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。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，就沒有時間指點徒弟。于是他做了一個HUB，從此華山派實現(xiàn)教育電子化，岳不群在網(wǎng)上同時給每個徒弟授課，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)絡給小師妹講故事。



很快，岳琳珊已經(jīng)十六歲，變成了一個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候，總能聽到自己強烈的心跳聲，經(jīng)過了一段時間的茶飯不思后，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，令狐沖懷著忐忑不安的心情來到了會議室，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，一個調(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。它能夠識別設備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是二層交換設備，它可以理解二層網(wǎng)絡協(xié)議地址MAC地址。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地址表，這個表相當簡單，主要標明某個MAC地址是在哪個端口上被發(fā)現(xiàn)的，所以當交換機接收到一個數(shù)據(jù)封包時，它會檢查該封包的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以決定從哪個端口發(fā)送出去。而不是象HUB那樣，任何一個發(fā)方數(shù)據(jù)都會出現(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，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(xié)，經(jīng)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*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廣播域，但如果另外使用一個LanSwitch的話，*肯定不會同意，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進行子網(wǎng)劃分，分為五個子網(wǎng)，*和師娘、小師妹還有林平之在一個VLAN，*功弟子用一個VLAN，田協(xié)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)交換機的引入，使得網(wǎng)絡節(jié)點間可獨享帶寬，但是，對于二層廣播報文，二層交換機會在各網(wǎng)絡節(jié)點上進行廣播；同時，對于二層交換機無法識別的MAC地址，也必須在廣播域內(nèi)進行廣播。當多個二層交換機級連時，二層交換網(wǎng)絡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(nèi)，大量的廣播使二層轉發(fā)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(wǎng)絡內(nèi)進一步劃分為多個虛擬網(wǎng)(VLAN)。在一個虛擬網(wǎng)(VLAN)內(nèi)，由一個工作站發(fā)出的信息只能發(fā)送到具有相同虛擬網(wǎng)號(VLANID)的其他站點，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)絡上的廣播風暴和增加網(wǎng)絡的安全性。不同虛擬網(wǎng)(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。隨著整個五岳劍派勢力的增大，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，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，對著空空的顯示屏，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(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。病好后潛心研究，終于有一天，做出來一個路由器，這時，令狐沖發(fā)現(xiàn)，此時華山派已經(jīng)有了三十個VLAN，路由器必須為每個VLAN分配一個接口，接口不夠用，而且，兩個子網(wǎng)內(nèi)通過路由器的交換速度遠遠低于二層交換的速度。



二層交換機劃分虛擬子網(wǎng)后，就出現(xiàn)了一個問題：不同虛擬子網(wǎng)之間的轉發(fā)需要通過其它路由器來實現(xiàn)。二層交換機的不同VLAN節(jié)點間的轉發(fā)需要通過路由器設備來實現(xiàn)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(wǎng)情況下的三層轉發(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，一個黑影出現(xiàn)在他的面前，原來是一個仙風道骨的老人，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內(nèi)部不就可以了；交換速度慢，是因為路由器查找的是網(wǎng)段路由，而LanSwitch直接查MAC對應出端口，當然速度快。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。"



"你全知道他們住哪里嗎？"



"不知道。"



"岳不群要你找一個不知道住哪里的人，如何去找？"



"查華山派電話號碼查詢系統(tǒng)，找到他的地址，然后去找他。"



"如果你回來后再讓你找這個人，又如何去找？"



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



"你不知道到這個人的地址嗎？"



"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地址后，是不是永遠記住了？"



"有的人記住了。其它的都忘了。"



"為什么忘了？"



"因為我記不了那么多人，而且一段時間沒有去找他。"
"華山派電話號碼查詢系統(tǒng)里的地址是如何獲得的？"



"我在空曠處大喊一聲他的名字，他聽到后就會來找我，告訴我他的地址。"



風清揚又問了大把類似腦筋急轉彎的問題，然后風清揚說："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(fā)由MAC地址對應到出端口的道理一樣，三層轉發(fā)也可以直接由IP地址對應到出端口，IP地址的路由可以通過ARP來學習，同樣需要老化。這樣，VLAN間轉發(fā)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(jù)IP地址就能夠查找到出端口，轉發(fā)速度遠遠高于路由器轉發(fā)的速度。抬頭看時，風清揚已經(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，實現(xiàn)了VLAN間的互通，并且與嵩山，黑木崖等路由器實現(xiàn)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(fā)機制。路由器的轉發(fā)采用最長匹配的方式，實現(xiàn)復雜，通常使用軟件來實現(xiàn)；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實現(xiàn)，因此，可以大大的節(jié)約成本，并實現(xiàn)快速轉發(fā)。



很多文章會提及三層交換機和路由器的區(qū)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(xiàn)快速查找；而對于通過其它路由器連接多個子網(wǎng)后到達的主機，三層交換機和路由器的處理是一樣的，同樣采用最長匹配的方法查找到下一跳，由下一跳路由器進行轉發(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。當然，對于一個小型的城域網(wǎng)，也可以直接拿三層交換機組網(wǎng)，不需要GSR。