<!--第2层还是第3层?现在就来了解这一混淆的概念——交换和路由!-->
区别路由和交换技术在过去并不困难:路由器工作在OSI模型的网络层,而交换机则运行在同一模型的数据链路层。不过,目前所谓的第3层交换已经开始动摇这些很久以来的稳固规则。某些生产商就认为第3层交换机将会结束网络互连所带来的全部麻烦。尽管第3层交换机确实比传统的路由设备速度更快、价格更便宜,但埋葬路由器的时刻还没有到来。
第2层交换机通常根据以太网结点的媒体访问控制(MAC)地址做出其转发决定。如果要获得理想的网络带宽又不愿意付出太大的代价,那么交换机是一种低成本的选择,其本质就在于交换机采用了将以太网通常共享的媒质上的冲突域隔离开这一方式。
但是,一个仅仅具有第2层交换机的网络设计往往很快就会变得笨拙不堪。由于以太网共享媒质的本质使然,单一的广播风暴就可以摧毁整个网段。为了解决这个问题,此外加上一些诸如安全、多协议集成等原因,路由器就被采用了。
通常意义上的路由器,比如Cisco公司的低端2500系列或者高端的7500系列,基本上都采用了基于软件的分组转发引擎。OSI模型的第3层为这类设备提供有关信息,然后路由器即根据IP地址、AppleTalk地址或者SNA 地址这类标准做出其转发决定。正是这种灵活性给予了这些路由器以强大的功能,使得路由器可以在复杂的环境下工作并且支持多种协议。
然而,随着以太网交换机的采用,局域网速度提高了,相比起来速度较慢的路由器很快就变得力不从心,第3层交换的时代开始了。
传统路由器的灵活性与基于ASIC(特定用途集成电路:Application Specific Integrated Circuit )的IP转发引擎(由其形成了第3层交换市场)形成鲜明的对比。虽然许多厂商已经定义了所谓的第3层交换机,但其实际含义不过是“线速”的路由器。通过限制这类交换机的功能,比如仅支持IP协议,厂商就可以在ASIC中实现交换机的多数功能,这样就降低了成本并增加了带宽。这种性能上的差异非常明显,即便对最快的路由器(他们支持高达每秒百万分组的吞吐量)也是这样。某些新型的第3层交换机可以支持每秒千万分组的转发速率——但其成本则不过是非ASIC产品的十分之一。
第3层交换机虽然很便宜,但是用户并不需要拥有其全部功能(在桌面级)。此外,使用更廉价的第2层交换机在一定的规模上也更为经济。
就象路由器是广域网规模上无可置疑的君王一样,业内专家预计第3层交换机也将同样地统治局域网。理由是:流量模式变化迅速。当第2层交换机正在部署到桌面以提高网络性能的同时,不断涌现的新型应用也正在吞噬可用的带宽。传统的80/20定律——80%的流量发生在本地,20%的流量才流出子网——现在已经被否定了。多数跨子网的新流量是IP数据,这到非常适应第3层交换的模式。
第3层交换的概念是很明确和直观的,但实现第3层交换的方式则有多种选择。最简单的解决方案就是所谓“交换路由器”这类产品,比如Foundry Network公司的NetIron路由交换机等。这类设备并不运行路由协议或者建立通常的转发表而是设计为与传统路由器协同工作。新型的路由交换机附着于旧路由器,交换机从这台路由器获得其路由表。随后交换机使用这些信息承担所有旧路由器的IP分组转发工作。这一方案几乎不需要重新配置网络,而且在提高IP转发速率的同时具有低开销的特性。不过,这种方式在需要更高的端口密度的场合工作起来并不理想,这种情况下你的客户就应该采用第3层交换机。
Bay Networks公司的Accelar 1200的交换机就提供了多达96个以太网端口的端口密度,同时支持新型的开放最短路径优先OSPF(Open Shortest Path First )等路由协议。这类设备属于网络核心类型,涉及到将快速以太网边缘设备迁移到G位以太网骨干的工作,而后者才是这类设备真正发挥其强大功能的地方。通过操作第3层G位以太网骨干交换机,客户就可以获得以前无法达到的控制能力和性能级别。
但是,不论第3层交换的扩展有多么迅速,路由器却仍然是广域网访问的支柱。至今还没有厂商为其第3层交换机提供了广域网接口:3Com公司在其CoreBuilder 3500交换机上提供了OC3上行链路,但是该产品还不适宜用于广域网访问。随着小型商务和分支办公室市场的爆炸性增长,这些路由器还不会消亡。实际上,路由器还在增加着VoIP和QoS这类新功能。
对高端市场也存在同样的限制。没有广域网接口,即便是百万分组级别的第3层交换机也是毫无用处的。大多数第3层交换机不支持访问控制列表(ACL)这类高级特性,或者不具备多协议交换的能力。这类协议支持能力有可能是为保留(先不说增加)传统路由器而最具说服力的理由。
大多数复杂的网络都支持遗留的旧设备,后者使用着旧有的协议。任何需要Generic Routing Encapsulation或者SNA地址协议这类特性的客户都别无选择而只能使用路由器。由于这些原因,分销商绝对不能因为第3层交换机对他们的胃口就让其路由器专家靠边站。
虽然高端交换设备功能丰富,客户还是应该对其具体了解一下,因为今天看来不必要的功能明天就可能变得很重要。扩展的组播(multicast)支持就是应考虑的特性之一,此外,许多这类设备还不能支持距离矢量组播路由协议DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol)、IGMP、snooping乃至密集和稀疏模式下的协议无关组播PIM( Protocol Independent Multicast )等。
其他方案,比如Cisco公司的标签交换或者Ascend公司的IP Navigator,这些都是仅用于大型广域网(比如Internet)的第3层交换技术。这类技术在路由收敛和减少路由器跳(hop)数领域都有过人之处,但这两方面在企业级网络内却毫无用处。
面对那些有关第3层交换的热闹讨论,别忘了可谓朴素的第2层交换的重要性。设计交换型的快速以太网还是一项复杂的工作,其间包括采用冗余路径、多个生成树、支持刚出现的802.1p和802.1q协议(他们规定了虚拟局域网的组帧规范)等工作。由于大多数安装的网络设备中90%可能是第2层交换机,而只有10%是第3层交换机,所以优化和调节第2层交换机的能力仍然具有难以估量的价值。
路由器也是这样。本文要说明的也就是:在适当的地方采用交换,同时继续实践原先的路由技术。