第三層交換技術還是比較常用的，于是我研究了一下第三層交換技術及其實際應用，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。眾所周知，為了滿足日益增長的用戶需求以及適應網絡深化應用帶來的挑戰，在過去的20多年里，信息網絡在速度和網段這兩個技術方向的發展日新月異。

在網絡速度方面，給用戶提供了更高的帶寬：局域網的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s乃至更高，目前千兆以太網技術已得到普遍應用。同時FDDI和ATM技術給用戶為提高網絡速度提供了更多的選擇。在網段方面也有了質的突破：已從早期共享介質的局域網發展到目前的交換式局域網。交換式局域網技術使專用的帶寬為用戶所獨享，極大的提高了局域網傳輸的效率。可以說，在網絡系統集成的技術中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術方面已得到令人滿意的答案。

但是，作為網絡核心、起到網間互連作用的路由器技術卻沒有質的突破。傳統的路由器基于軟件，協議復雜，與局域網速度相比，數據傳輸的效率較低。但同時它又作為網段(子網，虛擬網)互連的樞紐，這就使傳統的路由器技術面臨嚴峻的挑戰。隨著Internet/Intranet的迅猛發展和B/S(瀏覽器/服務器)計算模式的廣泛應用，跨地域、跨網絡的業務急劇增長，網絡運營商和用戶都深深感受到了傳統的路由器在網絡中的瓶頸效應，改進傳統的路由技術迫在眉睫。在這種情況下，一種新的路由技術應運而生，這就是第三層交換技術。

第三層交換技術的原理及發展

網絡技術隨著用戶應用和需求在不斷的進化和演變。80年代初期，第一代局域網技術開始應用于企業內部組網時，主要局限于主機連接、文件和打印共享，多個用戶共享10Mbit/s信道已能滿足要求。但隨著網絡規模的日益擴大，網上用戶越來越多，特別是用戶的應用已轉向客戶/服務器、大流量的應用、IntranetWeb訪問和實時音像服務時，舊的網絡系統就不能勝任，其表現在：HUB是基于共享介質的通信設備，它是一種第一層設備；用戶數據的碰撞檢測和出錯重發過程使傳輸的效率大大降低；橋可起到網段微化、減小碰撞域從而優化局域網性能的目的，它是一種第二層設備，可識別MAC地址，可以作到局域網間信息的智能轉發，但它是對高層(第三層以上)協議透明的設備，不能有效的阻止廣播風暴；路由器在子網間互聯、安全控制、廣播風暴限制等方面起了關鍵的作用，但其復雜的算法、較低的數據吞吐量使其成為網絡的瓶頸。意識到以上問題，人們從HUB和橋這些直接面向用戶、可獨立形成局域網的基礎設備入手，對網絡技術進行了革命，其中最大的變革就是在新一代的網絡系統集成中，用局域網交換機替代HUB，以提高網絡的性能。

90年代初的網絡系統的集成模式中，大量引入局域網交換機。局域網交換機是一種第二層網絡設備，它可理解的第二層如MAC地址等。交換機在操作過程中不斷的收集資料去建立它本身的地址表，這個表相當簡單，主要標明某個MAC地址是在哪個端口上被發現的，所以當交換機接收到一個數據封包時，它會檢查該封包的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以決定從哪個端口發送出去。而不是象HUB那樣，任何一個發方數據都會出現在HUB的所有端口上(不管是否為你所需)。

局域網交換機的引入，使得網絡站點間可獨享帶寬，消除了無謂的碰撞檢測和出錯重發，提高了傳輸效率，在交換機中可并行的維護幾個獨立的、互不影響的通信進程。在交換網絡環境下，用戶信息只在源節點與目的節點之間進行傳送，其他節點是不可見的。但有一點例外，當某一節點在網上發送廣播或多目廣播時，或某一節點發送了一個交換機不認識的MAC地址封包時，交換機上的所有節點都將收到這一廣播信息。整個交換環境構成一個大的廣播域。人們用一個新的名詞FlatNetwork來形容這種環境：多個交換機互連(堆疊)形成了一個大的局域網，但不能有效的劃分子網，這就使網絡的效率大打折扣。交換機的速度比路由器快的多，而且價格也便宜的多。不過第二層交換也暴露出弱點：對廣播風暴、異種網絡互連、安全性控制等不能有效的解決。為解決這些矛盾，人們又發明了建立在交換機上的虛擬網技術。

事實上一個虛擬網就是一個廣播域。為了避免在大型交換機上進行的廣播所引起的廣播風暴，可將其進一步劃分為多個虛擬網。在一個虛擬網內，由一個工作站發出的信息只能發送到具有相同虛擬網號的其他站點，其它虛擬網的成員收不到這些信息或廣播幀。采用虛擬網有如下優勢：

控制網絡上的廣播風暴；
(2)增加網絡的安全性；
(3)集中化的管理控制。

這就是在局域網交換機上采用虛擬網技術的初衷，也確實解決了一些問題。但這種技術也引發出一些新的問題：隨著應用的升級，網絡規劃/實施者可根據情況在交換式局域網環境下將用戶劃分在不同虛擬網上。但是虛擬網之間通信是不允許的，這也包括地址解析(ARP)封包。要想通信就需要用路由器橋接這些虛擬網。這就是虛擬網的問題：不用路由器是嫌它慢，用交換機速度快但不能解決廣播風暴問題，在交換機中采用虛擬網技術可以解決廣播風暴問題，但又必須放置路由器來實現虛擬網之間的互通，進而形成了一個不可逾越的怪圈。在這種網絡系統集成模式中，路由器是核心。路由器所起的作用是：

網段微化；
(2)網絡擁塞的控制；
(3)網絡的安全控制；
(4)子網(虛擬網)間互連。

采用路由器作為網絡的核心所產生的問題是增加了3層路由選擇的時間，數據的傳輸效率低，增加、移動和改變節點的復雜性有增無減。路由器價格昂貴、結構復雜，增加子網/虛擬網的互連意味著要增加路由器端口，投資也增大。

第三層交換技術原理

從應用上來看，Internet和Intranet的迅猛發展，跨網絡、跨地域的B/S計算模式得到廣泛的應用，這一切對路由器提出更高的要求。而路由器的高費用、低性能使其成為網絡的瓶頸。但由于網絡間互連的需求，它又是不可缺少的并處于網絡的核心位置。可以說，當網絡技術發展到這個地步時，網絡的核心？路由器技術的革新已刻不容緩，現實世界的應用為路由器技術提出了嚴峻的挑戰。在這種情況下，提出了第三層交換技術。