三层交换技术.ppt

前 言 课程目标 通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点： IP地址寻址原理 三层交换的用途 交换机硬件架构 三层交换实现原理 提纲 IP地址寻址原理 三层交换技术概述 交换机硬件架构 三层交换实现原理 传统路由器存在的意义 第二层与第三层封装比较 提纲 IP地址寻址原理 三层交换技术概述 交换机硬件架构 三层交换实现原理 传统路由器存在的意义 二层交换网络——广播网络 传统的二层交换网络，整个网络就是一个广播域，当网络规模增大的时候，网络广播严重，效率下降，不利于管理。 VLAN 隔离二层广播域 VLAN隔离了二层广播域，也就严格地隔离了各个VLAN之间的任何流量，分属于不同VLAN的用户不能互相通信。 VLAN间通信 不同VLAN之间的流量不能直接跨越VLAN的边界，需要使用路由，通过路由将报文从一个VLAN转发到另外一个VLAN。 每个VLAN一个物理链路 在二层交换机上配置VLAN，每一个VLAN使用一条独占的物理链路连接到同一路由器的不同接口。 Trunk Link 在二层交换机和路由器上配置它们之间相连的端口使用Trunk link，使多个VLAN共享同一物理链路连接到同一路由器。 交换和路由的集成 二层交换机和路由器在功能上的集成产生了三层交换机，三层交换机在功能上实现了VLAN的划分、VLAN内部的二层交换和VLAN间路由的功能。 三层交换技术的定义 交换机将维护一张至少包括“目的IP地址，下一跳MAC地址”在内的硬件转发表 由于“IP地址”属于OSI网络参考模型中的第三层—网络层的地址，所以称为三层交换技术。 提纲 IP地址寻址原理 三层交换技术概述 交换机硬件架构 三层交换实现原理 传统路由器存在的意义 模块化3层交换机管理板架构 模块化3层交换机线卡架构 提纲 IP地址寻址原理 三层交换技术概述 交换机硬件架构 三层交换实现原理 传统路由器存在的意义 单播数据包的重写 传统的三层路由技术 传统三层路由技术对每个报文进行处理，并基于第三层地址信息转发报文。这一方法称为逐包转发。 基于流的三层交换技术 根据数据流的首报文转发建立新的快速转发路径，同一数据流的后续报文按照此转发路径进行转发的方法称之为流交换（FS）。 最长匹配的三层交换技术 最长匹配的三层交换技术，所有报文的转发都通过硬件的快速匹配完成转发。 三层交换技术的代表 技术1：一次路由、多次交换 基于流的交换技术 三层交换技术的代表 技术2：最长前缀匹配硬件三层交换（LPM：Longest Prefix Matching ） 三层交换技术的代表 技术3：最长前缀匹配硬件三层交换的优化（LPM+HDR） 主机直接路由（HDR：Host direct Route）用于解决CPU参与“一次路由”的不足。主机直接路由（HDR）支持三层设备在最长匹配硬件转发中的下一跳节点和数据转发出口运行ARP协议时把对应的MAC地址直接下载到硬件转发表 表查询结构－CAM表 匹配值提供0和1 需要精确匹配 提供高速查找 表查询结构－TCAM表 只匹配重要的值（并非全部） 三进制操作，匹配值提供0、1或X 表结构分为“mask”和“patterns”两部分，提供最长匹配原则 提纲 IP地址寻址原理 三层交换技术概述 交换机硬件架构 三层交换实现原理 传统路由器存在的意义 传统型路由器存在的意义 用于与WAN连接 支持复杂的路由协议 保证网络安全 支持除TCP/IP以外的网络架构 课程回顾 详细分析了IP地址寻址原理 分析了3层交换技术产生的原因 介绍了二层与三层交换机的硬件架构 详细讲述了三层交换实现原理 介绍了传统路由器存在的意义 谢谢大家！ 第二层以太网数据帧的格式： Preamble: 48 bits (6 bytes) 同步信息 SFD: （1 bytes）帧首定界符 Destination: (6 bytes) 目的MAC地址 Source: (6 bytes) 源MAC地址 Type: (2 bytes) 指定数据域的类型 Data: （ 48-1500 bytes）高层数据 CRC: （4 bytes）错误冗余校验 第三层IP数据包的格式： 这里给出了IP协议头部的一个结构。 版本：4——IPv4 首部长度：单位为4字节，最大60字节 TOS：IP优先级字段 总长度：单位字节，最大65535字节 标识：IP报文标识字段 标志：占3比特，只用到低位的两个比特 MF（More Fragment） MF=1，后面还有分片的数据包 MF=0，分片数据包的最后一个 DF（Dont Fragment）