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路由器與交換機(笑傲江湖篇)

令狐沖十四歲那年進入華山,那年嶽琳珊八歲,嶽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,嶽不群陸續收了勞德諾,陸大有等徒弟,又忙于修煉紫霞神功,就沒有時間指點徒弟。于是他做了一個HUB,從此華山派實作教育電子化,嶽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内部推廣。為了在五嶽劍派之間互連,嵩山派掌門左冷禅研制出路由器,使得五嶽劍派之間可以互聯互通。 令狐沖晚上就通過網絡給小師妹講故事。

  很快,嶽琳珊已經十六歲,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,終于有一天晚上,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,你是梳子我是頭發,你是牙膏我是牙刷。

  第二天,華山派開例會,令狐沖懷着忐率不按的心情來到了會議室,發現小師妹紅着臉躲在師父後面,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etXRay 的工具把自己在網上的大作全抓了出來。令狐沖悔恨萬分,于是,閉門研究RFC,成功的研制出LanSwitch。它能夠識别裝置MAC 位址,這樣,令狐沖發送給小師妹的資料隻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瘾,然後,紅着臉想象小師妹看到後的表情。

  LanSwitch是二層交換裝置,它可以了解二層網絡協定位址MAC 位址。二層交換機在操作過程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,主要标明某個MAC 位址是在哪個端口上被發現的,是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端口發送出去。而不是象HUB 那樣,任何一個發方資料都會出現在HUB的所有端口上(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。

  接下來的一年,嶽不群大量招收門徒,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、四代弟子崇拜萬裡獨行田伯光,成立了一個田協,經常廣播争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,每天在華山派内部廣播發輪大法;更讓令狐沖受不了的是,随着師父年齡的增大,變得越來越羅嗦,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,于是,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拟網(VLAN),其它人使用另外的VLAN,廣播包隻在VLAN 内發送,VLAN間通過路由器連接配接。嶽不群也深受田協,李洪至其害,但為與左冷禅抗争,用人之際,隻能隐忍,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,一年之内不得下山。 在華山派内重新使用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。令狐沖到了思過崖,并不難過,終于,世界安靜了,依靠左冷禅的路由器,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,使得網絡節點間可獨享帶寬,但是,對于二層廣播封包,二層交換機會在各網絡節點上進行廣播;同時,對于二層交換機無法識别的MAC 位址,也必須在廣播域内進行廣播。當多個二層交換機級連時,二層交換網絡上的所有裝置都會收到廣播消息。在一個大型的二層廣播域内,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絡内進一步劃分為多個虛拟網(VLAN)。在一個虛拟網 (VLAN)内,由一個工作站發出的資訊隻能發送到具有相同虛拟網号(VLANID)的其他站點,其它虛拟網(VLAN)的成員收不到這些資訊或廣播幀。采用虛拟網(VLAN)可以控制網絡上的廣播風暴和增加網絡的安全性。不同虛拟網(VLAN)之間的通信必須通過路由器進行。

  但是幸福永遠是短暫的,接下來總是無盡的煩惱。随着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"我聽着呢"。終于有一天,路由器再也PING 不通的,令狐沖三天沒有得到小師妹的消息,對着空空的顯示屏,再也忍不住,在一個下着雪的晚上,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,内心一陣酸痛,回到思過崖,大病一場。病好後潛心研究,終于有一天,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配置設定一個接口,接口不夠用,而且,兩個子網内通過路由器的交換速度遠遠低于二層交換的速度。

  二層交換機劃分虛拟子網後,就出現了一個問題:不同虛拟子網之間的轉發需要通過其它路由器來實作。二層交換機的不同VLAN 節點間的轉發需要通過路由器裝置來實作大大浪費了端口,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。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:路由器接口不夠,把路由器做在LanSwitch内部不就可以了;交換速度慢,是因為路由器查找的是網段路由,而LanSwitch直接查MAC對應出端口,當然速度快。為什麼不能直接根據 IP位址查到出端口呢?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端口呢?

  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。"

  "嶽不群要你找一個不知道住哪裡的人,如何去找?"

  "查華山派電話号碼查詢系統,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.... ,查華山派電話号碼查詢系統,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。"

  "嶽不群這小子,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。"

  "華山派電話号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位址直接查出端口的道理了嗎?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,終于明白了和二層轉發由MAC 位址對應到出端口的道理一樣,三層轉發也可以直接由IP位址對應到出端口, 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,其它的封包直接根據 IP 位址就能夠查找到出端口,轉發速度遠遠高于路由器轉發的速度。擡頭看時,風清揚已經走了。

  一年後,令狐沖下思過崖,成功的推出Quidway S8016 路由交換機。實作了VLAN間的互

通,并且與嵩山,黑木崖等路由器實作互通。

  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,二而是采用了不同的轉發機制。路由器的轉發采用最長比對的方式,實作複雜,通常用軟體來實作,。而三層交換機的路由查找是針對流的,它利用CACHE技術,很容易采用

ASIC 實作,是以,可以大大的節約成本,并實作快速轉發。

  很多文章會提及三層交換機和路由器的差別,一般的比較是三層交換機又快又便宜。這些話沒有錯,但場合是彙聚層。我們看到,在彙聚層,面向三層交換機直接下挂的主機,因為能夠獲得其主機路由,是以三層交換機能夠實作快速查找;而對于通過其它路由器連接配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,同樣采用最長比對的方法查找到下一跳,由下一跳路由器進行轉發。

  是以,通常的組網方式是在骨幹層使用GSR,彙聚層使用三層交換機。當然,對于一個小型的城域網,也可以直接拿三層交換機組網,不需要 GSR。

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