局域网技术 VLAN（交换机、路由器、三层交换机）

 

 

广播帧会非常频繁地出现。利用TCP/IP协议栈通信时，除了前面出现的ARP外，还有可能需要发出DHCP、RIP等很多其他类型的广播信息。

ARP广播，是在需要与其他主机通信时发出的。当客户机请求DHCP服务器分配IP地址时，就必须发出DHCP的广播。而使用RIP作为路由协议时，每隔30秒路由器都会对邻近的其他路由器广播一次路由信息。RIP以外的其他路由协议使用多播传输路由信息，这也会被交换机转发（Flooding）。除了TCP/IP以外，NetBEUI、IPX和Apple Talk等协议也经常需要用到广播。

 

 ■ ARP请求：建立IP地址和MAC地址的映射关系。

 ■ RIP：一种路由协议。

 ■ DHCP：用于自动设定IP地址的协议。

 ■ NetBEUI：Windows下使用的网络协议。

 ■ IPX：Novell Netware使用的网络协议。

 ■ Apple Talk：苹果公司的Macintosh计算机使用的网络协议。

 

VLAN是广播域。通常两个广播域之间由路由器连接，广播域之间来往的数据包都是由路由器中继的。因此，VLAN间的通信也需要路由器提供中继服务，这被称作“VLAN间路由”。

在LAN内的通信，必须在数据帧头中指定通信目标的MAC地址。而为了获取MAC地址，TCP/IP协议下使用的是ARP。ARP解析MAC地址的方法，则是通过广播。也就是说，如果广播报文无法到达，那么就无从解析MAC地址，亦即无法直接通信。

 

汇聚链接（Trunk Link）指的是能够转发多个不同VLAN的通信的端口。汇聚链路上流通的数据帧，都被附加了用于识别分属于哪个VLAN的特殊信息。

 

交换机使用被称为ASIC（Application Specified Integrated Circuit）的专用硬件芯片处理数据帧的交换操作，在很多机型上都能实现以缆线速度（Wired Speed）交换。而路由器，则基本上是基于软件处理的。

 

三层交换机在本体内，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相同，使用ASIC硬件处理路由。

 

加速VLAN间通信的手段：流（flow），只要将流最初的数据正确地路由以后，后继的数据理应也会被同样地路由，通过省略重复进行的路由操作，就可以进一步提高VLAN间路由的速度。

同一个流的第二块及以后的数据到达交换机后，直接通过查询先前保存在缓存中的信息查出“转发端口号”后就可以转发给目标端口了，仅凭交换机内部的缓存信息就足以判断应该转发给哪一个端口。 

 

三层交换机能够提供比传统型路由器更为高速的路由处理，那么网络中还有使用路由器的必要吗？

答案是：“是”。

1、用于与WAN连接

三层交换机终究是“交换机”。也就是说，绝大多数机型只配有LAN（以太网）接口。在少数高端交换机上也有用于连接WAN的串行接口或是ATM接口，但在大多数情况下，连接WAN还是需要用到路由器。

2、保证网络安全

在三层交换机上，通过数据包过滤也能确保一定程度的网络安全。但是使用路由器所提供的各种网络安全功能，用户可以构建更为安全可靠的网络。

路由器提供的网络安全功能中，除了最基本的数据包过滤功能外，还能基于IPSec构建×××（Virtual Private Network）、利用RADIUS进行用户认证等等。 

3、支持除TCP/IP以外的网络架构

尽管TCP/IP已经成为当前网络协议架构的主流，但还有不少网络利用Novell Netware下的IPX/SPX或Macintosh下的Appletalk等网络协议。三层交换机中，除了部分高端机型外基本上还只支持TCP/IP。因此，在需要使用除TCP/IP之外其他网络协议的环境下，路由器还是必不可少的。

 

网络的逻辑结构与物理结构

物理结构，指的是从物理层和数据链路层观察到的网络的现状，表示了网络的物理布线形态和VLAN的设定等等。

逻辑结构，则表示从网络层以上的层面观察到的网络结构。

 

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