三层交换技术的未来应用及发展趋势分析

二层、三层交换机技术分析一、二层交换机工作原理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BEFFERRAM，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 （Application 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。

二、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。

大型医院信息网络采用三层交换技术，可以确保计算机网络系统更加合理、安全、有效。

随着医院信息化水平的提高，医院信息系统网络规模在不断扩大，随之而来的网络安全、网络流量、网络通信速度、网络维护工作量等问题明显增加。

究其原因，目前，各家医院的信息网络普遍采用二层交换技术的网络架构。

其主要弱点是：在局域网内不能划分VLAN；同一个网段内的工作站过多会引起广播风暴，甚至导致网络瘫痪；不能有效地解决异种网络互连、安全性控制等问题。

而采用三层交换技术的网络架构，很大程度上避免了二层交换技术网络架构的缺陷，能改善网络整体性能。

二层交换技术的缺陷众所周知，二层交换技术是在OSI七层网络标准模型中的第二层，即数据链路层进行操作的，它按照所接收到数据包的目的物理地址即MAC地址来进行数据转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。

它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议，诸如TCP、UDP的端口地址。

它只需要数据包的MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其优点是交换速度快，缺点是广播域太大，而且不能处理不同IP子网之间的数据交换。

这种网络结构扁平，没有层次化概念。

温州医学院附属第一医院信息系统网络初期采用二层交换技术的网络架构，核心交换机采用二层交换技术，在原先只有100多台工作站的情况下，网络性能较理想。

由于网络规模在不断扩大，工作站增加到500多台时，网络性能明显下降，在业务高峰期网络整体速度缓慢，用网管软件分析，发现网络中广播包所占比例很大，最高时达到60%左右。

另外，对于这种网络，很容易发生诸如网卡故障等原因引起的网络广播风暴，而且一旦发生广播风暴，很难查找故障点，网络维护工作量很大。

三层交换与VLAN结合三层交换技术，也称多层交换技术或IP交换技术，是相对于二层交换技术提出的，因工作在OSI七层网络标准模型中的第三层而得名。

传统的路由器也工作在第三层，它可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比较低，而三层交换技术在网络标准模型中的第三层实现了分组的高速转发，效率大大提高。

三层交换(L3交换)的发展及应用简述一、L3交换原理和分类最早的第三层交换，是基于A TM技术的MPOA和IP Switch，分别基于ATMF 和IETF标准（RFC1953和RFC1987）。

其基本原理相近，把路由功能分为第三层路径选择（智能路由选择）和第三层交换（快速转发）。

趋势是把第三层交换放到骨干网ATM交换机中去，把路由器和A TM骨干网融为一体。

MPOA方式的前提是一定要由ATM网络事先建立一条端到端的连接，再采用“Short Cut”方式对IP包进行路由。

IP Switch方式中的RFC1953解决了“多跳”数量增长的问题，通过软件提供一种“直通”（Cut-through）来满足多IP业务要求，它与RFC1987共同构成IP Switch基础。

IP Switch对数据包的处理多采用以ATM交换机跨接路由器直通（CUT-THROUGH）处理的方式，即第一个包通过路由器进行检查、鉴别和处理，以后相同的包由ATM交换机跨接直通传输，不再通过路由器。

无论是IP Switch还是MPOA，这个IP数据流都是在虚电路里传输，所有IP 包都在一个已经选定的路由中传输，不存在不同的IP包经过不同的路由。

只是IP Switch方式每个ATM交换机可独立处理IP交换，以直通IP数据流。

但MPOA 一定要所有ATM交换机统一动作，所以MPOA方式实施前一定要先建立一条端到端的SVC。

除了以上两种L3交换之外，在其他领域也相继产生了第三层交换技术。

如思科公司的专有技术CEF（思科快速转发）、普遍被所有第三层交换机厂家采用的多层交换技术MLS以及当前被广泛推广的基于IETF标准的多协议标记交换MPLS。

二、L3交换的起源和发展基于L2以太网交换技术的多层交换最早起源于校园网络，后来在IDC中也有较多应用。

早期互联网业务流量模型符合20:80规则，即80%的流量为本地，20%的流量出网。

后来此流量模型发生逆转，80%流量来自网段外部，内部通信只有20%。

现代交换技术的发展趋势随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络和各种通信技术在社会生产和生活中扮演着越来越重要的角色。

这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存和转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。

一、交换技术的发展历史电话交换技术发展大致可以分为三个阶段：1.1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。

1.2）自动交换机发展阶段：机电式交换机。

1.3）电子式自动交换阶段：现如今的数字程控式交换机。

二、历史使用的典型交换技术每段历史的发展，都伴随着不断的探索和研究，一次次的改进，一次次的失败，才换来了如今先进的科学技术。

所以，我认为，当前的交换技术，也需要经历我们艰苦不懈的探究，才能得到发展。

2.1）电路交换技术电路交换技术是电信网络交换技术发展的最初形式和第一阶段。

该阶段的典型移动网络代表为GSM和CDMA，其原理是通过一条具备一定宽度的线路保证双方的通信。

通信的过程中，该线路的资源将无法再做他用，直到此次通信完成才能释放。

这种电路交换技术的最主要的应用特点是在稳定的有一定宽度的线路的基础上能够有效的保证双方的通信质量，并且操作简单，支撑成本低。

但同时也存在一定的缺陷，即每一次通信线路只能为当时的信双方提供服务，不利于网络资源的有效利用。

2.2）分组交换技术随着科学技术的发展，人们通信需求量的增加，原有的电路交换技术已经不能满足人们的通信需求了。

同时，传统电路交换技术所提供的单一语音业务也无法适应移动数据业务的变化，于是分组交换技术应运而生。

分组交换技术的主要原理是，在数据传输前，先根据情况对其进行分割，并在新的分段的始端添加不同的字段。

在这个过程中，不仅能完成数据的校验工作，还能实现有效的数据分组。

同以往的电路交换技术相比较，新的分组交换技术的应用优势是通过识别数据开头的字段完成发送任务，不仅免去了连接环节，还在发送中实现了对带宽的合理分配。

浅谈计算机多层交换技术应用分析摘要:本文主要讲述了局域网络中信息交换过程中产生的安全问题,解决该问题的主要方法是三层交换技术,针对三层交换技术的实现原理和具体操作过程后,以现在高校的网络为主要分析对象,进行了三层交换技术的应用试验,并分析了研究的结果,根据实践的结果,初步拟定了校园三层网络的架构设计方案,结合了实际的软硬件情况,研究了设备的连接问题,IP的正确配置方法,通过正确的方法完成了三层交换技术的局域网信息安全构建。

为以后更广的推行多层交换技术提供了前车之鉴,为局域网的信息交换,提供了更安全的方式。

关键词:局域网三层交换技术网络安全1 关于多层交换技术1.1 技术问题简介多层交换技术应用较为广泛,许多大型企业在建立信息网络时,都采用多层交换技术,三层交换技术较为常见,采用该技术,可以使网络信息的交换过程更加合理、安全、高效。

三层交换技术,全程第三层交换技术,又名IP交换技术,是一种结合了传统观点的到的现代化的信息管理技术。

传统的信息交换过程是在OSI网络中的第二层数据链中进行的,而我们提到的第三层交换技术是在原有的第三层中进行的,这一层网络模型可以使信息的交换更加迅速。

如果可以使第二层交换机与第三层的路由合并起来,路由器的主要作用是依据第二层的地址传换数据包以加快通讯效率,这就是三层交换技术的基本工作原理。

三层交换技术主要作用是可以高效的划分网段,打破了以前子网必须由路由器进行管理的局面,这种技术还使工程的经费大大减少,可以提高信息处理的效能,打破了以往的网络瓶颈。

但是,三层交换技术并不是想象的那样见但,使用技术的过程中还需注意使网络交换器与路由器有机的结合在一起,才能充分发挥第三层交换技术的优势。

1.2 技术原理及方法1.2.1 原理根据下文中给出的三层技术原理示意图。

假定AB以前的通信都是由交换机完成的,对于可以支持第三层交换的交换机来说,在信息交换的过程中会记录它们的IP、MAC地址,当有其他主机如图中的C,要访问AB时,交换机会根据C发出的寻址包提供AB的MAC地址,C 可以根据MAC地址与其进行通信,通信的过程中,路由完全没有参与,所以即使AB与C分别位于不同的子网之中,也可以直接通过MAC来通信。

交换技术发展趋势引言在信息技术快速发展的时代，交换技术作为通信领域的核心技术，也在不断进步和演变。

本文将从网络交换技术的发展历程、当前的技术趋势以及未来的发展方向等方面进行探讨，希望能够对读者对交换技术的了解和认识有所帮助。

交换技术的发展历程早期的交换技术早期的交换技术主要是电路交换，在电话通信中得到广泛应用。

电路交换的原理是在通信建立之前，通过物理电路将通信双方进行连接，使其能够直接相互传递信息。

然而，电路交换存在资源浪费、通信效率低等问题，无法满足日益增长的通信需求。

随着计算机网络的普及和互联网的发展，交换技术也逐渐演进为分组交换。

分组交换通过将信息数据按照一定的字节大小进行分组，每个数据包都附带目的地址等信息，通过网络传输到目的地后再进行拆包，将数据重新组装。

这种方式更加灵活、高效，可以适应不同应用的需求。

分组交换的一个重要技术是以太网交换。

以太网交换使用MAC地址来唯一标识设备，通过交换机将数据包从源设备转发到目的设备，而不是广播到整个网络。

这样可以大大提高网络的带宽利用率和传输效率。

软件定义网络（SDN）软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是当前交换技术的热门趋势之一。

SDN将网络控制平面与数据转发平面进行解耦，通过集中式的控制器对网络进行灵活的管理和控制。

SDN可以根据应用需求实时调整网络规模、流量分配和策略等，提高网络的灵活性和可编程性。

数据中心网络随着云计算和大数据等技术的发展，数据中心网络成为了交换技术的重要应用场景。

数据中心网络需要满足低延迟、高带宽和高可靠性的要求。

为了提高数据中心网络的性能，研究者们提出了一系列创新技术，如数据中心网络拓扑优化、多路径路由算法、可编程数据平面等。

IPv6随着互联网的发展和IPv4地址资源枯竭的临近，IPv6作为下一代互联网协议得到了广泛的关注。

IPv6拥有更大的地址空间、更好的安全性和更强的可扩展性。

第三层交换技术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. 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。

三层交换简单地说，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。

下面我们结合本站有关思科及微软关于三层交换方面的文章为大家介绍这方面的资讯,更多更丰富的相关方面内容我们将在以后日子里进行补充。

部署第三层交换正迅速发展成可作为下一代应用启动平台的最适合的网络技术。

本文将详细介绍此项技术以及如何部署第三层交换才能获得最大效率。

第三层交换是局域网许多区域(包括核心和服务器集中点)的关键组件，因为该项技术能解决许多在性能、安全和控制等方面的问题。

然而，在一些网络区域，该项技术的使用效果并不十分显著，尤其是在桌面连接方面。

本文将会重点讨论这种网络性能较低的情况，特别是在新一代高级第四层桌面交换技术已经能够提供高性能和控制能力的今天。

本文也将详细阐述第二(四)层交换机是如何提供成本更低、更加简单、更易于管理的桌面解决方案。

概述任何一种新技术进入市场时，都要经历业界专业人员对伴随这种技术的新术语和“技术行话”进行筛选的阶段。

这些新的技术术语往往会造成迷惑，甚至自相矛盾，具体情况取决于供应商使用它们的方式。

“第三层交换”和有关的技术也不例外，随着越来越多交换机和路由器技术的推出，有关它们技术术语的迷惑只会增多。

比如，第三层交换、第四层交换、多层交换、多层数据包分类和路由交换机等新术语就令交换机和路由器之间的传统区别变得模糊起来。

此外，由于许多供应商在原本用于布线室的第二层交换机平台上提供了第三层交换技术，从而让人更加迷惑不解。

这些变化使网络设计人员很难了解如何部署高效的网络解决方案。

因此，必须去伪存真，并专注于基础知识，才能真正了解何时、何地以及为什么采用第三层交换。

了解网络各层为了充分认识第三层交换，在此有必要对目前使用的大多数网络体系结构的强大分层模型进行分析。

如图所示，网络基础架构设备(如网桥、路由器和交换机)在传统上一直按OSI 分层模型分类。

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MPLSVPN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。

市场情况分析以下是计世资讯对2003年交换机市场的统计。

说明：高端交换机的背板带宽为30Gbps以上的机架式交换机，这类交换机一般都是三层或三层以上的交换机;中端交换机的背板带宽介于8Gbps与30Gbps之间的盒式交换机，这类交换机有部分是三层交换机;低端交换机的背板带宽一般小于8Gbps接入层二层盒式交换机。

三层交换机应用场景及功能需求1.校园网：在大规模的校园网中，通常会采用三层交换机进行子网划分和路由转发。

通过使用三层交换机，能够实现不同教学楼之间的互联，灵活地划分局域网和子网，提供高效的网络资源共享和快速的数据传输。

2.企业网络：在大型企业网络中，三层交换机可以用于不同部门之间的网络互联。

通过使用三层交换机进行路由转发，可以实现不同子网之间的通信，提高内部各部门之间的协作效率。

此外，三层交换机还可以实现负载均衡和故障切换，提高网络的可靠性和可用性。

3.数据中心：在大规模的数据中心中，通常会采用三层交换机进行数据的转发和路由选择。

通过使用三层交换机，能够将大量的服务器连接起来，并实现高性能的数据传输和快速的路由转发。

此外，三层交换机还可以提供多层次的安全策略和访问控制，保护数据中心的安全。

4.云计算：在云计算环境中，通常会采用虚拟机技术进行资源的管理和调度。

通过使用三层交换机，能够实现虚拟机之间的通信和互联。

此外，三层交换机还可以提供弹性扩展和负载均衡功能，实现自动化的资源调度和优化。

1.路由功能：三层交换机主要通过路由表来实现不同子网之间的通信。

它需要具备路由选择和转发的能力，能够根据目的地址来选择最佳路径进行数据转发。

此外，三层交换机还需要支持动态路由协议，能够及时更新路由表并适应网络的变化。

2.交换功能：三层交换机主要用于局域网中的数据交换和转发。

它需要具备高速的数据交换和转发能力，能够实现快速的数据传输和低延迟。

此外，三层交换机还需要支持VLAN的划分和管理，能够实现不同用户之间的隔离和安全。

3.安全功能：三层交换机需要具备一定的安全策略和访问控制功能，能够对网络进行安全保护。

它需要支持基于MAC地址、IP地址和端口的访问控制列表（ACL），能够过滤和限制不安全的数据传输。

此外，三层交换机还需要支持虚拟专用网（VPN）和防火墙功能，提供安全的数据传输和访问控制。

4.管理功能：三层交换机需要具备一定的管理功能，能够对网络进行配置和监控。

计算机网络应用 三层交换的主要优势与应用三层交换技术是二层交换技术与三层转发技术的结合。

传统的交换技术是在OSI 参考模型的第二层（数据链路层）进行操作的，而三层交换技术是在OSI 参考模型中的第三层（网络层）进行的。

它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。

1．三层交换主要优势三层交换具有二层交换所不具备的优势，又能够实现路由器的路由功能。

但它没有路由器那样复杂的路由路径，所以较普及。

总的来讲它具有如下主要优势：● 高性价比在早期组建企业网络时，人们通常使用二层交换机构成同一广播域子网，而用路由器进行各子网间的互联，使企业网络形成一个内联网，但路由器的价钱较高，所以支持内联网的企业网络无法在设备上降低成本。

目前，越来越多的用户采用三层交换机组建内联网，因为三层交换机具有连接大型网络的能力，功能基本上可以取代一些传统路由器，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机的三层路由功能完成各子网间的通信，即建立子网与内联子网都可以用交换机完成，大大节省了组网费用。

另外，三层交换机用于连接多个子网时，每个子网只是与第三层交换模块在逻辑上建立连接，而不像传统外接路由器那样需要增加端口，从而降低了用户对组建网络的资金投入。

● 子网间传输带宽可任意分配在传统路由器中，每个串口都可以连接一个子网，但这种通过路由器进行传输的子网速率直接受到接口带宽限制。

而第三层交换机则不同，它可以把多个端口划分成一个虚拟局域网网（VLAN ），把多个端口组成的虚拟局域网作为信息传输的接口，该虚拟局域网内的信息可通过组成虚拟局域网的端口发送给第三层交换机，由于端口的数量可以任意指定，所以子网间的传输带宽便没有限制。

● 连接灵活在计算机网络通信设备中，交换机之间的连接是不允许存在任何回路的，而作为路由器，可以采用多条通路（如主备路由）来提高网络的可靠性和负载平衡。