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三层交换机在校园网和城域教育网中的应用和意义

2021年08月18日 11:19丰润达科技点击量:135

  随着网络技术的发展,“第三层交换机”这个词汇在业界已经比较流行了,在大中型网络中,已经有了很多千兆第三层交换机、甚至是万兆第三层交换机的核心网络。那么,对于三层交换机你又了解多少呢?
 
  简而言之,三层交换就是使用三层交换技术实现VLAN间的通信,即:三层交换=二层交换+三层转发。
 
  三层交换工作原理
 
  1、当三层设备接收到一个数据帧,会拆除原数据帧,重新封装新的源MAC地址和目标MAC地址,并且因为帧头部的信息发生变化,最后的帧校验CRC也应当随之改变。
 
  2、在这个流中的多个数据包,其中只有第一个数据包是由三层交换机的三层引擎来处理的,处理的方式是软件方式,与路由器相同,三层引擎获取了新的2层封装信息后路由这个数据包。

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S5700-48G-4TF 千兆三层管理型交换机

 
  3、在第一个数据包转发完成后,在硬件中创建一个MLS条目,用于后续的数据包由硬件执行的重新封装和快速转发。2层数据帧会被重新封装为需要转发的下一个网段的帧格式。这就是MLS“一次路由,多次交换"的原理。
 
  4、基于CEF (一种基于拓扑转发的模型)的MLS, 其关键是两张转发信息表,转发信息库(FIB) 与路由表一一对应,是路由表的一个镜像。路由表更新时,FIB随之变化,其中FIB包含邻接主机的IP地址与VLANID的对应关系。而邻接关系表包含邻接主机和交换机MAC地址的对应关系用来提供二层重写信息。
 
  5、基于CEF的MLS转发过程,即发送单播数据包,通过查找FIB和邻接关系表,重新封装数据帧,从相应端口进行转发。

三层交换机在校园网和城域教育网中的应用和意义

S5700-24F-8G-4TF 千兆三层管理型交换机

 
  使用三层交换机优势
 
  除了优秀的性能之外,三层交换机还具有一些传统的二层交换机没有的特性,这些特性可以给校园网和城域教育网的建设带来许多好处。
 
  1、高可扩充性
 
  三层交换机在连接多个子网时,子网只是与第三层交换模块建立逻辑连接,不像传统外接路由器那样需要增加端口,从而保护了用户对校园网、城域教育网的投资。并满足学校3-5年网络应用快速增长的需要。
 
  2、高性价比
 
  三层交换机具有连接大型网络的能力,功能基本上可以取代某些传统路由器,但是价格却接近二层交换机。现在一台千兆三层交换机的价格只有几千元,与高端的二层交换机的价格差不多。

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PS2024G 千兆三层管理型交换机

 
  3、内置安全机制
 
  三层交换机可以与普通路由器一样,具有访问列表的功能,可以实现不同VLAN间的单向或双向通讯。如果在访问列表中进行设置,可以限制用户访问特定的IP地址,这样学校就可以禁止学生访问不健康的站点。
 
  访问列表不仅可以用于禁止内部用户访问某些站点,也可以用于防止校园网、城域教育网外部的非法用户访问校园网、城域教育网内部的网络资源,从而提高网络的安全。
 
  4、适合多媒体传输
 
  教育网经常需要传输多媒体信息,这是教育网的一个特色。三层交换机具有QoS(服务质量)的控制功能,可以给不同的应用程序分配不同的带宽。
 
  例如,在校园网、城域教育网中传输视频流时,就可以专门为视频传输预留一定量的专用带宽,相当于在网络中开辟了专用通道,其他的应用程序不能占用这些预留的带宽,因此能够保证视频流传输的稳定性。而普通的二层交换机就没有这种特性,因此在传输视频数据时,就会出现视频忽快忽慢的抖动现象。

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S5700-48GP-4TF 千兆三层管理型POE交换机

 
  另外,视频点播(VOD)也是教育网中经常使用的业务。但是由于有些视频点播系统使用广播来传输,而广播包是不能实现跨网段的,这样VOD就不能实现跨网段进行;如果采用单播形式实现VOD,虽然可以实现跨网段,但是支持的同时连接数就非常少,一般几十个连接就占用了全部带宽。而三层交换机具有组播功能,VOD的数据包以组播的形式发向各个子网,既实现了跨网段传输,又保证了VOD的性能。
 
  5、计费功能
 
  在高校校园网及有些地区的城域教育网中,很可能有计费的需求,因为三层交换机可以识别数据包中的IP地址信息,因此可以统计网络中计算机的数据流量,可以按流量计费,也可以统计计算机连接在网络上的时间,按时间进行计费。而普通的二层交换机就难以同时做到这两点。
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