L2L3交换的应用和发展.docVIP

L2/L3交换的应用和发展在当前电信和网络技术领域非常活跃。根据OSI分层，L2对应数据链路层，L3对应网络层。本文主要针对对应第二层的以太网协议和对应第三层的IP协议的交换和路由技术进行论述。 　　 一、 L2交换的应用和发展 　　1．L2交换原理和应用 　　交换的概念最早出现在L2层面。以太网交换机相当于多端口高密度网桥，所有端口位于一个L2广播域，每个独立的端口是一个L2冲突域。接入交换机中的所有主机，在开机后相互通信之初，会采用广播方式（如DHCP Discover广播包），寻找网段内的DHCP服务器，进行参数自动配置。此时交换机通过对进入端口的以太网广播帧的源MAC地址的自动学习功能，获得MAC地址与交换机端口的对应关系，从而在下次进入交换机的以太网帧中，读取目的MAC地址，查找对应的端口，进行交换。所有的步骤都在第二层进行，交换机不打开第三层，因此可以通过硬件实现，交换的速度很快。 　　早期的以太网交换采用半双工方式，必须启用CSMA/CD（Carrier sense multi access/collision detect）冲突检测机制。为了避免两台主机同时侦听网络得知没有流量而同时发送数据导致在中途产生碰撞，可以对以太网传输距离进行了限制。在一个冲突域里的往返传输时长（Round-trip time）绝对不能超过512比特的传输时长。由于100Mbit/s以太网的每比特传输时间为0.01ms，FE网络的最大RTT只有5.12ms，因此可计算出基于CAT5的UTP对绞线传输距离大致为100m，可以组建一个最大直径205米的局域网络。同理，10Mbit/s以太网，在不考虑线路衰耗等电气特性情况下，理论最大直径为2050m。对于FE网络而言，可实现在一个楼层、相邻几个机房或公司的几间办公室之间组网。因此L2交换应用最多的地方为局域网交换，顾名思义是在一个较小的范围内。这样的应用方式中，用户通常采用运行Windows网络操作系统的PC主机，建立对等模式或域模式Windows局域网，建立本系统内部的文件服务器、打印服务器以及Email Server、Web Server和Database Server。每台主机一般采用DHCP方式进行自动配置。 　　目前的以太网技术普遍采用全双工模式，不再受CSMA/CD机制的限制，理论上传输距离可以无限远，如采用光接口技术，利用大功率光接口和光纤的低衰耗特性，将FE、GE接口的传输距离延伸至几公里甚至几十公里。 　　除了局域网应用外，许多校园网也采用L2交换网络组建。由于L2交换是基于硬件的桥接，在交换中，以太网帧的转发是由ASIC芯片处理的，可以提供比传统的L2网桥或L3路由器更高的处理性能，如更高的包转发率和更低的转发时延。因此L2以太网交换广泛应用在ISP 的POP节点构成上，也广泛应用在IDC的网络结构中，提供吉比特路由器之间的高速数据链路。