笑傲江湖之三層交換篇


令狐沖十四歲那年進(jìn)入華山，那年岳琳珊八歲，岳不群白天給兩人指點(diǎn)劍法，晚上令狐沖給小師妹講故事哄她入睡。后來，岳不群陸續(xù)收了勞德諾、陸大有等徒弟，又忙于修煉紫霞神功，就沒有時(shí)間指點(diǎn)徒弟。于是他做了一個(gè)HUB，從此華山派實(shí)現(xiàn)教育電子化，岳不群在網(wǎng)上同時(shí)給每個(gè)徒弟授課，這種方法很快在五岳劍派內(nèi)部推廣。為了在五岳劍派之間互連，嵩山派掌門左冷禪研制出路由器，使得五岳劍派之間可以互聯(lián)互通。令狐沖晚上就通過網(wǎng)絡(luò)給小師妹講故事。



很快，岳琳珊已經(jīng)十六歲，變成了一個(gè)亭亭玉立的小姑娘了。令狐沖發(fā)現(xiàn)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(shí)候，總能聽到自己強(qiáng)烈的心跳聲，經(jīng)過了一段時(shí)間的茶飯不思后，終于有一天晚上，令狐沖在網(wǎng)上給小師妹發(fā)了一首情意綿綿的詩：你是風(fēng)兒我是沙，你是蜜蜂我是花，你是梳子我是頭發(fā)，你是牙膏我是牙刷。



第二天，華山派開例會(huì)，令狐沖懷著忐忑不安的心情來到了會(huì)議室，發(fā)現(xiàn)小師妹紅著臉躲在*后面，而其它的師弟都在偷偷朝自己笑，開完會(huì)，一個(gè)調(diào)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(gè)叫NetXRay的工具把自己在網(wǎng)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(shí)別設(shè)備MAC地址，這樣，令狐沖發(fā)送給小師妹的數(shù)據(jù)只有她一個(gè)人能夠收到。令狐沖晚上可以在網(wǎng)上放心的給小師妹講故事，偶爾手癢還能敲幾句平時(shí)心里想又說不出口的話來過癮，然后，紅著臉想象小師妹看到后的表情。



LanSwitch是二層交換設(shè)備，它可以理解二層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議地址MAC地址。二層交換機(jī)在操作過程中不斷的收集資料去建立它本身的地址表，這個(gè)表相當(dāng)簡(jiǎn)單，主要標(biāo)明某個(gè)MAC地址是在哪個(gè)端口上被發(fā)現(xiàn)的，所以當(dāng)交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)封包時(shí)，它會(huì)檢查該封包的目的MAC地址，核對(duì)一下自己的地址表以決定從哪個(gè)端口發(fā)送出去。而不是象HUB那樣，任何一個(gè)發(fā)方數(shù)據(jù)都會(huì)出現(xiàn)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(shí)，也提高了系統(tǒng)的安全性。



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(jí)連。但門徒中難免魚龍混雜，當(dāng)時(shí)華山派一批三、四代弟子崇拜萬里獨(dú)行田伯光，成立了一個(gè)田協(xié)，經(jīng)常廣播爭(zhēng)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(gè)叫李*的，每天在華山派內(nèi)部廣播**；更讓令狐沖受不了的是，隨著*年齡的增大，變得越來越羅嗦，每句話都要重復(fù)二十遍，然后在網(wǎng)上廣播。令狐沖想和小師妹、陸大有等人專門使用一個(gè)廣播域，但如果另外使用一個(gè)LanSwitch的話，*肯定不會(huì)同意，于是，他修改了LanSwitch的軟件，把小師妹、陸大有等人和自己劃成一個(gè)虛擬網(wǎng)(VLAN)，其它人使用另外的VLAN，廣播包只在VLAN內(nèi)發(fā)送，VLAN間通過路由器連接。岳不群也深受田協(xié)、李*其害，但為與左冷禪抗?fàn)�，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件一事，罰他到思過崖面壁一年，一年之內(nèi)不得下山。岳不群在華山派內(nèi)重新使用VLAN進(jìn)行子網(wǎng)劃分，分為五個(gè)子網(wǎng)，*和師娘、小師妹還有林平之在一個(gè)VLAN，*功弟子用一個(gè)VLAN，田協(xié)弟子用一個(gè)VLAN，其它弟子用一個(gè)VLAN，而思過崖上也有單獨(dú)的一個(gè)VLAN。令狐沖到了思過崖，并不難過，終于，世界安靜了，依靠左冷禪的路由器，令狐沖還可以每天在網(wǎng)上給小師妹講故事，聊天。



局域網(wǎng)交換機(jī)的引入，使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間可獨(dú)享帶寬，但是，對(duì)于二層廣播報(bào)文，二層交換機(jī)會(huì)在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行廣播；同時(shí)，對(duì)于二層交換機(jī)無法識(shí)別的MAC地址，也必須在廣播域內(nèi)進(jìn)行廣播。當(dāng)多個(gè)二層交換機(jī)級(jí)連時(shí)，二層交換網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都會(huì)收到廣播消息。在一個(gè)大型的二層廣播域內(nèi)，大量的廣播使二層轉(zhuǎn)發(fā)的效率大大減低，為了避免在大型交換機(jī)上進(jìn)行的廣播所引起的廣播風(fēng)暴，需要在一個(gè)二層交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)一步劃分為多個(gè)虛擬網(wǎng)(VLAN)。在一個(gè)虛擬網(wǎng)(VLAN)內(nèi)，由一個(gè)工作站發(fā)出的信息只能發(fā)送到具有相同虛擬網(wǎng)號(hào)(VLANID)的其他站點(diǎn)，其它虛擬網(wǎng)(VLAN)的成員收不到這些信息或廣播幀。采用虛擬網(wǎng)(VLAN)可以控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴和增加網(wǎng)絡(luò)的安全性。不同虛擬網(wǎng)(VLAN)之間的通信必須通過路由器進(jìn)行。



但是幸福永遠(yuǎn)是短暫的，接下來總是無盡的煩惱。隨著整個(gè)五岳劍派勢(shì)力的增大，路由器的速度越來越慢。令狐沖發(fā)現(xiàn)每次給小師妹講故事時(shí)，小師妹的回答總是姍姍來遲，而且話也很少，總是"嗯"，"噢"或者"我聽著呢"。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(duì)著空空的顯示屏，再也忍不住，在一個(gè)下著雪的晚上，偷偷下山找小師妹，到了小師妹窗前，發(fā)現(xiàn)小師妹正在網(wǎng)上和小林子熱烈的聊天，全沒注意一邊的自己，內(nèi)心一陣酸痛，回到思過崖，大病一場(chǎng)。病好后潛心研究，終于有一天，做出來一個(gè)路由器，這時(shí)，令狐沖發(fā)現(xiàn)，此時(shí)華山派已經(jīng)有了三十個(gè)VLAN，路由器必須為每個(gè)VLAN分配一個(gè)接口，接口不夠用，而且，兩個(gè)子網(wǎng)內(nèi)通過路由器的交換速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二層交換的速度。



二層交換機(jī)劃分虛擬子網(wǎng)后，就出現(xiàn)了一個(gè)問題：不同虛擬子網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)發(fā)需要通過其它路由器來實(shí)現(xiàn)。二層交換機(jī)的不同VLAN節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)發(fā)需要通過路由器設(shè)備來實(shí)現(xiàn)大大浪費(fèi)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(wǎng)情況下的三層轉(zhuǎn)發(fā)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(shí)，一個(gè)黑影出現(xiàn)在他的面前，原來是一個(gè)仙風(fēng)道骨的老人，正是風(fēng)清揚(yáng)。風(fēng)清揚(yáng)聽了令狐沖的疑惑，說：路由器接口不夠，把路由器做在LanSwitch內(nèi)部不就可以了；交換速度慢，是因?yàn)槁酚善鞑檎业氖蔷W(wǎng)段路由，而LanSwitch直接查MAC對(duì)應(yīng)出端口，當(dāng)然速度快。為什么不能直接根據(jù)IP地址查到出端口呢？令狐沖一聽，大為仰慕，但還是不明白，IP地址那么多，而且經(jīng)常變化，如何能夠直接查到出端口呢？風(fēng)清揚(yáng)說：



"你先坐下，讓我來問你，華山派有多少弟子？"



"一萬六千左右。"



"你全知道他們住哪里嗎？"



"不知道。"



"岳不群要你找一個(gè)不知道住哪里的人，如何去找？"



"查華山派電話號(hào)碼查詢系統(tǒng)，找到他的地址，然后去找他。"



"如果你回來后再讓你找這個(gè)人，又如何去找？"



"如何.... ，查華山派電話號(hào)碼查詢系統(tǒng)，找到他的地址，然后去找他。"



"你不知道到這個(gè)人的地址嗎？"



"知道，但*說，華山派的地址那么多，而且經(jīng)常變化，不用知道地址。"



"岳不群這小子，把徒弟都教成木頭了！我問你，你自己認(rèn)為應(yīng)該如何找？"



"直接去找！"
"好！你這人還不算太苯。那你知道了一個(gè)人的地址后，是不是永遠(yuǎn)記住了？"



"有的人記住了。其它的都忘了。"



"為什么忘了？"



"因?yàn)槲矣洸涣四敲炊嗳�，而且一段時(shí)間沒有去找他。"
"華山派電話號(hào)碼查詢系統(tǒng)里的地址是如何獲得的？"



"我在空曠處大喊一聲他的名字，他聽到后就會(huì)來找我，告訴我他的地址。"



風(fēng)清揚(yáng)又問了大把類似腦筋急轉(zhuǎn)彎的問題，然后風(fēng)清揚(yáng)說："現(xiàn)在你明白根據(jù)IP地址直接查出端口的道理了嗎？等到你明白這個(gè)道理，你自然會(huì)做出三層交換機(jī)來"，令狐沖仔細(xì)回憶了今天的話，終于明白了和二層轉(zhuǎn)發(fā)由MAC地址對(duì)應(yīng)到出端口的道理一樣，三層轉(zhuǎn)發(fā)也可以直接由IP地址對(duì)應(yīng)到出端口，IP地址的路由可以通過ARP來學(xué)習(xí)，同樣需要老化。這樣，VLAN間轉(zhuǎn)發(fā)除第一個(gè)包需要通過ARP獲得主機(jī)路由外，其它的報(bào)文直接根據(jù)IP地址就能夠查找到出端口，轉(zhuǎn)發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于路由器轉(zhuǎn)發(fā)的速度。抬頭看時(shí)，風(fēng)清揚(yáng)已經(jīng)走了。



一年后，令狐沖下思過崖，成功的推出Quidway S3526、Quidway S8016三層交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)了VLAN間的互通，并且與嵩山，黑木崖等路由器實(shí)現(xiàn)互通。



三層交換機(jī)是在二層交換機(jī)的基礎(chǔ)上增加三層交換功能，但它不是簡(jiǎn)單的二層交換機(jī)加路由器，二而是采用了不同的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采用最長(zhǎng)匹配的方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，通常使用軟件來實(shí)現(xiàn)；而三層交換機(jī)的路由查找是針對(duì)流的，它利用CACHE技術(shù)，很容易采用ASIC實(shí)現(xiàn)，因此，可以大大的節(jié)約成本，并實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)。



很多文章會(huì)提及三層交換機(jī)和路由器的區(qū)別，一般的比較是三層交換機(jī)又快又便宜。這些話沒有錯(cuò)，但場(chǎng)合是匯聚層。我們看到，在匯聚層，面向三層交換機(jī)直接下掛的主機(jī)，因?yàn)槟軌颢@得其主機(jī)路由，所以三層交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)快速查找；而對(duì)于通過其它路由器連接多個(gè)子網(wǎng)后到達(dá)的主機(jī)，三層交換機(jī)和路由器的處理是一樣的，同樣采用最長(zhǎng)匹配的方法查找到下一跳，由下一跳路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。



因此，通常的組網(wǎng)方式是在骨干層使用GSR，匯聚層使用三層交換機(jī)。當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)小型的城域網(wǎng)，也可以直接拿三層交換機(jī)組網(wǎng)，不需要GSR。