层交换协议（MLSP）它是一个轻型协议，用来通过多层路由处理器（MLS-RP）对多层交换的交换引擎进行初始化。
下面以图1所示的网络为例，阐述多层交换实现的步骤。
第一步：发送MLSP Hello 信息
当路由器激活后，多层路由处理器每15秒发送一个MLSP Hello包，这些包内含路由器接口所使用的VLAN标识和MAC地址信息。MLS-SE通过这些信息掌握
具备多层交换能力的路由器的第二层属性。如果交换机连接了多个MLS-RP，MLS-SE通过为它们的MAC地址分配XTAG值的方法来区分每个MLS-RP的MAC地址条目。如果MLSP帧从同一个 MLS-RP得到所有MAC地址，MLS-SE则为其附加相同的XTAG值，具体如图2所示。这些关联的记录都存放在CAM中。由于Hello 包是周期性发送的，所以，这种方法可以保证相关值动态地跟踪网络的变化，并可实现一定的淘汰机制。 Hello包是在第二层发布的，它使用多播地址
01-00-0C-DD-DD-DD.
第二步：标识候选包（Candidate Packet）
在了解具有多层交换能力的路由器的相关地址后，MLS-SE可以对进入交换机的数据包进行匹配判断。对于一个流中的数据包，如果MLS缓存中含有与之匹配的捷径条目，则MLS-SE就旁路路由器而直接转发该数据包；如果MLS中不含与该数据包相匹配的捷径条目，则MLS-SE将它归为候选包，并在缓存中建立部分捷径（Partial shortcut）。这样的包采用传统的第二层交换机处理方式处理，并发往与之相连的路由器接口（网关），具体见图3所示。
这里要注意，候选包（帧）必须满足两个标准：目标地址经过MLSP所列的路由器接口的一个MAC地址；不存在捷径条目。
第三步：标识使能包（Enable Packet）
路由器收到并以传统的方式转发数据包。通过数据包的目标地址路由表得知，这个包应从Fast Ethernet1/0的第二个接口转出，并将包封装为VLAN2帧通过ISL链路送回。具体过程如图4所示。
此时，路由器已经重写第二层帧的帧头。同时，路由器不仅改写了ISL头的VLAN号，而且也修改了两个MAC 地址域：源MAC改为路由器出口的MAC地址，目标MAC改为主机B的MAC地址。虽然数据包的IP地址未改写，但IP包头的生存时间（TTL）值被减1，故 IP包头的校验和也需要做相应的修改。
这个修改后的数据包称为使能包（Enable Packet），当这个数据包从路由器送出并穿过交换机到达目的地主机B时，要履行下列五个功能：
第二层交换机根据使能包的目的地MAC地址，知道该数据包应该从PORT3/1口转发出去；
MLS-SE得知使能包的帧头上源地址是通过Hello过程建立的地址记录之一；
MLS-SE根据使能包目的IP地址查寻在第二步中建立的部分捷径条目；
MLS-SE将与使能包源MAC地址相关联的XTAG值和部分捷径条目的对应XTAG 值相比较，如果匹配，则表明这个使能包与第二步中的候选包来自同一个路由器；
MLS-SE完成该捷径条目的建立过程，该捷径记录将包含重写数据流中的后
续包帧头所需的所有信息。
第四步：直接交换（转发）数据流中的后续包
当后续的数据包被主机A送出后，MLS-SE利用数据包中的目标IP地址查找在第三步建立的完整捷径。地址匹配后，MLS-SE利用重写引擎修改帧头信息，然后直接转发给主机B（数据包不发给路由器）。重写操作修改帧头域，其值同第一个被路由器修改的数据包的域值一样。详见图5所示。这里需要解释的是，NFFC（NetFlow Feature Card）是装备在三层交换机中的网络流性能卡，它维护第三层交换数据包流的交换表（MLS Cache），作为多层交换的交换引擎部分。
上述这个过程被称为“一次路由，多次交换”。交换机利用专业化硬件ASIC 来处理数据包，速度相当快，可以达到100Mbps甚至1000Mbps.
三层交换原理及示例详解
三层交换原理及示例详解 7.7.5 三层交换原理 二层交换机的二层数据交换一般都是使用ASIC（Application Specific Integrated Circuit ，专用集成电路）的硬件芯片中的CAM表来实现的，因为是硬件转发，所以转发性能非常高。而三层交换机的三层转发也是依靠ASIC芯片完成的（路由器的路由功能主要依靠CPU软件进行的），但其中除了二层交换用的CAM表外，还保存有专门用于三层转发的三层硬件转发表。 三层交换机的三层交换原理比较复杂，不同网络环境下、不同厂家的三层交换机的三层交换流程都不完全相同。如图7-55所示的仅一个直接连接在一台三层交换机上的两个不同网段主机三层交换的基本流程，各主要步骤解释如下： （1）源主机在发起通信之前，将自己的IP地址与目的主机的IP地址进行比较，如果源主机判断目的主机与自己位于不同网段时，它需要通过网关来递交报文的，所以它首先需要通过一个ARP请求报文获取网关的MAC地址（在源主机不知道网关MAC地址的情形下），即源主机先发送ARP请求帧以获取网关IP地址对应的MAC 地址。 （2）网关在收到源主机发来的ARP请求报文后以一个ARP应答报文进行回应，在应答报文中的“源MAC地址”就包含了网关的MAC地址。 （3）在得到网关的ARP应答后，源主机再用网关MAC地址作为报文的“目的MAC地址”，以源主机的IP 地址作为报文的“源IP地址”，以目的主机的IP地址作为“目的IP地址”，先把发送给目的主机的数据发给网关。 图7-55 三层交换基本流程 （4）网关在收到源主机发送给目的主机的数据后，由于查看得知源主机和目的主机的IP地址不在同一网段，于是把数据报上传到三层交换引擎（ASIC芯片），在里面查看有无目的主机的三层转发表。 （5）如果在三层硬件转发表中没有找到目的主机的对应表项，则向CPU请求查看软件路由表，如果有目的主机所在网段的路由表项，则还需要得到目的主机的MAC地址，因为数据包在链路层是要经过帧封装的。于是三层交换机CPU向目的主机所在网段发送一个ARP广播请求包，以获得目的主机MAC地址。 （6）交换机获得目的主机MAC地址后，向ARP表中添加对应的表项，并转发由源主机到达目的主机的灵气包。同时三层交换机三层引擎会结合路由表生成目的主机的三层硬件转发表。 以后到达目的主机的数据包就可以直接利用三层硬件转发表中的转发表项进行数据交换，不用再查看CPU中的路由表了。 以上流程适用位于不同VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作三层交换转发。这就是“一次路由，多次交换”的原理。 7.7.6 三层交换示例 在三层交换中，同一交换机上的不同网段主机通信和不同交换机上的不同网段主机通信的基本原理是一样的，只是具体流程有所区别。本节仅以比较简单的“同一交换机上的不同网段主机通信”这种情形来解释上节介绍的三层交换原理。
三层交换机配置实例
三层交换综合实验 一般来讲，设计方案中主要包括以下内容： ◆????? 用户需求 ◆????? 需求分析 ◆????? 使用什么技术来实现用户需求 ◆????? 设计原则 ◆????? 拓扑图 ◆????? 设备清单 一、模拟设计方案 【用户需求】 1.应用背景描述 某公司新建办公大楼，布线工程已经与大楼内装修同步完成。现公司需要建设大楼内部的办公网络系统。大楼的设备间位于大楼一层，可用于放置核心交换机、路由器、服务器、网管工作站、电话交换机等设备。在每层办公楼中有楼层配线间，用来放置接入层交换机与配线架。目前公司工程部25人、销售部25人、发展部25人、人事部10人、财务部加经理共15人。 2.用户需求 为公司提供办公自动化、计算机管理、资源共享及信息交流等全方位的服务，目前的信息点数大约100个，今后有扩充到200个的可能。 公司的很多业务依托于网络，要求网络的性能满足高效的办公要求。同时对网络的可靠性要求也很高，要求在办公时间内，网络不能宕掉。因此，在网络设计过程中，要充分考虑到网络设备的可靠性。同时，无论是网络设备还是网络线路，都应该考虑冗余备份。不能因为单点故障，而导致整个网络的瘫痪，影响公司业务的正常进行。 公司需要通过专线连接外部网络。 【需求分析】 为了实现网络的高速、高性能、高可靠性还有冗余备份功能，主要用于双核心拓扑结构的网络中。
本实验采用双核心拓扑结构，将三层交换技术和VTP、STP、EthernetChannel 综合运用。 【设计方案】 1、在交换机上配置VLAN，控制广播流量 2、配置2台三层交换机之间的EthernetChannel，实现三层交换机之间的高速互通 3、配置VTP，实现单一平台管理VLAN， 同时启用修剪，减少中继端口上不必要的广播信息量 4、配置STP，实现冗余备份、负载分担、避免环路 5、在三层交换机上配置VLAN间路由，实现不同VLAN之间互通 6、通过路由连入外网，可以通过静态路由或RIP路由协议 【网络拓扑】 根据用户对可靠性的要求，我们将网络设计为双核心结构，为了保证高性能，采用双核心进行负载分担。当其中的一台核心交换机出现故障的时候，数据能自动转换到另一台交换机上，起到冗余备份作用。 注意：本实验为了测试与外网的连通性，使用一个简单网络
华为三层交换机配置步骤解释
华为三层交换机配置步骤 1. 给交换机划分VLAN Vlan 是虚拟局域网的意思，它相当于一个局域网工作组。“ vlan 几”可以理解成编号为几的vlan ，比如vlan 2 就是编号为 2 的vlan ，只是一个编号而已，并不是说vlan 2 的网段一定要是 2 网段，vlan 2 的IP 地址是可以随便设置的。 下面我将三层交换机的第20个端口添加到vlan 10 里，步骤如下： A. 在交换机里添加VLAN 10 system-view （一般用缩写：sys ） [Quidway] vlan 10 （添加编号为10 的vlan ） [Quidway-vlan10] quit （一般缩写：q） B. 设置vlan 10 的IP地址为192.168.66.66 网关为255.255.255.0 [Quidway] interface vlanif 10 （interface 一般可以缩写为：int ；vlanif 也可以只写vlan ） [Quidway-vlanif10] ip address 192.168.66.66 255.255.255.0 （address 缩写add） [Quidway-vlanif10]quit C. 设定交换机上第20个端口模式为access （默认为trunk ，需在将端口划入VLAN前转为ACCES）S [Quidway] int gigabitethernet 0/0/20 （gigabitethernet ：千兆以太网口） [Quidway-GigabitEthernet0/0/20] port link-type access （port ：端口） [Quidway-GigabitEthernet0/0/20]quit D. 将第20个端口加入到vlan 10 里 [Quidway] vlan 10 [Quidway-vlan10] port gigabitethernet 0/0/20 （如果是多个连续端口，用XX to XX ） [Quidway-Vlan10] quit 这样就是成功的将交换机上的第20 个端口添加到了编号为10 的Vlan 里，划分VLAN就是这 4 个步骤， 2 个步骤设置vlan ，2 个步骤设置端口。现在可以用网线把交换机的第20 个端口和电脑网卡连接起来，设置网卡地址为192.168.66.XX ，网关为192.168.66.66 ，在CMD里ping192.168.66.66 可以ping 通。 2. 删除vlan A.在系统视图下，用“ undo int vlan 2 ”命令删除vlan 2 的3层口，这样vlan 2 就没有了，但是划分给vlan 2 的那些端口依然还处于vlan 2 里，这时可以将那些端口释放出来，让他们不再属于任何vlan B.在系统视图下，用“ undo vlan 2 ”命令删除2层口，这个命令可以释放那些原先划分给了vlan 2 的端口，现在它们不属于任何vlan 了。 当然，将交换机上的某个端口更换到某个vlan 里，是可以直接在vlan 视图里添加端口的。 注意：交换机上的某个端口被设置成了access 模式，且加入了一个vlan ，要想将这个端口的模式更改为trunk ，直接在端口视图里打上“ port link-type trunk ”是不行的，会出现Error: Please renew the default configurations. 这时需要先从VLAN里删除这个端口，也就是前面说的让这个端口不属于任何vlan ，才能将 这个端口设置为trunk 。 3. 通过端口进行限速 现在要对交换机上的第 2 个端口进行限速操作，让通过这个端口的下载速度不超过128KB/S 配置命令说明： Inbound：对入端口报文进行限速 Outbound：对出端口报文进行限速 sys [Quidway] int gigabitethernet 0/0/2 [Quidway-GigabitEthernet0/0/2] qos lr outbound cir 1024 cbs 204800 （1024代表1M的带宽，理论下载速度就是128KB/S,204800=1024*200 ，cbs 代表
网络技术：二层、三层交换机和四层交换机的区别
网络技术：二层、三层交换机和四层交换机的区别 二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC 地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下： (1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道 源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;> (2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口; (3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上; (4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应 时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。 不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。 从二层交换机的工作原理可以推知以下三点： (1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，
如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换; (2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小(一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值)，地址表大小影响交换机的接入容量; (3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC (Applicati on specific Integrated Circuit)芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。 以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。 路由技术 路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去;如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。 路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。
华为三层交换机配置方法、命令及实例
华为三层交换机配置方法（1） (2008-07-21 11:27:34) 转载 标签： 分类：工作汇报 杂谈 本文以河南平临高速所使用的华为华三通信的H3C S3600-28P-SI为例，配置前首先要确定型号后缀是SI还是EI，EI的支持所有协议，SI的不支持OSPS动态协议，因此SI配置路由时可以使用静态协议和RIP协议，具体配置如下：
description Uplink-to-Putian vlan 9 description link-to-pingxicentre //第二步：给VLAN 划网关 interface Vlan-interface2 description link to wenquan ip address 10.41.77.41 255.255.255.192 interface Vlan-interface3 description link to ruzhou ip address 10.41.77.105 255.255.255.192 interface Vlan-interface4 description link to xiaotun ip address 10.41.77.169 255.255.255.192 interface Vlan-interface5 description link to baofeng ip address 10.41.77.233 255.255.255.192 interface Vlan-interface6 description link to pingxi ip address 10.41.78.41 255.255.255.192 interface Vlan-interface7 description link to pingnan ip address 10.41.78.105 255.255.255.192 interface Vlan-interface8 description uplink to putian ip address 10.41.244.102 255.255.255.252 interface Vlan-interface9 description link to pingxicentre ip address 10.41.80.233 255.255.255.192
三层交换机工作原理及特点
三层交换机 三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。 应用背景 出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划成一个个小的局域网，这就使VLAN技术在网络中得以大量应用，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。单纯使用路由器来实现网间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应运而生，三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，非常适用于大型局域网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度，且价格相对便宜些。 在企业网和教学网中，一般会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或VLAN。不过应清醒认识到三层交换机出现最重要的目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具备的路由功能也多是围绕这一目的而展开的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。毕竟在安全、协议支持等方面还有许多欠缺，并不能完全取代路由器工作。 在实际应用过程中，典型的做法是：处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网中VLAN间的路由，用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨地域的网络访问时，才通过专业路由器。 三层交换机工作原理 三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。应用第三层交换技术即可实现网络路由的功能，又可以根据不同的网络状况做到最优的网络性能。 为什么使用三层交换机？ 1、网络骨干少不了三层交换 要说三层交换机在诸多网络设备中的作用，用“中流砥柱”形容并不为过。在校园网、城域教育网中，从骨干网、城域网骨干、汇聚层都有三层交换机的用武之地，尤其是核心骨干网一定要用三层交换机，否则整个网络成千上万台的计算机都在一个子网中，不仅毫无安全可言，也会因为无法分割广播域而无法隔离广播风暴。
三层交换机配置实例
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因此，在网络设计过程中，要充分考虑到网络设备的可靠性。 同时，无论是网络设备还是网络线路，都应该考虑冗余备份。 不能因为单点故障，而导致整个网络的瘫痪，影响公司业务的正常进行。 公司需要通过专线连接外部网络。 【需求分析】为了实现网络的高速、高性能、高可靠性还有冗余备份功能，主要用于双核心拓扑结构的网络中。 本实验采用双核心拓扑结构，将三层交换技术和 VTP、 STP、EthernetChannel综合运用。 【设计方案】 1、在交换机上配置 VLAN，控制广播流量 2、配置 2 台三层交换机之间的 EthernetChannel，实现三层交换机之间的高速互通 3、配置 VTP，实现单一平台管理 VLAN，同时启用修剪，减少中继端口上不必要的广播信息量 4、配置 STP，实现冗余备份、负载分担、避免环路 5、在三层交换机上配置 VLAN 间路由，实现不同 VLAN 之间互通 6、通过路由连入外网，可以通过静态路由或 RIP 路由协议【网络拓扑】根据用户对可靠性的要求，我们将网络设计为双核心结构，为了保证高性能，采用双核心进行负载分担。 当其中的一台核心交换机出现故障的时候，数据能自动转换到另一台交换机上，起到冗余备份作用。 注意： 本实验为了测试与外网的连通性，使用一个简单网络【设备
S7506E三层交换机配置资料讲解
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rule 0 permit ip source 192.168.128.0 0.0.15.255 rule 1 permit ip source 192.168.160.0 0.0.31.255 acl number 3011 rule 0 permit ip source 192.168.34.0 0.0.0.255 rule 1 permit ip source 192.168.37.0 0.0.0.255 rule 2 permit ip source 192.168.31.0 0.0.0.255 rule 3 permit ip source 192.168.39.0 0.0.0.255 rule 4 permit ip source 192.168.254.0 0.0.0.255 acl number 3500 # vlan 1 # vlan 2 to 2221 # vlan 2222 description wireless_guest # vlan 2223 to 2500 # vlan 3000 description test # vlan 3901 description dianxin ap # vlan 3902 description test # vlan 3985 description dhcp for temp guest meeting supervlan subvlan 36
三层交换技术的原理及应用
２００７．７ 43 １ 西安科技大学计算机系 陕西 ７１００５４２ 中国人民解放军西安通信学院 陕西 ７１０１０６ 三层交换技术的原理及应用 温钰１，２ 龚尚福１ 王照峰２ 李红卫２ 摘要：本文在分析比较二、三层交换技术的基础上介绍了三层交换技术的工作原理。从网络扩展能力、数据处理能力、多协议支持能力以及冗余通道等多方面阐述了三层交换技术的特点。对比分析了基于硬件结构和基于软件结构的两种三层交换技术的工作流程，阐述了三层交换技术在虚拟局域网中的应用。 关键词：三层交换技术；路由；ＶＬＡＮ ０ 引言 计算机技术与通信技术的结合促进了计算机网络的迅猛发展，在计算机网络中，交换机和路由器起着至关重要的作用。随着２０世纪９０年代后期千兆交换式以太网的登台亮相，短短的３０年间，局域网经历了从单工到双工、从共享到交换、从专用到普及、从第二层交换到多层交换的过程。网络初期，采用局域网技术组网时，使用的网络互联设备是集线器，主要工作在物理层，基于ＣＳ—ＭＡ／ＣＤ协议的用户数据的冲突检测和出错重发过程，使传输的效率很低，实现的功能主要局限于主机连接、文件和打印资料的共享，此时，多个用户共享１０Ｍｂｐｓ带宽即可满足要求。随着网络规模的日益扩大，这种网络系统已不能胜任。因此采用了工作在数据链路层上的设备网桥，它可起到使网段细化、减小冲突域，从而优化局域网性能的目的。但它是对高层（第三层以上）协议透明的设备，不能有效阻止广播风暴，因此引入了路由器的概念。路由器在子网间互连、安全控制、广播风暴限制等方面起了关键的作用，但复杂的算法、较低的数据吞吐量使其成为网络的瓶颈，为此迫切需要一种具有路由转发功能，同时还能减少网络瓶颈的技术，三层交换技术孕育而生。 １ 三层交换技术的原理 三层交换是相对于传统的交换概念而提出的。传统的交换技术是在ＯＳＩ网络参考模型中的第二层（数据链路层）进行操作，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。在大型局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成一个个小的局域网，也就是一个个的小网段，这样必然导致不同网段之间存在大量的互访，单纯使用二层交换机没有办法实现网间的互访，传统访问方式是单纯使用路由器，但由于路由器端口数量有限，路由速度较慢，限制了网络的规模和访问速度，所以这种环境下，就出现了二层交换技术和三层路由技术有机结合而成的三层交换技术。二层与三层交换的示意图如图１ 所示。目前，第三层交换技术在硬件上的实现主要通过与路由器有关的第三层路由硬件模块插接在第三层交换机的高速背板／总线上，使路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制（１０Ｍｂｉｔ／ｓ——１００Ｍｂｉｔ／ｓ）／。在软件方面，第三层交换技术也界定了传统基于软件的路由器软件，对数据封包的转发等有规律的过程通过物理设备高速实现。对如路由信息的更新、路由表维护以及路由计算、确定等功能则用软件来实现。 图１ 二层及三层交换示意图 我们也可以将三层交换机定义为二层交换机＋基于硬件的路由器，简单地将三层交换机理解为由一台路由器和一台二层交换机有机叠加构成。实际工作时两台处于不同子网的主机通信必须要通过路由，数据包必须要经过三层交换机中的路由处理器进行路由，而在同一子网中的主机通信不必再经过路由器处理。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。我们可通过一个具体的通信实例来说明三层交换的工作原理。两个使用ｌＰ协议的站点Ｔｏｍ和Ｒｏｓｅ通过第三层交换机进行通信时，发送站点Ｔｏｍ在开始发送数据时，把自己的ＩＰ地址与Ｒｏｓｅ站的ＩＰ地址进行比较，判断Ｒｏｓｅ站是否与自己在同一子网内。若站点Ｒｏｓｅ与发送站点Ｔｏｍ在同一子网内，则进行二层的转发，不需要三层路由功能，且此时交换机是工作在二层交换机功能下。若两个站点不在同一子网内，发送站Ｔｏｍ要与目的站Ｒｏｓｅ通信，发送站Ｔｏｍ要向“缺省网关”发出 ＡＲＰ（地址解析）封包，而 作者简介：温钰（１９８０－），女，讲师，在读硕士研究生，主要研究方向：网络集成与数据库。
二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理
二层交换机:二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中. 具体如下： （1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上； （2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口 （3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上 三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率. 路由器：传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 主要区别：二层交换机工作在数据链路层，三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。
三层交换机基本配置及利用三层交换机实现不同VLAN间通信
实验四 三层交换机基本配置及利用三层交换机实现不同VLAN 间通信 一、实验名称 三层交换机基本配置及VLAN/802.1Q －VLAN 间通信实验。 二、实验目的 理解和掌握通过三层交换机的基本配置及实现VLAN 间相互通信的配置方法。 三、实验内容 若企业中有2个部门：销售部和技术部（2个部门PC 机IP 地址在不同网段），其中销售部的PC 机分散连接在2台交换机上，配置交换机使得销售部PC 能够实现相互通信，而且销售部和技术部之间也能相互通信。 在本实验中，我们将PC1和PC3分别连接到SwitchA （三层交换机）的F0/5端口和SwitchB 的F0/5端口并划入VLAN 10，将PC2连接到SwitchA （三层交换机）的F0/15端口并划入VLAN 20，SwitchA 和SwitchB 之间通过各自的F0/24端口连接。配置三层交换机使在不同VLAN 组中的PC1、PC2、PC3能相互通信。 三、实验拓扑 四、实验设备 S3550-24（三层交换机）1台、S2126交换机1台、PC 机3台。 五、实验步骤 VLAN/802.1Q －VLAN 间通信: 1．按实验拓扑连接设备，并按图中所示配置PC 机的IP 地址，PC1、PC3网段相同可以通信，但是PC1、PC3和PC2是不同网段的，所以PC2（技术部）不能和另外2台PC 机（销售部）通信。 2．在交换机SwitchA 上创建VLAN 10，并将0/5端口划入VLAN 10中。 SwitchA(config)#vlan 10 ！创建VLAN 10 SwitchA (config-vlan)#name sales ! 将VLAN 10 命名为sales SwitchA (config)#interface f0/5 ！进入F0/5接口配置模式 SwitchA (config-if)#switchport access vlan10 ！将F0/5端口划入VLAN 10 SwitchA #show vlan id 10 ！验证已创建了VLAN 10并已将F0/5端口划入VLAN 10中 PC2
计算机网络__交换机工作原理
计算机网络交换机工作原理 在前面了解到根据交换机在OSI参考模型中工作的协议层不同，将交换机分为二层交换机、三层交换机、四层交换机。交换机工作的协议层不同，其工作原理也不相同。下面我们将介绍各层交换机的工作原理。 1．二层交换机工作原理 二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。二层交换机的工作原理如下：当交换机从端口收到数据包后，首先分析数据包头中的源MAC地址和目的MAC地址，并找出源MAC地址对应的交换机端口。然后，从MAC地址表中查找目的MAC地址对应的交换机端口。 如果MAC地址表中存在目的MAC地址的对应端口，则将数据包直接发送到该对应端口。如果MAC地址表中没有与目的MAC地址的对应端口，则将数据包广播到交换机所有端口，待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的MAC地址与端口的对应关系，并将该对应关系添加至MAC地址表中。 这样，当下次再向该MAC地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。并且，通过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的MAC地址信息，建立并维护自己内部的MAC地址表。如图6-10所示，为二层交换机工作原理示意图。 图6-10 二层交换机工作原理 2．三层交换机工作原理 三层交换机是在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，能够工作于OSI参考模型的网络层，实现多个网段之间的数据传输。三层交换机既可以完成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。其工作原理如下： 当三层交换机接收到某个信息源的第一个数据包时，交换机将对该数据包进行分析，并判断数据包中的目的IP地址与源IP地址是否在同一网段内。如果两个IP地址属于同一网段，
华为三层交换vlan配置实例
华为三层交换vlan配置实例 1. 组网需求 交换机1 和交换机2 上指定端口的VLAN 属性，与交换机相连的工作站A、C 和B、D 分别属于VLAN10 或VLAN20，要求： 路由器子接口Ethernet3/0/0.1 、Ethernet3/0/0.2 和Ethernet4/0/0.1 、Ethernet4/0/0.2 的地址分别为1.0.0.1、2.0.0.1、3.0.0.1 和4.0.0.1； 工作站A 和B 之间、C 和D 之间能够互相通信，即同一交换机、不同VLAN 之间能够互相通信； 工作站A 和C 之间、B 和D 之间能够互相通信，即不同交换机、同一VLAN 之间能够互相通信； 工作站A 和D 之间、B 和C 之间能够互相通信，即不同交换机、不同VLAN 之间能够互相通信。
3. 配置步骤 (1) 配置路由器 # 创建并进入子接口（如图所示为Ethernet3/0/0.1、Ethernet3/0/0.2、Ethernet4/0/0.1 和Ethernet4/0/0.2），为其配置IP 地址，设置每个子接口上的封装类型以及相关联 的VLAN ID。 配置了子接口的封装类型后，子接口就被设置为允许中继。
[Quidway-Ethernet3/0/0.1] quit [Quidway] interface ethernet 3/0/0.2 [Quidway-Ethernet3/0/0.2] ip address 2.0.0.1 255.0.0.0 [Quidway-Ethernet3/0/0.2] vlan-type dot1q 20 [Quidway-Ethernet3/0/0.2] quit [Quidway] interface ethernet 4/0/0.1 [Quidway-Ethernet4/0/0.1] ip address 3.0.0.1 255.0.0.0 [Quidway-Ethernet4/0/0.1] vlan-type dot1q 10 [Quidway-Ethernet4/0/0.1] quit [Quidway] interface ethernet 4/0/0.2 [Quidway-Ethernet4/0/0.2] ip address 4.0.0.1 255.0.0.0 [Quidway-Ethernet4/0/0.2] vlan-type dot1q 20
三层交换机的基本原理与设计思路
三层交换机还是比较常用的，于是我研究了一下三层交换机的基本原理与设计思路，在这里拿出来和大家分享一下，希望对大家有用。本文在介绍三层交换技术和三层交换机工作原理的基础上，给出了一款三层交换机的设计，依照该设计实现的三层交换机已投入实际运行。 1. 引言传统路由器在网络中起到隔离网络、隔离广播、路由转发以及防火墙的作业，并且随着网络的不断发展，路由器的负荷也在迅速增长。其中一个重要原因是出于安全和管理方便等方面的考虑，VLAN （虚拟局域网）技术在网络中大量应用。VLAN 技术可以逻辑隔离各个不同的网段、端口甚至主机，而各个不同VLAN 间的通信都要经过路由器来完成转发。由于局域网中数据流量很大，VLAN 间大量的信息交换都要通过路由器来完成转发，这时候随着数据流量的不断增长路由器就成为了网络的瓶颈。为了解决局域网络的这个瓶颈，很多企业内部、学校和小区建设局域网时都采用了三层交换机。三层交换技术将交换技术引入到网络层，三层交换机的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入 2. 第三层交换技术 2.1三层交换的概念第三层交换技术也称为IP 交换技术或高速路由技术等，是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI 网络标准模型中的第二层—数据链路层进行操作的，而第三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，第三层交换技术就是：第二层交换技术＋第三层转发技术，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。 2.2 三层交换的原理从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/ 总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制（10Mbit/s ——100Mbit/s ）。在软件方面，第三层交换机将传统的基于软件的路由器重新进行了界定： （1）数据封包的转发：如IP/IPX 封包的转发，这些有规律的过程通过硬件高速实现； （2）第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。 假设有两个使用IP 协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点 A 在开始发送时，已知目的站 B 的IP 地址，但尚不知道它在局域网上发送所需要的MAC 地址，则需要采用地址解析（ARP ）来确定 B 的MAC 地址。 A 把自己的IP 地址与 B 的IP 地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定 B 是否与自己在同一子网内。若 B 与 A 在同一子网内， A 广播一个ARP 请求， B 返回其MAC 地址， A 得到 B 的MAC 地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC 地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC 地址表确定将数据包发向目的端口。若两个站点不在同一子网内，则 A 要向"缺省网关"发出ARP （地址解析）封包，而"缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置，这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。当 A 对"缺省网关"的IP 地址广播出一个
三层交换机的配置命令
三层交换机的图，如图所示： 一．交换机的配置： S2的配置命令： Enable Conf terminal Hostname S2 Switch(config)#vlan 10 Switch(config-vlan)#name stu10 Switch(config-vlan)#vlan 20 Switch(config-vlan)#name stu20 Switch(config)#interface f0/1 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 10 Switch(config)#interface f0/2 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 20 Switch(config)#inte f0/24 Switch(config-if)#switchport mode trunk
S3的配置命令： Enable Conf terminal Hostname S3 Switch(config)#vlan 10 Switch(config-vlan)#name stu10 Switch(config-vlan)#vlan 20 Switch(config-vlan)#name stu20 Switch(config)#interface f0/1 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 10 Switch(config)#interface f0/2 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 20 Switch(config)#inte f0/24 Switch(config-if)#switchport mode trunk 二．三层交换机的配置命令 Enable Conf terminal Switch(config)#vlan 10 Switch(config-vlan)#vlan 20 Switch(config)#interface f0/1 Switch(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config)#interface f0/2 Switch(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config)#interface vlan 10 Switch(config-if)#ip address 192.168.10.254 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shutdown