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解析第三层交换技术 |
来源： 发布日期：2006-12-6 17:37:45 浏览数： |
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报文到报文处理方法的一个显著特征是其能够适应路由的拓扑变化。通过运行标准协议并维护路由表，报文到报文交换设备可动态地重新路由报文，绕过网络故障点和拥塞点而无需等待高层的协议检测报文丢失。流交换方法没有这些特征，因为后续报文走捷径而无需第三层处理，这样，它就不能识别标准协议对路由表的改变。因此，流交换方法可能需要另外的协议取得拓扑变化或拥塞信息，以便到达交换系统正确的地方。
2.1报文到报文交换技术原理及实现方法
报文到报文交换遵循这样一个数据流过程：报文进入系统中OSI参考模型的第一层，即物理接口，然后在第二层接受目的MAC检查，若在第二层能交换则进行二层交换，否则进入到第三层，即网络层。在第三层，报文要经过路径确定、地址解析及某些特殊服务。处理完毕后报文已更新，确定合适的输出端口后，报文通过第一层传送到物理介质上。传统路由器是一种典型的符合第三层报文到报文交换技术的设备，它的完全基于软件的工作机制所产生的固有缺陷已被现代基于硬件的第三层交换设备所克服。
目前各个厂商所提供的第三层交换设备在体系结构上几乎具有相同的硬件结构。
中央硅交换阵列通过CPU接口总线连接CPU模块，通过I/O接口总线连接I/O接口模块，是设备各端口流量汇聚和交换的集中点，由它提供设备各进出端口的并行交换路径，所有跨I/O接口模块的数据流都要通过硅交换阵列进行转发。每个I/O接口模块包含一个或多个转发引擎，其上的ASIC完成所有的报文操作，包括路由查找、报文分类、第三层转发和业务流决策，这一将报文转发分布于每一个I/O端口的ASIC的方法是第三层交换设备能够线速路由的关键部分。CPU模块主要完成设备的背景操作，如运行与路由处理相关的各种路由协议、创建和维护路由表、系统配置等，并把路由表信息导入每一个I/O接口模块分布式转发引擎的ASIC中。这样，各接口模块的分布式转发引擎ASIC直接根据路由表做出报文的转发策略，无需像传统路由器那样所有报文必须经过CPU的处理。
2.2流交换技术原理及实现方法
在流交换中，第一个报文被分析以确定其是否标识一个“流”或者一组具有相同源地址或目的地址的报文。流交换节省了检查每一个报文要花费的处理时间。同一流中的后续报文被交换到基于第二层的目的地址。流交换需要两个技巧，第一个技巧是要识别第一个报文的哪一个特征标识一个流，这个流可以使其余报文走捷径，即第二层路径。第二个技巧是，一旦建立穿过网络的路径，就让流足够长以便利用捷径的优点。怎样检测流、识别属于特定流的报文以及建立通过网络的流通路随实现机制的变化而不同。目前出现了多种流交换技术，如3Com公司的快速IP、由Cisco提交给IETF的多协议标记交换（MPLS）、ATM论坛的多协议（MPOA）以及Ipsilon公司的IP交换。我们可将其划分成两个主要类型：端系统驱动流交换和网络中心式流交换。限于篇幅，现只简单介绍3Com公司的快速IP工作原理。
3Com公司的快速IP属于端系统驱动流交换技术，其工作原理基于NHRP标准（草案）。源端主机发送一个快速IP连接请求，该请求就像数据报文一样被路由穿过网络，如果目的端主机也运行快速IP，则它发送一个包含其MAC地址的NHRP应答报文给源端主机，如果源端主机和目的端主机存在二层交换通路，当NHRP应答报文到达源端主机时将在经过的交换机中建立目的端主机MAC地址和端口的映射表，随后源端主机可根据目的端主机MAC地址直接通过交换机二层通路交换数据报文，不再经过路由器；如果两端主机之间没有交换路径而无NHRP应答返回，则报文如前进行路由。
快速IP软件主要运行在源、目的端主机的网络接口卡（NIC）的驱动程序之上。它与主机的IP协议栈和NIC驱动程序接口，以协调NHRP交换。总之，快速IP试图改善在交换网络上完成路由的转发性能，但它没有潜在的灵活性，也不能通过报文过滤提供任何安全保障，而且需要在参与快速IP交换的主机上安装NHRP协议软件。实际上增加了设备的维护工作量。 |
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