交換技術從傳統(tǒng)二層到七層發(fā)展綜述

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網絡技術發(fā)展迅猛,以太網占據了統(tǒng)治地位。為了適應網絡應用深化帶來的挑戰(zhàn),網絡的規(guī)模和速度都在急劇發(fā)展,局域網的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s,千兆以太網技術也已得到了普遍應用。

對于用戶來說,在減低成本的前提下,保證網絡的高可靠性、高性能、易維護、易擴展,與采用何種組網技術密切相關;對于設備廠商來說,在保證用戶網絡功能實現的基礎上,如何能夠取得更為可觀的利潤,采用組網技術的優(yōu)劣,成為提高利潤的一個手段。

在具體的組網過程中,是使用已經日趨成熟的傳統(tǒng)的第2層交換技術,還是使用具有路由功能的第3層交換技術,或者是使用具有高網絡服務水平的第7層交換技術呢?

在這些技術選擇的權衡中,2層交換、3層交換和7層交換這三種技術究竟孰優(yōu)孰劣,它們各自又適用于什么樣的環(huán)境呢?

傳統(tǒng)的第2層交換技術

2層交換技術可以識別數據幀中的MAC地址信息,根據MAC地址進行轉發(fā),并將這些MAC地址與對應的端口,記錄在自己內部的一個MAC地址表中。

談到交換,從廣義上講,任何數據的轉發(fā)都可以叫做交換。但是,傳統(tǒng)的、狹義的第2層交換技術,僅包括數據鏈路層的轉發(fā)。

目前,第2層交換技術已經成熟。從硬件上看,第2層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達幾十Gbps)交換數據的,2層交換機一般都含有專門用于處理數據包轉發(fā)的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片,因此轉發(fā)速度可以做到非?臁

2層交換機主要用在小型局域網中,機器數量在二、三十臺以下,這樣的網絡環(huán)境下,廣播包影響不大,2層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低廉價格,為小型網絡用戶提供了完善的解決方案。

總之,交換式局域網技術使專用的帶寬為用戶所獨享,極大地提高了局域網傳輸的效率?梢哉f,在網絡系統(tǒng)集成的技術中,直接面向用戶的第2層交換技術,已得到了令人滿意的答案。

具有路由功能的第3層交換技術

第3層交換技術是1997年前后才開始出現的一種交換技術,最初是為了解決廣播域的問題。經過多年發(fā)展,第3層交換技術已經成為構建多業(yè)務融合網絡的主要力量。

在大規(guī)模局域網中,為了減小廣播風暴的危害,必須把大型局域網按功能或地域等因素劃分成多個小局域網,這樣必然導致不同子網間的大量互訪,而單純使用第2層交換技術,卻無法實現子網間的互訪。

為了從技術上解決這個問題,網絡廠商利用第3層交換技術開發(fā)了3層交換機,也叫做路由交換機,它是傳統(tǒng)交換機與路由器的智能結合。

簡單地說,可以處理網絡第3層數據轉發(fā)的交換技術就是第3層交換技術。

從硬件上看,在第3層交換機中,與路由器有關的第3層路由硬件模塊,也插接在高速背板/總線上。這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其它模塊間,高速交換數據,從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制。

3層交換機是為IP設計的,接口類型簡單,擁有很強的3層包處理能力,價格又比相同速率的路由器低得多,非常適用于大規(guī)模局域網絡。

第3層交換技術到今天已經相當成熟,同時,3層交換機也從來沒有停止過發(fā)展。第3層交換技術及3層交換設備的發(fā)展,必將在更深層次上推動整個社會的信息化變革,并在整個網絡中獲得越來越重要的地位。

具有網絡服務功能的第7層交換技術

第7層交換技術通過逐層解開每一個數據包的每層封裝,并識別出應用層的信息,以實現對內容的識別。

充分利用帶寬資源,對互聯(lián)網上的應用、內容進行管理,日益成為服務提供商關注的焦點。如何解決傳輸層到應用層的問題,專門針對傳輸層到應用層進行管理的網絡技術變得非常重要,這就是目前第7層交換技術發(fā)展的最根本原因。

簡單地說,可以處理網絡應用層數據轉發(fā)的交換技術就是第7層交換技術。其主要目的是在帶寬應用的情況下,網絡層以下不再是問題的關鍵,取而代之的是提高網絡服務水平,完成互聯(lián)網向智能化的轉變。

第7層交換技術通過應用層交換機實現了所有高層網絡的功能,使網絡管理者能夠以更低的成本,更好地分配網絡資源。

從硬件上看,7層交換機將所有功能集中在一個專用的特殊應用集成電路或ASIC上。ASIC比傳統(tǒng)路由器的CPU便宜,而且通常分布在網絡端口上,在單一設備中包括了50個ASIC,可以支持數以百計的接口。新的ASIC允許智能交換機/路由器在所有的端口上以極快的速度轉發(fā)數據,第7層交換技術可以有效地實現數據流優(yōu)化和智能負載均衡。

在Internet網、Intranet網和Extranet網,7層交換機都大有施展抱負的用武之地。比如企業(yè)到消費者的電子商務、聯(lián)機客戶支持,人事規(guī)劃與建設、市場銷售自動化,客戶服務,防火墻負載均衡,內容過濾和帶寬管理等。

交換技術正朝著智能化的方向演進,從最初的第2層交換發(fā)展到第3層交換,目前已經演進到網絡的第7層應用層的交換。其根本目的就是在降低成本的前提下,保證網絡的高可靠性、高性能、易維護、易擴展,最終達到網絡的智能化管理。

 

   來源:21IC電子網
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