第4章：局域网L3与L4交换技术解析.ppt

L3以太网交换机和路由器均可以实现LAN互联和L3包转发，同时都可以完成路由协议、广播/组播、安全和管理策略等一般路由器的基本功能。但主要差别？ * 第4章、局域网L3/L4交换技术 4.2 L3交换基本工作原理 4.3 局域网L3交换技术 4.1 L3交换发展背景 4.4 L4交换技术 第4章：重点与难点 重点理解和掌握： 1、L3交换要的目标 2、L3交换实现的基本方法 3、LAN L3交换的NetFlow、 FastIP 技术 主要了解： 1、L3交换发展背景 2、FastIP的NHRP协议 3、L3、L4交换的应用 LAN3 LAN1 LAN2 LAN4 路由器 路由器 路由器 B Unix Win 4.1 以太网L3交换发展背景 4.1.1 LAN间路由问题和面临挑战 LANi 90年代中期，LAN快速发展（用户、网络规模、二层交换高速化），同时Internet/Intranet的迅猛发展和B/S计算模式的广泛应用，跨网络的业务急增，但LAN互连设备—路由器却没有质突破，其转发能力提出了挑战。 出现L3的背景? 1、路由器是无连接的、转发并遗忘的设备，所以对每个IP包都要进行不断的“拆/封”过程，即使同源/同目的地的IP包也要进行重复的“拆/封” 处理；以致路由器“吞吐量”的有很大限制，在高速LAN（10M、100M、1G）前面，相比路由器转发瓶径效应逐渐明显。 2、路由器路由算法和其它的“复杂处理和强大功能”传统主要由软件完成的，当路由器输入的流量超过其吞吐能力时，将导致内部拥塞或缓存溢出，IP包被延误或丢弃。 什么线速和线速处理能力？ 为了解决以太网的广播域问题，LAN/VLAN通过路由器隔离和转发；经过路由器IP包都要通过拆包/查看、确定路由、安全检查、流量处理、封装后再发送过程。 （传统）路由器昂贵，复杂，速度慢，易成为网络瓶颈。 3、路由器复杂性不仅带来网络管理的负担，网络结构/网络设备变化（增、减、移动或其他变化），路由器重新配置十分复杂；而且使设备昂贵。 所以，当以太网交换（解决带宽和覆盖范围）的发展以后，如何在以太网LAN间实现广播域分割和转发的路由器也能相应的提速，如何构造高速IP核心骨干网成为关注的大事。 1997年提出（出现）了结合路由和交换的优点的解决方案——局域网L3交换。L3交换设备是第三层路由功能的第二层交换机有机结合，并不是简单的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。 构造高速IP网涉及两个方面：1、圆区网、城域网中LAN的第三层IP转发问题（局域网L3交换；2、广域核心IP网的路由处理问题（广域网L3交换，路由交换） 。 什么是L3路由和L3交换？ 通常由传统软件为主实现的IP包转发称为路由，而采用硬件交换或类似技术IP转发提速处理，通称为L3交换。 广域网L3交换和局域网L3交换在实现思想上有一定不同，但也有一定相同性如硬件交换处理等。 4.1.2 局域网L3交换目标 3、LAN间对L3数据包（IP分组）流量能够提供线速（或接近线速）的交换。 4、对园区网和局域网L3处理必须考虑如何与已有的WAN的IP传输进行无缝连接。 5、同时提供和目前以太网交换机产品的相近价格。目前主要在以太网交换机上增加相应L3模块功能。 2、必须实现传统路由器的基本功能，如IP路由转发、路由协议、广播/组播、安全和管理策略等。 1、主要完成园区网和局域网的内部IP转发问题（如LAN、VLAN间），而不是广域IP转发。 方法1、要解决线速交换，采用类似ATM交换机制，直接解决不同长度IP数据分组交换，采用ASIC硬件处理路由转发，实现线速抓转发能力，以及流量控制、管理、服务质量等功能。 路由器有关的第三层路由硬件模块插接在高速背板/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的交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制； 如3COM公司FIRE的交换机，BayG公司的IP Routing Switch交换机。 4.1.3 局域网L3实现基本思想 方法2： 优化L3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）； 采用L2、L3灵活混合处理，实现快速IP转发；如第3层路由一次，然后在二层端到端交换，即“一次路由、随后交换”策略； 相关的产品主要有3COM公司的FastIP,Cabletron公司虚拟快速安全网络（Secure Fast Virtual Network Architecture), Cascade公司的IP导航（IP Navigator） 4.1.4 L3交换的实现 1、基于原有设备和系统的优化、升级改造。即在已有的以太网交换机和路由器设备上，配置新的硬件或更换部分部件，部署新的软件，实现分组数据流传输效率的大