网络应用技术 第5讲:三层交换机组网 许成刚 信息管理与信息系统教硏室
网络应用技术 第5讲：三层交换机组网 许成刚 信息管理与信息系统教研室 1
本章教学计划 口三层交换机的工作原理 口三层交换机通信过程举例
本章教学计划 三层交换机的工作原理 三层交换机通信过程举例 2
口认识三层交换机
3 认识三层交换机
认识三层交换机 口为什么使用三层交换机? ■由于应用需求或者地域管理等因素,一个园区网络通常需要划分成 多个小的局域网,从而实现广播包隔离,这就使得ⅥAN技术在园 区网建设中得以大量应用。 ■普通的二层交换机只能实现同—ⅥLAN内部主机的互相访问,而不 同ⅥLAN间的通信则要通过第三层路由功能来完成转发
为什么使用三层交换机？ ◼由于应用需求或者地域管理等因素，一个园区网络通常需要划分成 多个小的局域网，从而实现广播包隔离，这就使得VLAN技术在园 区网建设中得以大量应用。 ◼普通的二层交换机只能实现同一VLAN内部主机的互相访问，而不 同VLAN间的通信则要通过第三层路由功能来完成转发。 4 认识三层交换机
认识三层交换机 口为什么使用三层交换机? ■三层交换机又叫路由交换机,就是具有第三层路由功能的交换机; 三层交换机除了具有普通二层交换机的功能之外,还可以像路由器 一样实现不同子网之间的通信; ■与路由器主要通过软件方式进行路由转发不同,三层交换机在工作 中主要使用硬件芯片进行P的路由功能,因此路由过程效率大大提 高,解决了传统路由器软件路由的速度问题; ■因此,在实际应用中,通常使用路由交换机实现VLAN问的通信
为什么使用三层交换机？ ◼三层交换机又叫路由交换机，就是具有第三层路由功能的交换机； ◼三层交换机除了具有普通二层交换机的功能之外，还可以像路由器 一样实现不同子网之间的通信； ◼与路由器主要通过软件方式进行路由转发不同，三层交换机在工作 中主要使用硬件芯片进行IP的路由功能，因此路由过程效率大大提 高，解决了传统路由器软件路由的速度问题； ◼因此，在实际应用中，通常使用路由交换机实现VLAN间的通信。 5 认识三层交换机
认识三层交换机 口三层交换机的应用 ■在一些园区网中,会将三层交换机用在网络的核心层,用三层交换 机上的千兆接口或百兆接口连接不同的子网或VLAN,从而实现不 同VLAN(子网)之间的高速转发。 ■三层交换机虽然同时具有二层交换和三层路由的特性,但是三层交 换机在安全、协议支持等方面与路由器还是存在很大区别的。在结 构上,三层交换机更接近于二层交换机,只是针对三层路由进行了 专门设计。之所以称为“路由交换机”而不称为“交换路由器”, 原因就在于此
三层交换机的应用 ◼在一些园区网中，会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换 机上的千兆接口或百兆接口连接不同的子网或VLAN，从而实现不 同VLAN（子网）之间的高速转发。 ◼三层交换机虽然同时具有二层交换和三层路由的特性，但是三层交 换机在安全、协议支持等方面与路由器还是存在很大区别的。在结 构上，三层交换机更接近于二层交换机，只是针对三层路由进行了 专门设计。之所以称为“路由交换机”而不称为“交换路由器”， 原因就在于此。 6 认识三层交换机
认识三层交换机 口三层交换机的工作原理 ■三张表 ≯三层交换机通过维护三张表,来完成不同ⅥAN间的通信过程。 张“MAC地址表” 张“|P路由表” ■一张包括“目的主机|P地址、目的主机MAG地址、接口号、ⅥLAN|D” 信息在内的“三层转发表
三层交换机的工作原理 ◼三张表 ➢三层交换机通过维护三张表，来完成不同VLAN间的通信过程。 ▪ 一张“MAC地址表” ▪ 一张“IP路由表” ▪ 一张包括“目的主机IP地址、目的主机MAC地址、接口号、VLAN ID” 信息在内的“三层转发表” 7 认识三层交换机
认识三层交换机 口三层交换机的工作原理 ■硬件转发 三层交换机通常采用ASIG( Appl icat ion specific Integrated circuit, 专用集成电路)的硬件芯片来完成二、三层的转发功能。芯片内部包含 用于二层转发的MAC地址表以及用于|转发的三层转发表。因为相应的转 发操作由硬件完成,因此转发性能非常高。(路由器的路由功能主要依 靠软件进行) ≯C門U主要用于转发的控制,维护一些软件表项,包括软件路由表(即P路 由表)、软件ARP表等,并根据软件表项的转发信息来配置ASIC中的三层 硬件转发表,即三层硬件转发表项中的信息,来源于CPU维护的软件表项
三层交换机的工作原理 ◼硬件转发 ➢三层交换机通常采用ASIC（Application Specific Integrated Circuit， 专用集成电路）的硬件芯片来完成二、三层的转发功能。芯片内部包含 用于二层转发的MAC地址表以及用于IP转发的三层转发表。因为相应的转 发操作由硬件完成，因此转发性能非常高。（路由器的路由功能主要依 靠软件进行） ➢CPU主要用于转发的控制，维护一些软件表项，包括软件路由表（即IP路 由表）、软件ARP表等，并根据软件表项的转发信息来配置ASIC中的三层 硬件转发表，即三层硬件转发表项中的信息，来源于CPU维护的软件表项。 8 认识三层交换机
9 认识三层交换机 口三层交换机的工作原理 P路由表 软件转发 三层硬件转发表 三层路由模块 ASC芯片硬件转发 (高速) 三层交换机 MAC地址表(二层转发) ASC芯片硬件转发 (高速) 二层交换模块
三层交换机的工作原理 9 认识三层交换机 三层硬件转发表 IP路由表 MAC地址表（二层转发） 软件转发 ASIC芯片硬件转发 （高速） ASIC芯片硬件转发 （高速） 三层交换机 三层路由模块 二层交换模块
10 认识三层交换机 口三层交换机的工作原理 ■交换机虚拟接口 ≯交换机虚拟接口( Switch virtual Interface,简称SⅥ),多用于路由 交换机(三层),是一种三层逻辑接口,通常用于表示ⅥAN接口(注意, 不是属于某个ⅥAN的接口),只不过它是虛拟的,用于连接整个WLAN。 个SV对应一个ⅥAN,一个ⅥAN仅可以有一个SV|。当需要在ⅦLAN之间 进行路由通信,就需要起用交换机上相关ⅦAN的SⅥ接口
三层交换机的工作原理 ◼交换机虚拟接口 ➢交换机虚拟接口（Switch Virtual Interface，简称SVI），多用于路由 交换机（三层），是一种三层逻辑接口，通常用于表示VLAN接口（注意， 不是属于某个VLAN的接口），只不过它是虚拟的，用于连接整个VLAN。 ➢一个SVI对应一个VLAN， 一个VLAN仅可以有一个SVI。当需要在VLAN之间 进行路由通信，就需要起用交换机上相关VLAN的SVI接口。 10 认识三层交换机