通信工程師考試交換技術(shù)三層交換機(jī)的提出

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4 三層交換機(jī)基本原理

4.1 三層交換機(jī)的提出

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)界有一個(gè)規(guī)則，即局域網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)流類型遵循“80/20規(guī)則”：80/20 流量模式指用戶數(shù)據(jù)流量的80% 在本地網(wǎng)段，只有20%的數(shù)據(jù)流量通過路由器進(jìn)入其它網(wǎng)段。

采用80/20規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)，用戶的網(wǎng)絡(luò)資源都在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)。這些資源包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、打印機(jī)、共享目錄和文件等。因此在這種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，路由器完全可以勝任且其構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的成本完全可以被用戶接受。

但是，隨著INTERNET/INTARNET應(yīng)用的興起和服務(wù)器集群的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的80/20流量模式發(fā)生了轉(zhuǎn)變。網(wǎng)絡(luò)中大部分?jǐn)?shù)據(jù)流經(jīng)主干，邏輯子網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)流量不大，用戶經(jīng)常需要訪問本子網(wǎng)以外的資源，“80/20規(guī)則”對(duì)于多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不適用了。因此，現(xiàn)在局域網(wǎng)中的業(yè)務(wù)流有兩個(gè)突出的特點(diǎn)，一是總的業(yè)務(wù)流在增加；二是子網(wǎng)絡(luò)間的業(yè)務(wù)流在增加。

為了解釋這一概念，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流的總量不變，且網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流比例由80/20變?yōu)?0/80。這意味著需要在子網(wǎng)間進(jìn)行路由的業(yè)務(wù)流增加到過去的4倍。這是否意味著網(wǎng)絡(luò)中需要4倍的路由器呢。答案是否定的，實(shí)際上需要比4倍更多的路由器。因?yàn)楫?dāng)路由器數(shù)量增加時(shí)，路由器之間的聯(lián)系與合作占路由器全部工作的比重就會(huì)增加。所以：隨著子網(wǎng)絡(luò)間業(yè)務(wù)流的增加，路由能力也相應(yīng)地需要增加。

舉例來說，假設(shè)路由能力增加4倍需要6倍的路由器?，F(xiàn)在如果業(yè)務(wù)流類型改變的同時(shí)業(yè)務(wù)流的總量翻了一番，那么網(wǎng)絡(luò)中所需的路由器總數(shù)為原來的12倍。如果按照傳統(tǒng)的路由產(chǎn)品的成本進(jìn)行計(jì)算，這對(duì)于大多數(shù)用戶來說無疑都是一個(gè)難以接受的預(yù)算。所以：局域網(wǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)間業(yè)務(wù)流的適度增加伴隨著總業(yè)務(wù)流的適度增加，都將使得采用傳統(tǒng)的路由器來滿足路由功能的需求在經(jīng)濟(jì)上不大可行。

總結(jié)一下，三層交換技術(shù)和交換機(jī)的提出主要基于以下原因：

二層交換技術(shù)極大的提升了以太網(wǎng)的性能，但仍然不能完全滿足局域網(wǎng)的需要；

為了將廣播和本地流量限制在一定的范圍內(nèi)，交換式以太網(wǎng)采取劃分邏輯子網(wǎng)（VLAN）的方式；

VLAN間的互通傳統(tǒng)上需要由路由器來完成，但路由器配置復(fù)雜，造價(jià)昂貴，而且轉(zhuǎn)發(fā)速度容易成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸；

新20/80規(guī)則的興起，80%的流量需要跨越VLAN，路由器不堪重負(fù)。

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