非常详尽的经典VLAN学习笔记(7)—— 加速VLAN间通信的手段、传统型路由器存在的意义

◎加速VLAN间通信的手段

流(Flow

根据到此为止的学习,我们已经知道VLAN间路由,必须经过外部的路由器或是三层交换机的内置路由模块。但是,有时并不是所有的数据都需要经过路由器(或路由模块)。

例如,使用FTPFile Transfer Protocol)传输容量为数MB以上的较大的文件时,由于MTU的限制,IP协议会将数据分割成小块后传输、并在接收方重新组合。这些被分割的数据,“发送的目标”是完全相同的。发送目标相同,也就意味着同样的目标IP地址、目标端口号(注:特别强调一下,这里指的是TCP/UDP端口)。自然,源IP地址、源端口号也应该相同。这样一连串的数据流被称为“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

据此,后继的数据不再需要路由器进行路由处理;通过省略反复进行的路由操作,可以进一步提高VLAN间路由的速度

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加速VLAN间路由的机制

接下来,让我们具体考虑一下该如何使用三层交换机进行高速VLAN间路由。

首先,整个流的第一块数据,照常由交换机转发路由器路由再次由交换机转发到目标所连端口。这时,将第一块数据路由的结果记录到缓存里保存下来。需要记录的信息有:

  • 目标IP地址

  • IP地址

  • 目标TCP/UDP端口号

  • TCP/UDP端口号

  • 接收端口号(交换机)

  • 转发端口号(交换机)

  • 转发目标MAC地址

等等。

同一个流的第二块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所连端口了

这样一来,就不需要再一次次经由内部路由模块中继,而仅凭交换机内部的缓存信息就足以判断应该转发的端口。

这时,交换机会对数据帧进行由路由器中继时相似的处理,例如改写MAC地址、IP包头中的TTLCheck Sum校验码信息等,

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通过在交换机上缓存路由结果,实现了以缆线速度(Wired Speed)接收发送方传输来数据的数据、并且能够全速路由、转发给接收方。

需要注意的是,类似的加速VLAN间路由的手法多由各厂商独有的技术所实现,并且该功能的称谓也因厂商而异。例如,在CiscoCatalyst系列交换机上,这种功能被称为“多层交换(Multi Layer Switching”。另外,除了三层交换机的内部路由模块,外部路由器中的某些机型也支持类似的高速VLAN间路由机制。

 

◎传统型路由器存在的意义

路由器的必要性

三层交换机的价格,在问世之初非常昂贵,但是现在它们的价格已经下降了许多。目前国外一些廉价机型的售价,折合成人民币后仅为一万多元,而且还在继续下降中。

既然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:“”。

使用路由器的必要性,主要表现在以下几个方面:

  • 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。

  • 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VPNVirtual Private Network)、利用RADIUS进行用户认证等等。

  •  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/SPXMacintosh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

 

注:在少数高端交换机上,也能支持上述路由器的功能。例如CiscoCatalyst6500系列,就可以选择与WAN连接的接口模块;还有可选的基于IPSec实现VPN的模块;并且也能支持TCP/IP以外的其他网络协议。

 

路由器和交换机配合构建LAN的实例

下面让我们来看一个路由器和交换机搭配构建LAN的实例。

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利用在各楼层配置的二层交换机定义VLAN,连接TCP/IP客户计算机。各楼层间的VLAN间通信,利用三层交换机的高速路由加以实现。如果网络环境要求高可靠性,还可以考虑冗余配置三层交换机。

WAN的连接,则通过带有各种网络接口的路由器进行。并且,通过路由器的数据包过滤和VPN等功能实现网络安全。此外,使用路由器还能支持Novell NetwareTCP/IP之外的网络。

只有在充分掌握了二层、三层交换机以及传统路由器的基础上,才能做到物竞其用,构筑出高效率、高性价比的网络

╠整理自网络

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