理解本地网络:VLAN(通过交换机、路由器与三层交换机的工作原理)
广播帧会非常频繁地出现。利用TCP/IP协议栈通信时,除了前面出现的ARP外,还有可能需要发出DHCP、RIP等很多其他类型的广播信息。
ARP广播,是在需要与其他主机通信时发出的。当客户机请求DHCP服务器分配IP地址时,就必须发出DHCP的广播。而使用RIP作为路由协议时,每隔30秒路由器都会对邻近的其他路由器广播一次路由信息。RIP以外的其他路由协议使用多播传输路由信息,这也会被交换机转发(Flooding)。除了TCP/IP以外,NetBEUI、IPX和Apple Talk等协议也经常需要用到广播。
■ ARP请求:建立IP地址和MAC地址的映射关系。
■ RIP:一种路由协议。
■ DHCP:用于自动设定IP地址的协议。
■ NetBEUI:Windows下使用的网络协议。
■ IPX:Novell Netware使用的网络协议。
■ Apple Talk:苹果公司的Macintosh计算机使用的网络协议。
VLAN是广播域。通常两个广播域之间由路由器连接,广播域之间来往的数据包都是由路由器中继的。因此,VLAN间的通信也需要路由器提供中继服务,这被称作“VLAN间路由”。
在LAN内的通信,必须在数据帧头中指定通信目标的MAC地址。而为了获取MAC地址,TCP/IP协议下使用的是ARP。ARP解析MAC地址的方法,则是通过广播。也就是说,如果广播报文无法到达,那么就无从解析MAC地址,亦即无法直接通信。
汇聚链接(Trunk Link)指的是能够转发多个不同VLAN的通信的端口。汇聚链路上流通的数据帧,都被附加了用于识别分属于哪个VLAN的特殊信息。
交换机使用被称为ASIC(Application Specified Integrated Circuit)的专用硬件芯片处理数据帧的交换操作,在很多机型上都能实现以缆线速度(Wired Speed)交换。而路由器,则基本上是基于软件处理的。
三层交换机在本体内,分别设置了交换机模块和路由器模块;而内置的路由模块与交换模块相同,使用ASIC硬件处理路由。
加速VLAN间通信的手段:流(flow),只要将流最初的数据正确地路由以后,后继的数据理应也会被同样地路由,通过省略重复进行的路由操作,就可以进一步提高VLAN间路由的速度。
同一个流的第二块及以后的数据到达交换机后,直接通过查询先前保存在缓存中的信息查出“转发端口号”后就可以转发给目标端口了,仅凭交换机内部的缓存信息就足以判断应该转发给哪一个端口。
三层交换机能够提供比传统型路由器更为高速的路由处理,那么网络中还有使用路由器的必要吗?
答案是:“是”。
1、用于与WAN连接
三层交换机终究是“交换机”。也就是说,绝大多数机型只配有LAN(以太网)接口。在少数高端交换机上也有用于连接WAN的串行接口或是ATM接口,但在大多数情况下,连接WAN还是需要用到路由器。
2、保证网络安全
在三层交换机上,通过数据包过滤也能确保一定程度的网络安全。但是使用路由器所提供的各种网络安全功能,用户可以构建更为安全可靠的网络。
路由器提供的网络安全功能中,除了最基本的数据包过滤功能外,还能基于IPSec构建×××(Virtual Private Network)、利用RADIUS进行用户认证等等。
3、支持除TCP/IP以外的网络架构
尽管TCP/IP已经成为当前网络协议架构的主流,但还有不少网络利用Novell Netware下的IPX/SPX或Macintosh下的Appletalk等网络协议。三层交换机中,除了部分高端机型外基本上还只支持TCP/IP。因此,在需要使用除TCP/IP之外其他网络协议的环境下,路由器还是必不可少的。
网络的逻辑结构与物理结构
物理结构,指的是从物理层和数据链路层观察到的网络的现状,表示了网络的物理布线形态和VLAN的设定等等。
逻辑结构,则表示从网络层以上的层面观察到的网络结构。
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