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浅谈网络交换技术及发展趋势

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论文导读：为了得到传输层到应用层进行管理的网络技术，从而推动了第7层交换技术的发展，只有解决好第7层交换技术的发展问题才能完成真正的互联网智能化。第2层交换技术可以识别数据帧中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的一个MAC地址表中。第3层交换技术是现在主流的网络交换技术，它已经成为构建多业务融合网络的主要力量。第7层交换技术的数据包的传送不仅仅依据MAC地址或目标IP地址以及TCP/UDP端口来分发数据，而是可以根据内容（表示/应用层）进行分发数据。ASON（AutomaticallySwitchedOpticalNetwork）：自动交换光网络结构的核心特点就是支持电子交换设备动态的向光网络申请带宽资源，可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自主的去建立或者拆除光通道，而不需要人工干预。

关键词：交换技术，第2层交换技术，第3层交换技术，第7层交换技术，光交换技术，ASON

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一、现阶段交换技术介绍

在现代网络应用主要集中在网络层（第3层交换）的集成和开发，但随着带宽资源的利用，从而对互联网上的应用、内容进行管理，日益成为服务提供商关注的焦点。为了得到传输层到应用层进行管理的网络技术，从而推动了第7层交换技术的发展，只有解决好第7层交换技术的发展问题才能完成真正的互联网智能化。

(一)第2层交换技术

第2层交换技术可以识别数据帧中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的一个MAC地址表中。广义上的第2层交换技术表示任何数据的转发都称之为交换，狭义上仅包括数据在数据链路层的转发。

第2层的交换机对于路由器和主机是“透明的”，主要遵从802.1d标准。该标准规定交换机通过观察每个端口的数据帧获得源MAC地址，交换机在内部的高速缓存中建立MAC地址与端口的映射表。当交换机接受的数据帧的目的地址在该映射表中被查到，交换机便将该数据帧送往对应的端口。如果它查不到，便将该数据帧广播到该端口所属虚拟局域网（VLAN）的所有端口，如果有回应数据包，交换机便将在映射表中增加新的对应关系。当交换机初次加入网络中时，由于映射表是空的，所以，所有的数据帧将发往虚拟局域网内的全部端口直到交换机“学习”到各个MAC地址为止。

总之，第2层交换技术在交换式局域网得到了很好的应用，由于其带宽为客户所独享，所以她为提高局域网效率做出了重大贡献。但是由于现如今Internet的不断发展使得第2层交换技术受到了限制。

(二)第3层交换技术

第3层交换技术是现在主流的网络交换技术，它已经成为构建多业务融合网络的主要力量。在大规模局域网中，为了减少广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分为多个小局域网，这样必然导致不同子网之间的大量互访，而如果在网络中只是单纯使用第2层交换技术，则无法实现子网间的互访问题，而第3层交换技术成功解决了广播域问题。免费。

第3层交换机在硬件上将与路由器有关的硬件模块集成到原有的第2层交换机的高速背板/总线上，使用该种方式后可以实现路由间的高速数据交换，在软件方面第3层交换机有了很大的改进：

1.数据封包转发：通过已有的硬件集成实现IP/IPX封包转发工作，大大提高了封包转发速度。

2.数据接收软件：路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。假设两个使用IP协议的站点通过第三层交换机进行通信的过程，发送站点A在开始发送时，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）来确定目的站的MAC地址。发送站把自己的IP地址与目的站的IP地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定目的站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，A广播一个ARP请求，B返回其MAC地址，A得到目的站点B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第2层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。免费。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站C通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP（地址解析）封包，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置。这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。所以当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的站B的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址；否则第三层交换模块根据路由信息向目的站广播一个ARP请求，目的站C得到此ARP请求后向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送站A.以后，当再进行A与C之间数据包转发时