毕业设计（论文）开题报告
（含文献综述、外文翻译）
题目三层交换技术研究和实现
姓名
学号
专业班级
所在学院
指导教师（职称）
二○一○年月日
毕业设计（论文）
开题报告
（包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等）
1. 选题的背景和意义
过去的网络在一般情况下按“80/20 分配”规则，即只有20%的流量是通过骨干路由器与中央服务器或企业网的其他部分进行通信，而80%的网络流量主要仍集中在不同的部门子网内。而今天，这个比例已经提高到了50%甚至80%，这是因为今天的网络正在经历着诸多应用的集合影响。网络应用已经超越了组件和电子邮件，新型应用已经如此迅速和深刻地冲击着网络。这种变化对传统路由器产生了直接的冲击。因为传统的路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。路由器的高费用、低性能，使其成为网络的瓶颈。但由于网络间互连的需求，它又是不可缺少的并处于网络的核心位置，虽然也开发了高速路由器，但是由于其成本太高，仅用于Internet 主干部分。
随着Internet的发展，局域网和广域网技术得到了广泛的推广和应用。数据交换技术从简单的电路交换发展到二层交换，从二层交换又逐渐发展到今天较成熟的三层交换，以致发展到将来的高层交换。三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。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。
1.1 选题的背景
在早期网络中交换机只具备二层交换功能，所有的跨网段通信或跨广域网通信都通过采用路由技术的路由器设备（后来局域网内部短暂出现过采用路由技术的三层交换），由于CPU 实现路由技术的处理能力限制，当初的局域网基本不部署跨网段的网络应用，绝大部分的局域网甚至不进行任何网段的划分，不仅网络的安全性降低，网络的可管理性降低，而且由于广播的全网泛滥极大地降低了局域网的性能，无法组建大规模的网络。同样，路由技术的性能限制也影响了早期网络跨广域网的应用发展。
图1.1一般的VLAN所采用的结构
1.2 国内外研究现状
第三层交换是1997年才出现的新技术，1997年下半年才有了实用化的产品。
第一代：传统路由器。体系结构和传统的路由器一样，第一层和第二层的功能由软件完成，软件运行在一个有固定内存的CPU上。这样的第三层交换机其实是传统的路由器在原有的交换机里插入路由模块，但它并不代表这种交换机就能自动成为第三层交换机，而要看这个路由模块是否能保证交换机的所有端口在选择路由时达到线速，以及能否直正实现对网络流量的控制。
第二代：ASIC的加入。加入用于优化第二层帧处理的ASIC可以加快数据包的转发速度，使CPU只用于处理第三层的工作，ASIC使交换机的性能提高了10倍以上，降低了系统的整体费用
第三代：新的体系结构。第一、第二代第三层交换机的转发性能与纯粹的第二层交换机相比还是不够。而第三代第三层交换机彻底弥补了第二层与第三层在性能上的差异，同时提供极强的对网络流量的控制能力，并可完成大量的网络层的功能，从而提供高性能，更具灵活性和扩展性。
除速度外，用户还要求网络提高实现策略方面的支持。典型的策略有流量优先处理，网络安全控制、服务质量保证及网络流量监控等。利用这些策略，可以为特殊的用户或服务器分配较高的优先级，并使他们的应用获得更大的网络访问权限，可为视频会议等多媒体应用提供服务质量的保证。
捷径路由技术是一种新的交换和路由技术，其基本想法是，让第一个数据包经过网络的第三层（网络层），以保持一定的对流量的控制（如防火墙检查），以后的数据包直接在网络的第二层传输，即一次路由，随后交换的思想。已有的捷
径路由技术有Fast IP和MPOA等。这种技术实现的成本低，但对网络的控制能力不如第三层交换。较好的解决方案是，在网络的核心采用第三层交换机，这里是
绝大部分流量所经过的地方，第三层交换机可以对整个网络进行控制。在核心的
外层采用低成本的纯第二层交换机，第二层交换机直接与桌面计算机连接，配合
桌面计算机上使用的Fast IP技术，可在需要的时候建立路由捷径。这样既考虑
了网络策略及线速路由，也充分调动了桌面计算机的智能，使整个网络的性能价
格比达到较高水平。
1.3 发展趋势
三层交换机所面临的应用环境的急剧变化, 使得三层交换机有了更加深层次
的技术变革。这种变革主要体现在以下几个方面：
从体系架构上灵活支持多种技术的融合。今天的核心交换机的交换容量已经
达到了几百 Gbps 的水平, 可以满足十几个万兆端口和几百个千兆端口的线速转发, 所以性能已经不再是瓶颈, 如何很好地在网络融合的趋势下承载业务是各个
网络设备供应商在产品设计初期就要深入思考的问题。现在的网络是路由和交换
技术的融合, 广域和局域的融合, 安全、 IDS等技术和交换机技术的融合。主要
体现在核心交换机上直接可以扩展防火墙模块、 IDS 模块、2.5G/155M POS、 ATM、2M等路由器的接口模块。这种融合给在网络中部署各种策略提供了更好的灵活性。比如单独的防火墙只能部署在网络的边缘, 在网络出口位置保护内部网络的安全, 但 70%以上的安全问题往往来源于内部, 它无法对内部网络进行有效控制。而防火墙作为一个模块插到交换机内部之后, 可以灵活地部署在任意两个 VLAN之间, 极大地提高了部署的灵活性。通过扩展路由器接口, 可以更加节省用户的投资, 满足更加灵活的组网需求。
更强的多业务承载能力。更强的多业务承载能力是城域网的基础。在局域网
和广域网融合的趋势下, 城域网正在规模兴起, 在电子政务网、教育科研网、宽带城域网领域, VPN等业务正在从骨干向汇聚转移。随着以太网交换机芯片技术的发展和汇聚层设备性能的提高,尤其是融合特性核心交换机的出现, 原先主要由
骨干设备提供的 MPLS VPN业务逐渐由汇聚层以太网交换机来提供。最初采用骨干
设备提供该项业务的主要原因是因为汇聚层设备的性能不足,而现在汇聚层以太
网交换机的性能已经超过了原来的骨干设备;从业务提供方面来看,汇聚层设备较骨干设备多, 更接近用户, 提供业务更方便;从网络的可靠性来看,骨干设备由于其特殊位置,应向着功能专一化和简单化以及高性能的方向发展, 而汇聚层设备
则要同时兼顾性能和多业务支持能力。这种趋势要求核心交换机支持完善的路由、交换特性,最终的设备形态就是一个集路由器、交换机一体化的设备, 这样才能真正满足这个市场的需求。
更强更丰富的网络监控和管理能力。更强更丰富的网络监控和管理能力是有效转发的基础。基于SNMP的网络管理已经成为业界的共识,通过RMON功能可以实现对设备的运行状态、转发性能进行远程分析和监控。但管理这些设备在现有的网络环境下是远远不够的, 还需要对交换机上运行的业务进行细致的管理, 比如 MPLSVPN业务的网络管理。还需要对交换机上所接入的用户进行管理,比如针对具体的端口或者 IP地址的流量进行统计和管理。进行全面的流量分析的另一个要求是将流量镜像到探针或协议分析器中的能力, 通过智能镜像功能可以将所有流量从某个端口或VLAN发送到用户指定的端口中以进行深入分析,然后经过管理中心判断之后,再确定对业务中的某个端口进行相应的操作, 实现交换机和IDS、流量分析仪等其他设备之间的联动。通过对数据流提供强有力的管理手段和强大的分析监控能力,保证交换机上所有业务的有效转发。
2．研究的基本内容
对三层交换技术的进行系统研究，并在三层交换机同时实现二层和三层功能，比如访问列表（Access-List）、虚拟局域网（VLAN）等。然后从处理速度、传送时延等方面对其进行性能比较评估。
2.1 基本框架
在三层交换机同时实现二层和三层功能:
图2.1 三层交换网络
图2.2
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，最先在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。
2.2 研究的重点和难点
目前主要存在两类第三层交换技术：第一类是报文到报文交换，每一个报文都要经历第三层处理（即至少是路由处理），并且数据流转发是基于第三层地址的；第二类是流交换，它不在第三层处理所有报文，而只分析流中的第一个报文，完成路由处理，并基于第三层地址转发该报文，流中的后续报文使用一种或多种捷径技术进行处理，此类技术的设计目的是方便线速路由。
转发能力上，传统的交换机采用“按流转发+精确匹配”的模式，即在CACHE 中存储了包括源IP地址和目的IP地址的“精确匹配表”，对数据流进行精确匹配。由于采用了CACHE技术，并采取按流转发的方式，转发速度和效率很高，但受到CACHE容量的限制，当网络规模变大，网络中的地址增多，这种方式就存在着CACHE耗尽的风险，尤其是目前网络上病毒的泛滥，伪造地址的攻击越来越多，大量伪造的IP地址将很快耗尽交换机的资源。
在同一个VIAN虚拟子网内部三层交换机要有二层交换的功能，以保证传输速度的要求。
基于硬件的路由转发比传统路由器基于软件的路由转发效率更高、更快。
利用L3层中的IP数据包的包头信息来加强L2层交换，以期解决路由技术中转发效率较低的技术瓶颈。
2.3 拟解决的关键问题
在三层交换上同时实现三层和二层功能。
由三层交换机和有VLAN功能的二层接入交换机来配合实现VLAN。
利用三层交换机提高传输速度。
3．研究的方法及措施
第三层交换的运行方式类似于LAN交换机，不同的只是它是基于IP地址而不是MAC地址转发数据的。第三层交换机能够代替路由器执行传统路由器的大多数功能，它应该具有路由的基本特征。将采用比较分析法，对三层交换技术进行系统研究。
4．预期研究成果
在三层交换机同时实现二层和三层功能，比如访问列表（Access-List）、虚拟局域网（VLAN）等。在这基础上在下面几点中望获得新意的成果：由于受到ASIC的限制，三层交换机，尤其是中低端的产品所支持的ACL数量大都比较有限，这个缺陷也制约了三层交换机过滤非法流量的能力。为防止伪造地址或虚假用户的攻击，交换机将提供MAC、端口、用户名、IP、VLAN等多种信息的绑订功能。
5．研究工作进度计划
第7学期第2周至第7学期第4 周：选题
第7学期第5周至第7学期第6周：文献查阅
第7学期第7周至第7学期第10 周：外文翻译、文献综述
第7学期第11周至第7学期第12 周：开题报告
第7学期第14周至第7学期第17 周：开始成果设计制作
第8学期第1周至第8学期第5 周：设计、开发
第8学期第6周：调试
第8学期第7周：成果验收
第8学期第8周至第8学期第12周：撰写论文、修改论文
6．其他需要说明的问题
本课题的目的是对三层交换技术的进行系统研究。需要华为三层交换机，三层交换机操作系统平台,各种TCP/IP网络检测工具等设备。
毕业设计（论文）
文献综述
（包括国内外现状、研究方向、进展情况、存在问题、参考依据等）
三层交换技术研究和实现文献综述
1. 国内外研究现状
随着当今网络业务流量爆炸式增长，并且业务流模式改变为更多的业务流跨越子网边界，穿越路由器的业务流也大大增加，传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈突现。第三层交换技术的出现，很好地解决了局域网中业务流跨网段引起的低转发速率、高延时等网络瓶颈问题。第三层交换设备的应用领域也从最初的骨干层、汇聚层一直渗透到边缘的接入层。
在早期网络中，交换机只具备二层交换功能，所有的跨网段通信或跨广域网通信都通过采用路由技术的路由器设备（后来局域网内部短暂出现过采用路由技术的三层交换机），由于CPU 实现路由技术的处理能力限制，当初的局域网基本不部署跨网段的网络应用，绝大部分的局域网甚至不进行任何网段的划分，不仅网络的安全性降低，网络的可管理性降低，而且由于广播的全网泛滥极大地降低了局域网的性能，无法组建大规模的网络。同样，路由技术的性能限制也影响了早期网络跨广域网的应用发展。在三层交换技术出现以后，所有的这一切都发生了改变，局域网可以随意部署大量的跨网段应用，网络的安全性和可管理性得到了极大的提升，可以通过三层交换技术构建大规模的各种网络，而广域网的应用也随着采用三层交换技术的高端路由器和高端路由交换机的出现而不断丰富。
第三层交换技术将第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合成为一个有机的整体，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，是新一代局域网路由和交换技术的结合。第三层交换技术以当前系统1/10的代价获得传输性能于过去10倍的能力。第三层交换机能够代替路由器执行传统路由器的大多数功能，它具有路由的基本特征。数据报文转发是路由器和第三层交换机最基本的功能，用来在子网间传送数据报文；路由处理子功能包括创建和维护路由表，完成这一功能需要启用路由协议RIP 或OSPF 来发现和建立网络拓扑结构视图，形成路由表。路由处理完成后，将数据报文发送至目的地是报文转发子功能的任务。第三层交换也包括一系列特别服务功能，如数据包的格式转换，信息流优先级别
划分，用户身份验证及报文过滤等安全服务，IP 地址管理，局域网协议和广域网协议之间的转换。当第三层交换机仅用于局域网中子网间或VLAN间转发业务流时可以不执行路由处理，只作第三层业务流转发，这种情况下设备可以不需要路由功能。
第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经过第二层链路层。有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发，将数据流进行交换。第三层交换改善了路由器的性能，使网络具有更高的智能性。第三层交换的运行方式类似于LAN交换机，不同的只是它是基于IP地址而不是MAC地址转发数据的。第三层交换技术具有以当前系统1/10的代价获得传输性能于过去10倍的能力。既然第三层交换机能够代替路由器执行传统路由器的大多数功能，它应该具有路由的基本特征。我们知道，路由的核心功能主要包括数据报文转发和路由处理两方面。数据报文转发是路由器和第三层交换机最基本的功能，用来在子网间传送数据报文；路由处理子功能包括创建和维护路由表，完成这一功能需要启用路由协议如RIP或OSPF来发现和建立网络拓扑结构视图，形成路由表。路由处理一旦完成，将数据报文发送至目的地就是报文转发子功能的任务了。报文转发子功能的工作包括检查IP报文头、IP数据包的分片和重组、修改存活时间（TTL）参数、重新计算IP头校验和、MAC地址解析、IP包的数据链路封装以及IP包的差错与控制处理（ICMP）等等。第三层交换也包括一系列特别服务功能，如数据包的格式转换，信息流优先级别划分，用户身份验证及报文过滤等安全服务，IP地址管理，局域网协议和广域网协议之间的转换。当第三层交换机仅用于局域网中子网间或VLAN间转发业务流时可以不执行路由处理，只作第三层业务流转发，这种情况下设备可以不需要路由功能。
图2.1 实验组网图
2．研究方向
三层交换技术与传统的路由技术不同，传统的路由技术是通过一定的路由算法来选择到达各个子网的最佳路径，实现路由选择和网络互连；而三层交换技术是利用L3层中的IP数据包的包头信息来加强L2层交换，以期解决路由技术中转发效率较低的技术瓶颈。三层交换技术在现在的网络建设和改造中起着越来越重要的作用，逐渐从局域网LAN进军到了广域网WAN。
3．进展情况
三层交换( 也称多层交换技术, 或IP 交换技术) 是在1997 年前后才开始出现的一种交换技术, 它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 网络参考模型中的第二层- - 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。三层交换技术的出现主要是为了解决规模较大的网络中的广播域问题, 通过VLAN 把一个大的交换网络划分为多个较小的广播域, 各个VLAN之间再采用三层交换技术互通。最初的三层交换机往往是把二层转发和三层交换做在两个单元中, 还没有用一个芯片完成完整的三层交换功能, 这样的交换机往往也是机架式的, 比3ComCorebuider9000、Corebuider3500, 思科的5505、6509, 朗讯的Cajun P550 等, 一般都有一个专门处理三层数据的单元或者模块。
在传统的交换机中, 三层交换引擎往往是整个交换机的瓶颈, 无法实现大容量的线速的三层交换, 而且模块和模块之间会采用总线式结构。千兆以太网标准
出现之后, 有些机架式交换机内也采用了千兆端口实现模块和模块之间的互通。1998 年Intel 推出了550T、550S 可堆叠的盒式三层交换机, 背板容量达2.1Gbps, 可以实现8 个百兆端口的线速交换, 这是当时市场上最早出现的盒式交换机之一, 性价比也比较高。但无论是当时的盒式三层或者是机架式三层交换机, 最主要的
功能仅仅是为了隔离广播域, 路由协议的支持都比较简单, 仅仅支持RIP、OSPF
等小型网络的动态路由协议, VLAN之间的路由默认也是互通的,没有什么控制功能。
随着网络规模的变化, 以太网技术从一个办公室网络走向一个办公楼的局域
网乃至整个园区网, 而在1998 年之前, 园区网技术往往会采用最早的FDDI 技术ATM技术。这种应用变化对三层交换机提出了更高的性能要求, 对数据转发的控制能力和广域网之间的路由互联能力的要求也更高, 同时可靠性、可用性要求也大
大增强,二、三层交换功能也发展到由一个单独的芯片完成, 交换容量也从最初的5Gbps 发展到现在的几百Gbps 的水平, 由此出现了一些关键技术, 如CrossBar
技术、基于硬件线速的访问控制技术、端到端QoS 技术、更丰富的协议支持等。
三层交换从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其
在网络建设中的应用越来越广泛。随着三层交换机在市场的不断推广和应用，三
层交换技术及其产品在企业网/校园网建设、宽带IP 网络建设（如城域网、智能
社区接入）中得到了大量的应用，市场的需求和技术的发展双重拉动这种应用的
纵深发展。三层交换的应用在从最初骨干层、中间的汇聚层一直渗透到边缘的接
入层。三层交换机以其速度快、性能好、价格低等众多的优势已经把路由器排挤
到网络的“边缘”。凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可
以用三层交换机代替。可以预料，随着ASIC 硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品将会得到更进一步发展。
4．存在问题
三层技术的不足在于，虽然第三层交换技术使得用户可在工作组之间获得无
失真的100Mbps、1000Mbps的数据交换速率。但这一切还得有一个先决条件，那就是只有当用户和服务器本身都能跟上网络中的带宽增长，包的传输可以达到系统
的极限，即达到CPU能够处理的最大速度，才是真正的成功。目前的主要问题在
于提高服务器的能力，因为越来越多功能强大的工作站连到Ethernet交换的桌面上，用户桌面的能力并没有得到充分的发挥。
参考文献（含开题报告和文献综述）
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毕业设计（论文）
译文及原稿
译文题目新型3层IP分组交换
原稿题目Novel Layer-3 IP Packet Switching 原稿出处国家信息学院与通信技术
新型3层IP分组交换
摘要：我们开发新的第3层（L3）的互联网协议（IP）的分组交换机，是为了连接基于光分组交换的80 Gbps WDM与10 Gbps的以太网网络。作为光分组交换的入口边缘节点的三层交换机，按照一个查找表生成光学标签和一个IP数据包的目的地址，然后把近10 Gbps的IP数据包封装进80 Gpbs的光分组。作为光分组交换的入口边缘节点的另一种类型的三层交换机，从光分组中解封装IP数据包并根据数据表生成一个万兆以太网帧的IP数据包容纳。丢包率在错误！未找到引用源。不到情况下，我们实现了7.2 - Gbps的IP数据包传输吞吐量,并且顺利展示基于3D HDTV 视频流通过的L3交换机和基于光分组系统的80 Gpbs的WDM。
索引词：3层交换机，IP数据包，基于光分组交换的80 Gbps WDM，10 Gbps以太网，三维高清晰度电视（HDTV）视频流。
Ⅰ.介绍
虽然存在40 Gbps的可用电子路由器，但是光分组交换是40 Gpbs以上分组交换网络的关键技术。许多团体已经展示OPS（光分组交换）系统，可我们还在单一波长通道上开发了与OPS原型兼容的160（千兆/秒/端口）光纤包。一个真正的问题是如何连接这些高速的OPS网络和目前基于互联网协议（IP）技术为基础的网络。最近，光包高达40 Gpbs的IP数据传输已经成功。然而，考虑到OPS的技术潜力，我们需要提供有效的计划和设备使在网络节点可容纳超过40 Gbps光纤包的IP数据包。
在本文中，我们研究开发新的3层IP交换机作为接口连接在80 Gbps OPS网络(8OGbOP)和10 Gbps以太网(1OGbE)之间。OPS有8个电气接口，其中每个通道的速度是近10吉比特。这些交换机在光分组交换实验中扮演着重要的角色。通过连接到每个通道的光学元件，我们可以产生各种类型的光包。为了提高光学数据包的传输距离，同时增加光学数据包的带宽，我们引入WDM技术广泛有色光学包。因此，L3交换机可作为OPS的网络边缘节点。在OPS核心节点，光学数据包被我们的OPS原型转发。
我们通过L3交换机吧7.2Gbps的IP数据包封装到基于光学数据包的80Gpbs WDM。我们实现了在丢包率不到错误！未找到引用源。的演示系统下传输IP数据包。此外，
题目：IP交换技术概论 学院：自动化与信息工程学院专业：通信与信息系统 班级：研1409班 学号： 2140320120 姓名：马颖萍
目录 1 概述 (1) 2 IP与ATM技术的结合 (2) 2.1 IP与ATM技术比较 (2) 2.2 IP与ATM技术融合模式 (3) 2.3 具体技术介绍 (5) 2.3.1 ATM局域网仿真 (5) 2.3.2 MOPA (6) 2.3.3 IP交换 (7) 图 2.1 IP交换和MPOA的比较 (7) 2.3.4 Tag交换 (7) 2.3.5 其他技术 (9) 3 总结 (9) 参考文献 (10)
IP交换技术概论 马颖萍 西安理工大学自动化学院，陕西西安，710048 摘要：本文主要介绍了基于IP和ATM技术融合的IP交换。并具体分析了其两种基本模型，对两种模型的各种技术进行了详细的介绍与总结，这对我们充分认识并理解IP交换技术具有重要作用。 关键词：IP交换；ATM交换；三层网络 Introduction to IP Switching Technology Ma Ying-ping School of Automation,Xi’an University of Techonology,Xi’an 710048,China Abstract This paper describes the IP switching technology based on the integration of IP and ATM technology. It gives a detailed analysis of its two basic models, and gives a detailed description and summary to a variety of techniques of two models , which plays an important role on our fully cognition and comprehension for IP exchange technology . Key words IP switching;ATM switching;Three layer network 1 概述 Internet和ATM都是发展前景良好的技术，分别被计算机网络运营商和电信网络运营商看成是未来网络的支撑技术。Internet技术的最大生命力在于采用了全球最广泛应用和支持的TCP/IP协议，协议简单灵活，网络强健性好，网络资源得到充分利用，从而代表了网络无连接化和全球寻址的大趋势。而ATM是B-ISDN的关键技术，取电路交换和分组交换二者之长，其速度快，带宽容量大，吞吐量高，保证服务等特征为各种业务提供了良好的网络基础。但是二者在发展的过程中各自遇到一些问题。随着用户数量的增长，路由器的瓶颈问题日益明显，Internet的带宽资源变得十分紧张，网络经常发生拥塞。同时，用户业务也越来越多样化，对多媒体应用的需求日益上涨；而许许多多媒体业务都对业务质量有严格要求。显然，Internet必须在提高网络速度的基础上提供QoS(业务质量)保证，否则将无法适应这些需求。ATM的技术尽管于90年代中期进入了实用阶段，但ATM一直面临市场驱动力不足的问题。ATM的网络管理过于复杂，从而导致其价格居高不下，这些都使ATM是否最终能送到用户的桌面成为一个不确定的问题。尽管Internet和ATM各有长短，但同时存在很好的互补优势。Internet最大
线路交换特点： 优点：线路建立后，所有数据直接传输。因此数据传输可靠、迅速、有序（按原来的次序）。缺点：线路接通后即为专用信道，因此线路利用率低。例如，线路空闲时，信道容量被浪费。 线路建立时间较长，造成有效时间的浪费。例如，只有少量数据要传送时，也要花不少时间用于建立和拆除电路。 报文交换特点： 优点： ①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用 户可随时发送报文。②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a. 在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d. 允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。③通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 缺点： ①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收 报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。②报文交换只适用于数字信号。③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。 分组交换特点： 优点：①加速了数据在网络中的传输。 ②简化了存储管理。 ③减少了出错机率和重发数据量。 ④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据。 缺点：①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。 ②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的 信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。 ③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时， 要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
利用三层交换机实现vl an 间路由
实验4、利用三层交换机实现 一、 实验目的 掌握三层交换机基本配置方法和三层交换机 vlan 路由的配置 二、 知识要点 在交换网络中，通过 VLAN 对一个物理网络进行了逻辑划分，不同的 VLAN 之间是无法直接访问的，必须通过三层 的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同 VLAN 之间的互相访问。三层交换机和路由器具备网 络层的功能，能够根据数据的 IP 包头信息，进行选路和转发，从而实现不同网段之间的访问。 直连路由是指：为三层设备的接口配置 IP 地址，并且激活该端口，三层设备会自动产 生该接口 IP 所在网段的 直连路由信息。 三层交换机实现 VLAN 互访的原理是，利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包 的IP 地址，查找路由表进 行选路转发。三层交换机利用直连路由可以实现不同 VLAN 之 间的互相访问。三层交换机给接口配置 IP 地址，采用 SVI （交换虚拟接口）的方式实现 VLAN 间互连。SVI 是指为交换机中的 VLAN 创建虚拟接口，并且配置 IP 地址。 三、实验内容 1. 按照下图选择交换机、pc 机，组建一个小型的局域网，构建实验环境。 2. 设置pc 机的IP 地址及网关：双击计算机终端设备图标显示 p c 设置窗口，选择“桌面”选项卡，双击“ip 地址 设置”图标出现如下图所示的设置窗口，分别对 pcO 和pci 进行设置 PcO : IP 地址：192.168.1.22 ;子网掩码：255.255.255.0 ;网关：192.168.1.254 vlan 间路由
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。
现代交换技术论文 ——浅谈光交换技术与其应用 本门课程主要介绍了在现代通信网络中使用的各种交换技术的原理、相关协议和应用。由浅及深的向大家介绍并讲解了目前网络中常用的各种交换技术和数据通信中使用的关键技术原理；电话通信中使用的电路交换技术；电信网信令系统；数据通信中使用的分组交换技术和帧中继技术；宽带交换中使用的ATM技术；计算机网络中使用的二层交换、IP交换和MPLS技术；光交换技术以及最新的软交换及NGN技术等问题。 随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们要求网络能够提供多种业务，而传统的电路交换技术已经满足不了用户对于各种新业务的要求，因此各种交换技术应运而生，以满足人们不同的业务要求。经过几个月来的不断学习，查阅资料，下面从光交换的分类、技术特点以及光交换方式三方面浅谈一下光交换技术与其应用。 光交换技术是全光通信网中的核心技术,在全光通信网络技术中发挥着重要的作用。随着现代科学技术的不断发展,在现代通信网中,实现透明的、具有高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来的发展目标。光交换技术作为全光通信网中的一个重要支撑技术,在全光通信网中发挥着重要的作用。 光交换的分类 光交换是指不经过任何光/电转换,将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。具体来说，光交换可分为光路光交换和分组光交换2类。 （1）光路光交换 OCS基于波长上下话路OADM(Optical Add Drop Multiplexer)和交叉连接OXC(0Ptical Cross Connect),采用波长路由方式,通过控制平面的双向信令传输建立链路和分配波长,实质是一种光的电路交换方式。 在DWDM网络中,光路交换以波长交换的形式实现,即在相邻节点间的每一
电路交换、报文交换、分组交换方式及优缺点 目录 1 电路交换 (2) 1.1 电路交换过程 (2) 1.2 电路交换优缺点 (3) 2 报文交换 (3) 2.1 电路交换过程 (3) 2.2 报文交换优缺点 (4) 3 分组交换 (4) 3.1分组交换过程 (4) 3.2 分组交换优缺点 (5) 3.3.分组交换网与电路交换网比较 (6)
“交换”(switching)的含义就是转接——把一条线路转接到另一条线路，使它们连通来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。在计算机网络及通信系统中常谈到的交换方式有电路交换（CS: Circuit Switching）、报文交换(MS: Message switching)、分组交换（PS: Packet Switching）等。本文先介绍这三种交换方式。 1 电路交换 1.1 电路交换过程 电路交换是通信网中最早出现的一种交换方式，也是应用最普遍的一种交换方式，主要应用于电话通信网中如图（1），完成电话交换，已有100多年的历史。电路交换过程包括(1)建立连接、(2)通信、（3）释放连接。电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）、电路交换一旦建立，就占用一条中继线路，即使我们不传送信息，别人也不能使用。 电路交换举例 图(1) 电路交换
电路交换优点:(1)由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。(2)通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。(3)双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。(4)电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。(5)电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。 电路交换缺点：(1)电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说比较长。 (2)电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。（3）电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。 2 报文交换 2.1 电路交换过程 报文交换是一种以报文为数据传送单位，采用存储转发的信息传递方式。报文交换不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个数据包--报文，该报文中含有目标地址、源地址等信息完整的报文在网络中一站一站地向前传送。交换结点对各个方向上收到的报文排队，对找下一个转结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待延迟。每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。报文交换的优点是不建立专用链路，线路利用率较高，这是由通信中的等待时延换来的。电子邮件系统（E-mail）适合采用报文交换方式。
实验5 利用三层交换机实现VLAN间路由采用单臂路由的方式实现VLAN间的路由具有速度慢（受到接口带宽限制）、转发速率低（路由器采用软件转发，转发速率比采用硬件转发方式的交换机慢）的缺点，容易产生瓶颈，所以现在的网络中，一般都采用三层交换机，以三层交换的方式来实现VLAN间的路由。 三层交换机，本质上就是带有路由功能的二层交换机，我们可以将它简单地看成是一台路由器和一台二层交换机的叠加。三层交换机是将二层交换机和路由器两者的优势有机而智能化地结合起来，它可在各个层次提供线速转发性能。在一台三层交换机内，分别设置了交换机模块和路由器模块；而内置的路由模块与交换模块类似，也使用ASIC硬件处理路由。因此，与传统的路由器相比，三层交换机可以实现高速路由，并且，路由与交换模块是汇集链接的，由于是内部链接，可以确保相当大的宽带。 由于在三层交换机上。IP路由功能是默认开启的，因此在特权模式下，通过如下步骤，便可以配置SVI（交换虚拟接口）接口实现VLAN间的路由： 1.Switch#configure terminal 进入全局配置模式。 2.Switch(config)#interface vlan vlan-id 进入SVI接口配置模式。 3.Switch(config-if)#ip address ip-address mask 给VLAN的SVI接口配置IP地址。这些IP地址将作为各个VLAN内主机的网关，并且，这些SVI接口所在的网段也会作为直连路由出现在三层交换机的路由表中。 直连路由是指：为三层交设备的接口配置IP地址，并且激活该端口，三层设备会自动产生该接口IP所在网段的直连路由信息。 SVI是指：为交换机中得VLAN创建虚拟接口，并且配置IP地址。 4.Switch(config-if)#end 回到特权命令模式。 5.Switch#show running-config 检查一下刚才的配置是否正确。 6.Switch#show ip route 检查配置SVI接口所在的网段是否已经出现在路由表中。 注意：只有当VLAN内有激活的接口时，即有主机连入该VLAN时，该VLAN的SVI 接口所在的网段才会出现在路由表中。 7.如果需要保存刚才的配置结果，可以继续使用write命令或者copy命令保存配置。 在交换机网络中，通过VLAN对一个物理网络进行逻辑划分，不同的VLAN之间无法直接访问的，必须通过三层的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。三层交换机和路由器具备网络层的功能，能够根据数据的IP包头信息，进行选路和转发，从而实现不同网段之间的访问。 三层交换机实现VLAN互访的原理是，利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发。三层交换机利用直连路由可以实现不同VLAN之间的互相访问。三层交换机给接口配置IP地址，采用SVI的方式实现VLAN间互联。 实验中必须注意的事项： （1）、两台交换机之间连接的端口应该设置为tag vlan模式。 （2）、为SVI端口设置IP地址后，一定要使用no shutdown命令进行激活，否则无法正常使用。
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
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。
现代交换原理
现代交换原理 ——交换机原理功能及前景 程控交换机，全称为存储程序控制交换机（与之对应的是布线逻辑控制交换机，简称布控交换机），也称为程控数字交换机或数字程控交换机。通常专指用于电话交换网的交换设备，它以计算机程序控制电话的接续。程控交换机是利用现代计算机技术，完成控制、接续等工作的电话交换机,是由可编程序控制的、采用时分复用和PCM编码方式的、用于提供语音电话业务的电路交换方式的，电话交换机。 程控用户交换机有很多种类型，从技术结构上划分为程控空分用户交换机和程控数字用户交换机两种。前者是对模拟话音信号进行交换，属于模拟交换范畴。后者交换的是PCM数字话音信号，是数字交换机的一种类型。 如果从使用方面进行分类，可分为通用性程控用户交换机和专用型程控用户交换机两大类。通用型适用于一般企业、事业单位、工厂、机关、，学校等以话音业务为主的单位。容量一般在几百门以下，且其内部话务量所占比重较大，一般占总发话话务量的70%左右。目前国内生产的200门以下的程控空分用户交换机均属此种类型，其特点是系统结构简单，体积较小，使用方便，价格便宜，维护量较少。专用型适用于各种不同的单位，根据各单位专门的需要提供各种特殊的功能。 用户交换机的作用 用户交换机是机关工矿企业等单位内部进行电话交换的一种专用交换机，其基本功能是完成单位内部用户的相互通话，但也装有出入中继线可接入公用电话网的市内网部分和网中用户通话(包括市通话，国内长途通话和国际长话)。由于这类交换机系单位内部专用，故可根据用户需要增加若干附加性能以提供使用上的方便。因此这类交换机具有较大的灵活性。 用户交换机是市话网的重要组成部分，是市话交换机的一种补充设备，因为它为市话网承担了大量的单位内部用户间的话务量，减轻了市话网的话务负荷。另外用户交换机在各单位分散设置，更靠近用户，因而缩短了用户线距离，节省了用户电缆。同时用少量的出入中继线接入市话网，起到话务集中的作用。从这些方面讲，使用用户交换机都有较大的经济意义。因此公用网建设中，不能缺少用户交换机的作用。 用户交换机的前景 用户交换机在技术上的发展趋势是采用程控用户交换机，采用新型的程控数字用户交换机不仅可以交换电话业务，而且可以交换数据等非话业务，做到多种业务的综合交换，传输。为各单位组建综合业务数字网(ISDN)创造了条件。目前
从多方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。 答：一、电路交换的优点： 1.在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路，采用的静态分配策略 2.通信双方建立的通路中任何一点出现故障，就需要重新拨号建立连接才可以继续通话 3.计算机网络中传输的数据往往是突发式的，并且通信时线路上的很多时候都是空闲的，会造成资源的浪费。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率不相同，采用电路交换就很难相互通信。 电路交换的缺点： 1、虽然信息传输的时延较小，但是电路的接续时间较长 电路资源被通信双方独占，整个电路利用率低 3、有呼损，即可能出现由于对方用户终端设备忙或交换网负载过重而呼叫不通 二、报文交换的优点： 1、报文交换是以报文为单位的存储转发原理，根据目的地址的不同转发到不同线路上发送 2、在报文交换的过程中，没有电路接续的过程，来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用，线路可以以它的最高传输能力工作，大大提高线路的利用率
3、无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。 报文交换的缺点： 1、信息通过交换机的时延大，并且时延的变化也大 2、交换机要有能力对报文进行存储。其中有的报文可能很长，要求交换机要有较强的处理能力和存储容量。 3、报文交换不运用于即时交互式数据通信 三、分组交换的优点： 1、 优点所采用的手段 高效在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用 灵活为每一个分组独力地选择转发路由 迅速以分组为为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组 可靠保证可靠性的网络协议，分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性 分组交换的缺点： 1、分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。此外还无法确保通信时端到端所需要的带宽。
Packet Tracer 5.0实验(四) 利用三层交换机实现VLAN间路由 一、实验目标 ?掌握交换机Tag VLAN 的配置； ?掌握三层交换机基本配置方法； ?掌握三层交换机VLAN路由的配置方法； ?通过三层交换机实现VLAN间相互通信； 二、实验背景 某企业有两个主要部门，技术部和销售部，分处于不同的办公室，为了安全和便于管理，对两个部门的主机进行了VLAN的划分，技术部和销售部分处于不同的VLAN。 现由于业务的需求，需要销售部和技术部的主机能够相互访问，获得相应的资源，两个部门的交换机通过一台三层交换机进行了连接。 三、技术原理 三层交换机具备网络层的功能，实现VLAN间相互访问的原理是：利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发。三层交换机利用直连路由可以实现不同VLAN之间的互相访问。三层交换机给接口配置IP地址，采用SVI(交换虚拟接口)的方式实现VLAN间互连。SVI是指为交换机中的VLAN创建虚拟接口，并且配置IP地址。 四、实验步骤 实验拓扑
1、在二层交换机上配置VLAN 2、VLAN 3，分别将端口2、端口3划到VLAN 2、 VLAN 3； 2、将二层交换机与三层交换机相连的端口Fa0/1定义为Tag VLAN模式； Switch>en Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#vlan 2 Switch(config-vlan)#exit Switch(config)#vlan 3 Switch(config-vlan)#exit Switch(config)#interface fa0/2 Switch(config-if)#switchport access vlan 2 Switch(config-if)#exit Switch(config)#interface fa0/3 Switch(config-if)#switchport access vlan 3 Switch(config-if)#exit Switch(config)#interface fa0/1 Switch(config-if)#switchport mode trunk
H3C三层交换机配置实例 1 网络拓扑图 (1) 2 配置要求 (1) 3划分VLAN并描述 (2) 3.1进入系统视图 (2) 3.2 创建VLAN并描述 (2) 4 给VLAN设置网关 (3) 4.1 VLAN1的IP地址设置 (3) 4.2 VLAN100的网关设置 (3) 4.3 VLAN101的网关设置 (3) 4.4 VLAN102的网关设置 (3) 4.5 VLAN103的网关设置 (4) 5 给VLAN指定端口，设置端口类型 (4) 5.1 VLAN100指定端口 (4) 5.2 VLAN102指定端口 (4) 5.3 VLAN1/101/103指定端口 (5) 6 配置路由协议 (6) 6.1 默认路由 (6) 6.2配置流分类 (6) 6.3 定义行为 (6) 6.4 应用QOS策略 (6) 6.5 接口配置QOS策略 (7)
1 网络拓扑图 图1-1 网络拓扑图 2 配置要求 用户1网络：172.16.1.0/24 至出口1网络：172.16.100.0/24 用户2网络：192.168.1.0/24 至出口2网络：192.168.100.0/24实现功能：用户1通过互联网出口1，用户2通过互联网出口2。
3划分VLAN并描述 3.1进入系统视图
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。
分组交换网络的特点 和传统的电信网不同，这种新型的网络不是为了打电话，而是用于计算机之间的数据传送。 2. 新型的网络能够连接不同类型的计算机，而不局限于单一类型的计算机。 3. 所有的网络结点都同等重要。因为网络必须经受的住敌人的核打击，所以在网络中不能有某些特别重要的结点，否则敌人将首先瞄准和摧毁这些重要的结点。 4. 计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。当网络中的某一结点或链路被破坏时，冗余的路由能够使正在进行的通信自动找到合适的路由，使通信维持畅通。 5. 网络的结构应当尽可能的简单，但能够非常可靠的传送数据。 分组交换的优点 向用户提供不同速率、不同代码、不同同步方式以及不同通信控制协议的数据终端间能够互相通信的灵活的通信环境。 2. 在网络负荷较轻的情况下，信息传输时延小，而且变化范围不大，能够较好的满足会话型通信实时性要求。 3. 实现线路的动态时分复用，通信线路的利用率高，在一条物理线路上可以同时提供多条信息通路。 4. 可靠性高。 5. 经济性好。 6. 能与公用电话网、用户电报网和低速数据网及其其他专用网相连。 缺点 由网络附加的传输信息多，对长报文通信的传输效率比较低。当把一份报文划分为许多分组在交换网内传输时，为了保证这些分组能够按照正确的路径安全准确地达到终点，就要给每个数据分组加上控制信息（分组头）。除此之外，还要设计许多不包含数据信息的控制分组，用以实现数据通路的建立、保持和拆除，并进行差错控制和流量控制等。 2.技术实现复杂。分组交换机要对各种类型的“分组”进行分析处理，为“分组”在网中的传输提供路由，并且在必要时自动进行路由调整；交换机还要为用户提供速率、代码和规程的变换，为网络的管理和维护提供必要的报告信息等。 在计算机网络的定义中，一个计算机网络包含多台具有______功能的计算机；把众多计算机有机连接起来要遵循规定的约定和规则，即_______；计算机网络的最基本特征是_________。自主_\通信协议\__资源共享 在ISO/OSI参考模型中，网络层的主要功能是_____。 A、提供可靠的端—端服务，透明地传送报文 B、路由选择、拥塞控制与网络互连 C、在通信实体之间传送以帧为单位的数据 D、数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复
实验4、利用三层交换机实现vlan间路由 一、实验目的 掌握三层交换机基本配置方法和三层交换机vlan路由的配置 二、知识要点 在交换网络中，通过VLAN对一个物理网络进行了逻辑划分，不同的VLAN之间是无法直接访问的，必须通过三层的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。三层交换机和路由器具备网络层的功能，能够根据数据的IP 包头信息，进行选路和转发，从而实现不同网段之间的访问。 直连路由是指：为三层设备的接口配置IP地址，并且激活该端口，三层设备会自动产生该接口IP所在网段的直连路由信息。 三层交换机实现VLAN互访的原理是，利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发。三层交换机利用直连路由可以实现不同VLAN之间的互相访问。三层交换机给接口配置IP地址，采用SVI （交换虚拟接口）的方式实现 VLAN间互连。SVI是指为交换机中的VLAN创建虚拟接口，并且配置IP地址。 三、实验内容 1.按照下图选择交换机、pc机，组建一个小型的局域网，构建实验环境。 2.设置pc机的IP地址及网关：双击计算机终端设备图标显示pc设置窗口，选择“桌面”选项卡，双击“ip地址设置”图标出现如下图所示的设置窗口，分别对pc0和pc1进行设置 Pc0： IP地址：192.168.1.22 ；子网掩码：255.255.255.0 ；网关：192.168.1.254 Pc1： IP地址：192.168.2.22 ；子网掩码：255.255.255.0 ；网关：192.168.2.254 Pc0：
Pc1： ： 3.网络连通性测试：双击计算机终端设备pc0，pc1图标显示pc设置窗口，选择“桌面”选项卡，双击“命令提示符”出现如下图所示窗口，pc0输入ping 192.168.2.22，pc1输入192.168.1.22的命令以检查网络是否连通。 Pc0
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 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。 1 / 14
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