三層交換 笑傲江湖篇
 

這篇文章是華為中研所的研發人員寫的，生動傳神，通俗易懂，且不乏幽默。每段後面都有技術介紹，我認為寫的確實有意思，與大家分享


笑傲江湖之三層交換篇


令狐沖十四歲那年進入華山，那年岳琳珊八歲，岳不群白天給兩人指點劍法，晚上令狐沖給小師妹講故事哄她入睡。

後來，岳不群陸續收了勞德諾，陸大有等徒弟，又忙於修煉紫霞神功，就沒有時間指點徒弟。

於是他做了一個HUB，從此華山派實現教育電子化，岳不群在網上同時給每個徒弟授課，這種方法很快在五嶽劍派內部推廣。

為了在五嶽劍派之間互連，嵩山派掌門左冷禪研製出路由器，使得五嶽劍派之間可以互聯互通。令狐沖晚上就通過網路給小師妹講故事。

很快，岳琳珊已經十六歲，變成了一個亭亭玉立的小姑娘了。

令狐沖發現自己的目光總是不由自主的在小師妹身上停留，每次和小師妹在一起的時候，總能聽到自己強烈的心跳聲，經過了一段時間的茶飯不思後，終於有一天晚上，令狐沖在網上給小師妹發了一首情意綿綿的詩：
你是風兒我是沙，你是蜜蜂我是花，你是梳子我是頭髮，你是牙膏我是牙刷。

第二天，華山派開例會，令狐沖懷著忐率不按的心情來到了會議室，發現小師妹紅著臉躲在師父後面，而其它的師弟都在偷偷朝自己笑，開完會，一個調皮的師弟就過來叫牙刷師兄，趕緊蒙面逃走。

問陸大有，才知道是勞德諾用一個叫NetXRay的工具把自己在網上的大作全抓了出來。

令狐沖悔恨萬分，於是，閉門研究RFC，成功的研製出LanSwitch。

它能夠識別設備MAC位址，這樣，令狐沖傳送給小師妹的資料只有她一個人能夠收到。令狐沖晚上可以在網上放心的給小師妹講故事，偶爾手癢還能敲幾句平時心裡想又說不出口的話來過癮，然後，紅著臉想像小師妹看到後的表情。

// LanSwitch是二層交換設備，它可以理解二層網路傳輸協定位址MAC位址。二層交換機在操作程序中不斷的收集資料去建立它本身的位址表，這個表相當簡單，主要標明某個MAC位址是在哪個連接埠上被發現的，所以當交換機接收到一個資料封包時，它會檢查該封包的目的MAC位址，核對一下自己的位址表以決定從哪個連接埠傳送出去。

而不是象HUB那樣，任何一個發方資料都會出現在HUB的所有連接埠上(不管是否為你所需)。這樣，LanSwitch在提高效率的同時，也提高了系統的安全性。
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接下來的一年，岳不群大量招收門徒，華山派得以極大的壯大，所使用的LanSwitch也多次級連。

但門徒中難免魚龍混雜，當時華山派一批三、四代弟子崇拜萬里獨行田伯光，成立了一個田協，經常廣播爭論比賽八百米還是一千米很合理的問題；
第三代弟子中有一個叫李洪至的，每天在華山派內部廣播發輪大法；
更讓令狐沖受不了的是，隨著師父年齡的增大，變得越來越囉嗦，每句話都要重複二十遍，然後在網上廣播。

令狐沖想和小師妹，陸大有等人專門使用一個廣播域，但如果另外使用一個LanSwitch的話，師父肯定不會同意，於是，他修改了LanSwitch的軟體，把小師妹，陸大有等人和自己劃成一個虛擬網(VLAN)，其它人使用另外的VLAN，廣播包只在VLAN內傳送，VLAN間通過路由器連接。

岳不群也深受田協，李洪至其害，但為與左冷禪抗爭，用人之際，只能隱忍，知道了這件事，大為高興，但仍為令狐沖私自修改軟體一事，罰他到思過崖面壁一年，一年之內不得下山。

在華山派內重新使用VLAN進行子網劃分，分為五個子網，師父和師娘，小師妹還有林平之在一個VLAN，發輪功弟子用一個VLAN；
田協弟子用一個VLAN，其它弟子用一個VLAN，而思過崖上也有單獨的一個VLAN。

令狐衝到了思過崖，並不難過，終於，世界安靜了，依靠左冷禪的路由器，令狐沖還可以每天在網上給小師妹講故事，聊天。

// 區域網路交換機的引入，使得網路節點間可獨享帶寬，但是，對於二層廣播報文，二層交換機會在各網路節點上進行廣播；
同時，對於二層交換機無法識別的MAC位址，也必須在廣播域內進行廣播。

當多個二層交換機級連時，二層交換網路上的所有設備都會收到廣播消息。

在一個大型的二層廣播域內，大量的廣播使二層轉發的效率大大減低，為了避免在大型交換機上進行的廣播所引起的廣播風暴，需要在一個二層交換網路內進一步劃分為多個虛擬網(VLAN)。

在一個虛擬網(VLAN)內，由一個工作站發出的信息只能傳送到具有相同虛擬網號(VLANID)的其他站點，其它虛擬網(VLAN)的成員收不到這些信息或廣播畫格。

採用虛擬網(VLAN)可以控制網路上的廣播風暴和增加網路的安全性。不同虛擬網(VLAN)之間的通信必須通過路由器進行。

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但是幸福永遠是短暫的，接下來總是無盡的煩惱。隨著整個五嶽劍派勢力的增大，路由器的速度越來越慢。令狐沖發現每次給小師妹講故事時，小師妹的回答總是珊珊來吃，而且話也很少，總是"嗯"，"噢"或者"我聽著呢"。

終於有一天，路由器再也PING不通的，令狐沖三天沒有得到小師妹的消息，對著空空的顯示螢幕，再也忍不住，在一個下著雪的晚上，偷偷下山找小師妹，到了小師妹窗前，發現小師妹正在網上和小林子熱烈的聊天，全沒注意一邊的自己，內心一陣酸痛，回到思過崖，大病一場。

病好後潛心研究，終於有一天，做出來一個路由器，這時，令狐沖發現，此時華山派已經有了三十個VLAN，路由器必須為每個VLAN分配一個接頭，接頭不夠用，而且，兩個子網內通過路由器的交換速度遠遠低於二層交換的速度。

// 二層交換機劃分虛擬子網後，就出現了一個問題：不同虛擬子網之間的轉發需要通過其它路由器來實現。

二層交換機的不同VLAN節點間的轉發需要通過路由器設備來實現大大浪費了連接埠，而路由器的高成本，低效率又使它無法滿足大量子網情況下的三層轉發需求，三層交換的概念就在這種情況下被提了出來。

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這天晚上，令狐沖心灰意懶，借酒消愁，這時，一個黑影出現在他的面前，原來是一個道風仙骨的老人，正是風清揚。風清揚聽了令狐沖的疑惑，說：路由器接頭不夠，把路由器做在LanSwitch內部不就可以了；
交換速度慢，是因為路由器搜尋的是網段路由，而LanSwitch直接查MAC對應出連接埠，當然速度快。

為什麼不能直接根據IP位址查到出連接埠呢？

令狐沖一聽，大為仰慕，但還是不明白，IP位址那麼多，而且經常變化，如何能夠直接查到出連接埠呢？風清揚說：

"你先坐下，讓我來問你，華山派有多少弟子？"

"一萬六千左右。"
"你全知道他們住哪裡嗎？"

"不知道。"

"岳不群要你找一個不知道住哪裡的人，如何去找？"

"查華山派電話號碼查詢系統，找到他的位址，然後去找他。"

"如果你回來後再讓你找這個人，又如何去找？"
"如何.... ，查華山派電話號碼查詢系統，找到他的位址，然後去找他。"

"你不知道到這個人的位址嗎？"
"知道，但師父說，華山派的位址那麼多，而且經常變化，不用知道位址。"

"岳不群這小子，把徒弟都教成木頭了！我問你，你自己認為應該如何找？"
"直接去找！"

"好！你這人還不算太苯。那你知道了一個人的位址後，是不是永遠記住了？"
"有的人記住了。其它的都忘了。"

"為什麼忘了？"
"因為我記不了那麼多人，而且一段時間沒有去找他。"

"華山派電話號碼查詢系統裡的位址是如何獲得的？"

"我在空曠處大喊一聲他的名字，他聽到後就會來找我，告訴我他的位址。"

風清揚又問了大把類似腦筋急轉彎的問題，然後風清揚說：

"現在你明白根據IP位址直接查出連接埠的道理了嗎？

等到你明白這個道理，你自然會做出三層交換機來"，令狐沖仔細回憶了今天的話，終於明白了和二層轉發由MAC位址對應到出連接埠的道理一樣，三層轉發也可以直接由IP位址對應到出連接埠，IP位址的路由可以通過ARP來學習，同樣需要老化。

這樣，VLAN間轉發除第一個包需要通過ARP獲得主機路由外，其它的報文直接根據IP位址就能夠搜尋到出連接埠，轉發速度遠遠高於路由器轉發的速度。抬頭看時，風清揚已經走了。

一年後，令狐衝下思過崖，成功的推出Quidway S8016路由交換機。實現了VLAN間的互通，並且與嵩山，黑木崖等路由器實現互通。

// 三層交換機是在二層交換機的基礎上增加三層交換功能，但它不是簡單的二層交換機加路由器，二而是採用了不同的轉發機制。

路由器的轉發採用最長匹配的方式，實現複雜，通常使用軟體來實現，。

而三層交換機的路由搜尋是針對流的，它利用CACHE技術，很容易採用ASIC實現，因此，可以大大的節約成本，並實現快速轉發。

很多文章會提及三層交換機和路由器的區別，一般的比較是三層交換機又快又便宜。這些話沒有錯，但場合是匯聚層。

我們看到，在匯聚層，面向三層交換機直接下掛的主機，因為能夠獲得其主機路由，所以三層交換機能夠實現快速搜尋；
而對於通過其它路由器連接多個子網後到達的主機，三層交換機和路由器的處理是一樣的，同樣採用最長匹配的方法搜尋到下一跳，由下一跳路由器進行轉發。

因此，通常的組網方式是在骨幹層使用GSR，匯聚層使用三層交換機。

當然，對於一個小型的城域網，也可以直接拿三層交換機組網，不需要GSR。//

天才!!1