企業(yè)網(wǎng)智能化，是一個必然的趨勢。你可能會慢慢發(fā)現(xiàn)，在你們的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)正在智能化，交換機(jī)也正在智能化。現(xiàn)在，我們從以太網(wǎng)出發(fā)，從以太網(wǎng)的發(fā)展，來看企業(yè)網(wǎng)的智能化發(fā)展。
"交換"這個術(shù)語最早出現(xiàn)在模擬電話系統(tǒng)中，指的是由電話交換機(jī)進(jìn)行的電話間語音的信號交換，屬于"電路交換"范疇，即在通信雙方節(jié)點(diǎn)之間建立一個 電路，在通信結(jié)束后釋放電路。而以太網(wǎng)交換機(jī)則基于分組交換技術(shù)，是一種高效的帶寬復(fù)用技術(shù)，它將數(shù)據(jù)流量按長度分割成為若干分組，每個分組標(biāo)識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。
需要指出的是，分組交換本質(zhì)上是面向無連接的，這也造成了在實(shí)現(xiàn)話音等實(shí)時業(yè)務(wù)時，當(dāng)前的以太網(wǎng)交換機(jī)在服務(wù)質(zhì)量保障(QoS)機(jī)制方面的高度復(fù)雜性。
第三層交換，網(wǎng)絡(luò)智能化的開始
"第三層"的概念來自ISO的OSI(開放系統(tǒng)連接)七層網(wǎng)絡(luò)參考模型。自下而上，第一層為物理層，定義通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的物理方式，以及光學(xué)、電氣和機(jī)械特性。物理層的典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是中繼器(Repeater)，也就是信號放大器，用來解決信號隨傳輸距離增加而衰減的問題。第二層是數(shù)據(jù)鏈路層，定義操作通信連接的過程，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的封裝，以及數(shù)據(jù)包傳輸錯誤的監(jiān)測和糾正。
二層交換機(jī)的典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是網(wǎng)橋和二層交換機(jī)。傳統(tǒng)的以網(wǎng)交換機(jī)由網(wǎng) 橋發(fā)展而來，它是一個可以將通信雙方的物理地址進(jìn)行匹配的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該設(shè)備可以根據(jù)數(shù)據(jù)單元中的頭信息，將來自一個或多個輸入端口的信元或幀移動到一個或 多個輸出端口，完成信息發(fā)送過程的交換。第二層交換機(jī)的好處是數(shù)據(jù)傳輸快，因為它僅需要識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址(即網(wǎng)絡(luò)接口的物理地址)，而直接根 據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口的算法又十分簡單，適合用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)。二層交換機(jī)只能基于數(shù)據(jù)包的最外圍信息(主要是MAC地址)進(jìn)行處理，雖然也能支持子網(wǎng)劃分和廣播限制等基本功能，但在對流量處理和控制方面的能力非常有限。
最先出現(xiàn)的第三層設(shè)備是路由器，它根據(jù)路由協(xié)議來實(shí)現(xiàn)路由功能――即IP網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。在主干網(wǎng)上，路由器的主要作用是路由選擇。在城域網(wǎng)中，路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇，負(fù)責(zé)下級網(wǎng)絡(luò)之間的連接和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。而在園區(qū)網(wǎng)中，路由器的主要作用是隔離子網(wǎng)間的廣播風(fēng)暴，簡化網(wǎng)絡(luò)管理，并阻止未授權(quán)子網(wǎng)的接入。路由器功能較復(fù)雜，所以只能利用軟件來完成，因此性能有限。
事實(shí)上，性能和功能通常是一對矛盾，而二層交換機(jī)和路由器可以說是這個矛盾的一種典型體現(xiàn)。交換機(jī)交換速度快，但控制功能弱，路由器控制性能強(qiáng)，但報文轉(zhuǎn)發(fā)性能差。而三層交換機(jī)的出現(xiàn)使這對矛盾在一定程度上達(dá)到了平衡。
第三層交換機(jī)實(shí)際結(jié)合了二層交換機(jī)與路由器的功能，它既可以完成端口交換功能，又可完成部分路由器的路由功能。兩個處于不同子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)通過三層交換機(jī)通信時，首個數(shù)據(jù)包必須經(jīng)過三層交換機(jī)中的路由處理器進(jìn)行路由才能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，但是此后這兩個節(jié)點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)包，就不必再經(jīng)過路由處理器處理了，這是由于三層交換機(jī)有記憶路由的功能。三層交換機(jī)的路由記憶功能是由路由緩存來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包發(fā)往三層交換機(jī)時，三層交換機(jī)首先在它的緩存列表里進(jìn)行檢查，看看路由緩存里有沒有記錄，如果有記錄就直接調(diào)取緩存的記錄進(jìn)行路由，而不再經(jīng)過路由處理器進(jìn)行處理，這種數(shù)據(jù)包的路由速度就大大提高了。
"交換"這個術(shù)語最早出現(xiàn)在模擬電話系統(tǒng)中，指的是由電話交換機(jī)進(jìn)行的電話間語音的信號交換，屬于"電路交換"范疇，即在通信雙方節(jié)點(diǎn)之間建立一個 電路，在通信結(jié)束后釋放電路。而以太網(wǎng)交換機(jī)則基于分組交換技術(shù)，是一種高效的帶寬復(fù)用技術(shù)，它將數(shù)據(jù)流量按長度分割成為若干分組，每個分組標(biāo)識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。
需要指出的是，分組交換本質(zhì)上是面向無連接的，這也造成了在實(shí)現(xiàn)話音等實(shí)時業(yè)務(wù)時，當(dāng)前的以太網(wǎng)交換機(jī)在服務(wù)質(zhì)量保障(QoS)機(jī)制方面的高度復(fù)雜性。
第三層交換，網(wǎng)絡(luò)智能化的開始
"第三層"的概念來自ISO的OSI(開放系統(tǒng)連接)七層網(wǎng)絡(luò)參考模型。自下而上，第一層為物理層，定義通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的物理方式，以及光學(xué)、電氣和機(jī)械特性。物理層的典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是中繼器(Repeater)，也就是信號放大器，用來解決信號隨傳輸距離增加而衰減的問題。第二層是數(shù)據(jù)鏈路層，定義操作通信連接的過程，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的封裝，以及數(shù)據(jù)包傳輸錯誤的監(jiān)測和糾正。
二層交換機(jī)的典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是網(wǎng)橋和二層交換機(jī)。傳統(tǒng)的以網(wǎng)交換機(jī)由網(wǎng) 橋發(fā)展而來，它是一個可以將通信雙方的物理地址進(jìn)行匹配的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該設(shè)備可以根據(jù)數(shù)據(jù)單元中的頭信息，將來自一個或多個輸入端口的信元或幀移動到一個或 多個輸出端口，完成信息發(fā)送過程的交換。第二層交換機(jī)的好處是數(shù)據(jù)傳輸快，因為它僅需要識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址(即網(wǎng)絡(luò)接口的物理地址)，而直接根 據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口的算法又十分簡單，適合用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)。二層交換機(jī)只能基于數(shù)據(jù)包的最外圍信息(主要是MAC地址)進(jìn)行處理，雖然也能支持子網(wǎng)劃分和廣播限制等基本功能，但在對流量處理和控制方面的能力非常有限。
最先出現(xiàn)的第三層設(shè)備是路由器，它根據(jù)路由協(xié)議來實(shí)現(xiàn)路由功能――即IP網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。在主干網(wǎng)上，路由器的主要作用是路由選擇。在城域網(wǎng)中，路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇，負(fù)責(zé)下級網(wǎng)絡(luò)之間的連接和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。而在園區(qū)網(wǎng)中，路由器的主要作用是隔離子網(wǎng)間的廣播風(fēng)暴，簡化網(wǎng)絡(luò)管理，并阻止未授權(quán)子網(wǎng)的接入。路由器功能較復(fù)雜，所以只能利用軟件來完成，因此性能有限。
事實(shí)上，性能和功能通常是一對矛盾，而二層交換機(jī)和路由器可以說是這個矛盾的一種典型體現(xiàn)。交換機(jī)交換速度快，但控制功能弱，路由器控制性能強(qiáng)，但報文轉(zhuǎn)發(fā)性能差。而三層交換機(jī)的出現(xiàn)使這對矛盾在一定程度上達(dá)到了平衡。
第三層交換機(jī)實(shí)際結(jié)合了二層交換機(jī)與路由器的功能，它既可以完成端口交換功能，又可完成部分路由器的路由功能。兩個處于不同子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)通過三層交換機(jī)通信時，首個數(shù)據(jù)包必須經(jīng)過三層交換機(jī)中的路由處理器進(jìn)行路由才能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，但是此后這兩個節(jié)點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)包，就不必再經(jīng)過路由處理器處理了，這是由于三層交換機(jī)有記憶路由的功能。三層交換機(jī)的路由記憶功能是由路由緩存來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包發(fā)往三層交換機(jī)時，三層交換機(jī)首先在它的緩存列表里進(jìn)行檢查，看看路由緩存里有沒有記錄，如果有記錄就直接調(diào)取緩存的記錄進(jìn)行路由，而不再經(jīng)過路由處理器進(jìn)行處理，這種數(shù)據(jù)包的路由速度就大大提高了。