透析第三層交換機(jī)重要功能
第三層交換是采用 Intranet的關(guān)鍵，它將第二層交換機(jī)和第三層路由器兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合成一個(gè)靈活的解決方案，可在各個(gè)層次提供線速性能。這種集成化的結(jié)構(gòu)還引進(jìn)了策略管理屬性。
它不僅使第二層與第三層相互關(guān)聯(lián)起來(lái)，而且還提供流量?jī)?yōu)先化處理、安全以及多種其它的靈活功能，如鏈路匯聚、VLAN和 Intranet的動(dòng)態(tài)部署。第三層交換機(jī)分為接口層、交換層和路由層三部分。
接口層包含了所有重要的局域網(wǎng)接口：10/100M以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、FDDI和 ATM。交換層集成了多種局域網(wǎng)接口并輔之以策略管理，同時(shí)還提供鏈路匯聚、VLAN和Tagging機(jī)制。
路由層提供主要的 LAN路由協(xié)議：IP、IPX和 AppleTalk，并通過策略管理，提供傳統(tǒng)路由或直通的第三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。策略管理和行政管理使網(wǎng)絡(luò)管理員能根據(jù)企業(yè)的特定需求調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。
相對(duì)第三層，第二層被采用的程度決定了所謂的網(wǎng)絡(luò)控制分類，一個(gè)純第二層的解決方案，是最便宜的方案，但它在劃分子網(wǎng)和廣播限制等方面提供的控制也最少。而第三層交換機(jī)能為分類中的所有層次提供動(dòng)態(tài)的集成支持。
傳統(tǒng)的通用路由器與外部的交換機(jī)一起使用也能達(dá)到此目的，但是與這種解決方案相比，第三層交換機(jī)需要更少的配置，更小的空間，更少的布線，價(jià)格更便宜，并能提供更高更可靠的性能。
第三層交換機(jī)基本上具有了傳統(tǒng)交換機(jī)的所有功能，以第三層交換機(jī)為準(zhǔn)，交換機(jī)具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括：
1．可編程ASIC
ASIC是專用于優(yōu)化第二層處理的專用集成電路，是當(dāng)今聯(lián)網(wǎng)解決方案的核心，它將多項(xiàng)功能集成在一個(gè)芯片上，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、高可靠性、低電源消耗、更高的性能和成本更低等優(yōu)點(diǎn)。
2．分布式流水線
有了分布式流水線，多個(gè)分布式的轉(zhuǎn)發(fā)引擎能快速地獨(dú)立傳送數(shù)據(jù)包。在單個(gè)流水線中，多個(gè) ASIC芯片同時(shí)處理多個(gè)幀。這種并發(fā)性和流水線可將轉(zhuǎn)發(fā)性能提高到一個(gè)新高度：在所有的端口上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播（Unicast）、廣播（Broadcast）和組播（Multicast）的線速性能。
3．動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的內(nèi)存
對(duì)于先進(jìn)的局域網(wǎng)交換產(chǎn)品，真實(shí)的性能是建立在智能化的存儲(chǔ)器系統(tǒng)之上的。第三層交換機(jī)將存儲(chǔ)器的一部分直接與轉(zhuǎn)發(fā)引擎相關(guān)聯(lián)。增加更多的接口模塊，包括各自的轉(zhuǎn)發(fā)引擎，存儲(chǔ)器也相應(yīng)地?cái)U(kuò)展了。并通過流水線式的ASIC處理，動(dòng)態(tài)地構(gòu)造緩存，增加了內(nèi)存的使用率，系統(tǒng)也能夠處理大的突發(fā)數(shù)據(jù)流而不丟包。
4．先進(jìn)的隊(duì)列機(jī)制
即使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有突出性能，也會(huì)受到其所聯(lián)接網(wǎng)段上的擁擠帶來(lái)的損害。傳統(tǒng)上，通過一個(gè)端口的流量必須在只有一個(gè)輸出隊(duì)列的緩存中保存，不論它的優(yōu)先級(jí)是多大，也必須按照先進(jìn)先出的方式被處理。
當(dāng)隊(duì)列滿的時(shí)候，任何超出的部分都將被丟棄。此外，當(dāng)隊(duì)列變長(zhǎng)時(shí)，延時(shí)也增加了。這個(gè)特點(diǎn)使得在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)上運(yùn)行實(shí)時(shí)的事務(wù)處理及多媒體應(yīng)用變得非常困難。基于這種原因，許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商開發(fā)了新技術(shù)，可在一個(gè)以太網(wǎng)段上提供不同的服務(wù)級(jí)別，同時(shí)提供對(duì)延時(shí)和抖動(dòng)的控制。
這樣就引進(jìn)了每端口有不同級(jí)別隊(duì)列的機(jī)制,種隊(duì)列能更好地區(qū)分不同的流量級(jí)別，以便將網(wǎng)絡(luò)更接近地與高性能應(yīng)用匹配。像多媒體和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流這樣的數(shù)據(jù)包被放進(jìn)高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。
使用加權(quán)公平排隊(duì)算法，可以更頻繁地處理高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，但又不會(huì)置低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列于不顧。傳統(tǒng)應(yīng)用的用戶不會(huì)察覺到響應(yīng)時(shí)間和吞吐量的變化，而那些使用緊急應(yīng)用的用戶則可得到及時(shí)的響應(yīng)。
5．自動(dòng)流量分類
有些數(shù)據(jù)流比其它數(shù)據(jù)流更重要。使用自動(dòng)流量分類，第三層交換機(jī)可以指示數(shù)據(jù)包流水線區(qū)分用戶指定的數(shù)據(jù)流，從而實(shí)現(xiàn)低延時(shí)、高優(yōu)先級(jí)傳輸及避免擁塞。
6．智能許可權(quán)控制
第三層交換機(jī)提供多種安全機(jī)制，并使用流量分類器，管理員可以限制任何被識(shí)別的數(shù)據(jù)流，包括限制對(duì)服務(wù)器的訪問及排除無(wú)用的協(xié)議廣播。這一點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域里的突破性進(jìn)展，即提供線速防火墻。
7． 動(dòng)態(tài)流量監(jiān)督
流量的分類、優(yōu)先化處理以及資源保留使企業(yè)網(wǎng)和Intranet管理員能將精力集中在更重要的事情上,即傳統(tǒng)的和下一代的應(yīng)用。但有一個(gè)事情還需要去做，那就是流量監(jiān)督。流量監(jiān)督不太算是一個(gè)策略機(jī)制，因?yàn)樗鼘?shí)際上是一個(gè)保護(hù)機(jī)制。
它監(jiān)視流量和網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，并對(duì)這些情況作出動(dòng)態(tài)的響應(yīng)，以保證所有的網(wǎng)絡(luò)元素（終端用戶和網(wǎng)絡(luò)本身）都置于控制之下并能最佳運(yùn)行。為了在擁塞的局域網(wǎng)上進(jìn)行優(yōu)先化處理，許多第三層交換機(jī)使用了IEEE 802.1p的服務(wù)級(jí)別。
為了避免擁塞，高性能第三層交換機(jī)甚至采用了更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)地監(jiān)視輸出隊(duì)列的大小，以便發(fā)現(xiàn)一個(gè)端口是否將變得擁擠。通過控制隊(duì)列的大小和擁塞，網(wǎng)絡(luò)可以維持對(duì)延時(shí)敏感的數(shù)據(jù)流所需的極限。
8．可擴(kuò)展的RMON實(shí)現(xiàn)
對(duì)RMON的支持已經(jīng)成為進(jìn)行主動(dòng)和廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理一個(gè)不可缺少的組成部分。RFC 1757定義的MIB含有物理層和MAC層的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，RFC 2021定義的RMON 2將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的采集擴(kuò)展至網(wǎng)絡(luò)層以上。
9．向量處理技術(shù)
向量處理技術(shù)用來(lái)加速數(shù)據(jù)幀的處理速度。第三層交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)不僅在第二層之上增加了第三層的控制能力，而且還增加了多方位的多種向量控制，從而極大加強(qiáng)了向量處理功能。第三層交換機(jī)的向量處理有眾多的優(yōu)點(diǎn)：
◆快速的幀處理速度。由于有了基于 ASIC的數(shù)據(jù)包分類、轉(zhuǎn)發(fā)和解釋技術(shù)，由軟件進(jìn)行幀解碼的工作被降至最低的程度，與純軟件的設(shè)計(jì)相比，這種方法可以獲得高得多的性能。
◆具有高度適應(yīng)性的功能控制。向量處理與可編程的ASIC相配合工作，從而能夠以最小的開銷支持未來(lái)的新標(biāo)準(zhǔn)。例如，對(duì) IPv6的支持已經(jīng)是向量邏輯的一部分。
◆增強(qiáng)的管理功能。多方位的向量處理還包括內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)管理代理及RMON等。
10．多RISC處理機(jī)
在高可靠性的交換機(jī)中，一個(gè)專門的高性能 RISC處理機(jī)是絕對(duì)需要的。事實(shí)上，幀處理機(jī)(FP)與向量邏輯的結(jié)合所提供的性能是無(wú)與倫比的。一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用處理機(jī)（AP）可輔助FP。象FP一樣，AP也是一個(gè)高性能的 RISC處理機(jī)。
AP控制除幀轉(zhuǎn)發(fā)以外的所有操作：高層的橋接和路由，如生成樹和 OSPF協(xié)議，以及SNMP操作和 HTTP操作等。使用AP和FP的好處是顯而易見的，因?yàn)楣芾砗陀?jì)算方面的工作不影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)高吞吐量和低延時(shí)。
通過以上的技術(shù)分析，我們不難看出，高性能、安全性、易用性、可管理性、可堆疊性、服務(wù)質(zhì)量及容錯(cuò)性是當(dāng)前交換機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)。隨著視頻會(huì)議、實(shí)時(shí)組播、網(wǎng)絡(luò)電話、程控交換及自動(dòng)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)等表明多媒體時(shí)代到來(lái)的新一代應(yīng)用的出現(xiàn)。
交換技術(shù)該向何處發(fā)展呢？有一點(diǎn)可以肯定的是，高帶寬、安全性、服務(wù)質(zhì)量及智能化應(yīng)該是新一代交換機(jī)所應(yīng)追求的技術(shù)方向。不過，值得一提的是，現(xiàn)在已經(jīng)有廠家正朝著交換機(jī)分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方向邁進(jìn)。
【編輯推薦】
