以三層交換技術(shù)為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)規(guī)劃探討

摘 要：伴隨網(wǎng)絡(luò)用戶增加和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理工作也面臨著更大的難度。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析，傳統(tǒng)共享媒體導(dǎo)向下的局域網(wǎng)已經(jīng)難以滿足實(shí)際帶寬需求，進(jìn)而虛擬局域網(wǎng)的出現(xiàn)不僅使得計(jì)算機(jī)設(shè)備不再受制于位置和環(huán)境的影響，同時(shí)也使得網(wǎng)絡(luò)管理員的工作負(fù)擔(dān)得以減輕。在方便、靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。本文重點(diǎn)探討了以三層交換技術(shù)為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)問題。

關(guān)鍵詞：三層交換技術(shù)；局域網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)管理；擴(kuò)展性

中圖分類號：TP393.1

隨著虛擬局域網(wǎng)技術(shù)的興起，對于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)新而言又是一次有力的沖擊。所謂的虛擬局域網(wǎng)技術(shù)主要是指從傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)出發(fā)，借助路由器及交換機(jī)的作用實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的配置，以此實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)的劃分，在不同的區(qū)域空間中完成對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息輸送。由于網(wǎng)絡(luò)信息傳輸過程中對應(yīng)的虛擬局域網(wǎng)端口僅僅是獨(dú)立的交換位置，因此在局域網(wǎng)內(nèi)部就能夠完成彼此之間的相互聯(lián)系，這不僅避免了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的帶寬浪費(fèi)問題，同時(shí)也使得傳統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)及橋接位置的缺陷問題得到解除。

1 局域網(wǎng)的種類與劃分

1.1 VLAN種類

第一，靜態(tài)局域網(wǎng)，也就是在局域網(wǎng)中采用強(qiáng)制方式分配端口，再由網(wǎng)絡(luò)管理員在局域網(wǎng)端口映射指示下完成對應(yīng)的手工輸入操作。

第二，動(dòng)態(tài)局域網(wǎng)，即局域網(wǎng)的選擇由端口自身決定，這其中的動(dòng)態(tài)性特征使得這一簡單的映射過程對應(yīng)由管理員完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建工作。在管理策略服務(wù)器輔助下，交換機(jī)對其發(fā)出必要的文本文件請求，并伴隨有管理策略服務(wù)器的MAC地址。在對文件中MAC地址進(jìn)行校驗(yàn)的過程中需要在已經(jīng)列出的地址中尋找正確的一個(gè)，并將其輸送至局域網(wǎng)空間位置，這對于網(wǎng)絡(luò)安全而言是重要的保證。

1.2 VLAN劃分

依據(jù)不同的技術(shù)原則，關(guān)于局域網(wǎng)的劃分主要存在以下三種劃分形式：

第一，從端口位置來對局域網(wǎng)進(jìn)行劃分，這一方法從邏輯組構(gòu)成方面來對多個(gè)交換機(jī)端口進(jìn)行集中，這一劃分方法同時(shí)也是最為簡單有效的。

第二，從MAC地址來完成對局域網(wǎng)的劃分，這一方法中提及的MAC地址實(shí)則就是網(wǎng)卡標(biāo)識符，這是由于固化在網(wǎng)卡位置上的MAC地址是唯一的，這就使得網(wǎng)絡(luò)管理員可以借助對MAC地址的劃分來尋找對應(yīng)的邏輯子網(wǎng)，以此完成局域網(wǎng)的劃分，這一虛擬劃分的形式也存在一定缺陷，則是表現(xiàn)為初始配制階段時(shí)大型網(wǎng)絡(luò)中存在的問題。

第三，建立在三層交換技術(shù)基礎(chǔ)之上的局域網(wǎng)換分，這一方法突出了局域網(wǎng)與IP策略之間的關(guān)聯(lián)，無論物理網(wǎng)段中出于任一結(jié)點(diǎn)位置，都能夠在IP地址的輔助下依據(jù)報(bào)文協(xié)議來對子網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃。

由此不難分析，流量不同的局域網(wǎng)在跨越局域網(wǎng)邊界時(shí)必須對應(yīng)相關(guān)的路由裝置，在路由裝置的輔助下實(shí)現(xiàn)報(bào)文信息在不同局域網(wǎng)之間的傳播，這顯然是傳統(tǒng)路由器所難以完成的工作，這就可以將三層功能交換機(jī)替代傳統(tǒng)路由，以此達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)。作為交換技術(shù)與路由技術(shù)的一種結(jié)合，三層交換機(jī)在對首個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后會(huì)得到對應(yīng)的MAC地址映射表，以便再經(jīng)過相同的數(shù)據(jù)時(shí)可直接從二層通過，這顯然是對路由器選擇遲滯問題的解決，從而使得數(shù)據(jù)在經(jīng)過二層交換處理時(shí)能夠極大地促進(jìn)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率的提高，緩解了網(wǎng)絡(luò)瓶頸造成的信號問題。這足以證明三層交換機(jī)既有著較快的網(wǎng)絡(luò)傳播速度，且對應(yīng)的路由功能也較為強(qiáng)大。

2 三層交換技術(shù)為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)規(guī)劃研究

我們通常將三層交換機(jī)視為二層交換機(jī)與路由器的結(jié)合，它兼具路由與交換功能，相較于傳統(tǒng)路由器而言，三層交換機(jī)無論是性能還是結(jié)構(gòu)都有顯著優(yōu)勢。從結(jié)構(gòu)角度分析，三層交換機(jī)與二層交換機(jī)相類似，僅僅在專門設(shè)計(jì)方面突出三層交換機(jī)的路由功能。從性能角度分析，相較于傳統(tǒng)路由器而言三層交換機(jī)的整體性能更為顯著，其有著路由器所不具備的特點(diǎn)。擴(kuò)大局域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換速度是三層交換機(jī)的顯著功能，與此相對應(yīng)的路由功能也有著一定的服務(wù)特征，因此在專業(yè)性方面顯得有所欠缺。面對巨大的網(wǎng)絡(luò)流量問題，若是三層交換機(jī)兼具網(wǎng)絡(luò)路由和網(wǎng)內(nèi)交換職責(zé)，則勢必將加大設(shè)備本身的負(fù)擔(dān)，甚至還會(huì)影響到實(shí)際的響應(yīng)速度。因此，在對響應(yīng)速度有一定要求的基本前提下，三層交換機(jī)的網(wǎng)內(nèi)交換功能僅僅表現(xiàn)在對應(yīng)的路由任務(wù)方面，這對于設(shè)備優(yōu)勢的發(fā)揮至關(guān)重要。

1996年Cisco公司正式提出虛擬局域網(wǎng)概念以來，憑借自身的技術(shù)優(yōu)越性，虛擬局域網(wǎng)技術(shù)很快在世界范圍內(nèi)得到普及。局域網(wǎng)技術(shù)通過對不同邏輯區(qū)域的劃分使得相同需求內(nèi)的局域網(wǎng)能夠服務(wù)于不同功能的工作站，并從物理空間方面實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)屬性的相關(guān)聯(lián)。在三層交換技術(shù)正式應(yīng)用前，針對局域網(wǎng)的劃分僅僅是以端口和MAC地址為依據(jù)，然而三層交換機(jī)的出現(xiàn)使得虛擬網(wǎng)的應(yīng)用逐漸成為一種趨勢，這一虛擬網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與位置之間并無直接關(guān)聯(lián)，因此對應(yīng)的增刪過程也顯得較為麻煩。作為一種全新的局域網(wǎng)劃分方式，第三層交換技術(shù)的出現(xiàn)使得局域網(wǎng)功能及結(jié)構(gòu)特征更加顯著，通過對IP地址和策略來對報(bào)文協(xié)議和子網(wǎng)進(jìn)行劃分，這對于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及管理而言意義重大。以三層交換技術(shù)為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方便和靈活為基礎(chǔ)，通過對物理位置和網(wǎng)絡(luò)功能的考慮從邏輯關(guān)系方面實(shí)現(xiàn)對工作組獨(dú)立功能的反映，使得各個(gè)交換機(jī)端口能夠與主機(jī)相關(guān)聯(lián)。盡管局域網(wǎng)中各成員之間共享，然而信息傳統(tǒng)的過程卻是相互獨(dú)立的。轉(zhuǎn)發(fā)、隔離和防火墻是傳統(tǒng)路由器的典型作用然而在對局域網(wǎng)進(jìn)行劃分的過程中針對不同網(wǎng)段的邏輯信息仍然需要通過路由器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，因此在不同的局域網(wǎng)范圍內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息也是較為龐大的。若是任一信息傳輸環(huán)節(jié)都需要對應(yīng)相關(guān)的分組路由功能，則數(shù)據(jù)量的擴(kuò)大勢必將成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的負(fù)擔(dān)，甚至還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的崩潰。三層交換技術(shù)在局域網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用使得第一個(gè)數(shù)據(jù)路由操作完成后能夠?qū)?yīng)IP地址與MAC地址，在同一個(gè)映射表中若是存在相同的數(shù)據(jù)則可從二層直接通過，這就消除了傳統(tǒng)路由設(shè)備中存在的網(wǎng)絡(luò)延遲問題，不僅是對網(wǎng)絡(luò)路由瓶頸問題的解決，且有利于分組轉(zhuǎn)發(fā)效率的提升。

局域網(wǎng)中三層交換技術(shù)的應(yīng)用是對傳統(tǒng)交換技術(shù)的有力沖擊，且全新的交換系統(tǒng)不僅僅在于解決網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的物理互連問題，且使得傳統(tǒng)局域網(wǎng)路由技術(shù)得到顯著更新，這對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能的提高以及網(wǎng)絡(luò)管理手段的改善都有積極的促進(jìn)意義。不斷提高的三層通信傳播速度使得內(nèi)部多媒體網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和寬帶傳輸效率的提升成為必然趨勢，加之三層交換技術(shù)的價(jià)格低廉和性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，其未來的發(fā)展空間勢必將更加廣闊。

綜上所述，對于網(wǎng)絡(luò)配置而管理工作而言，建立在三層交換技術(shù)基礎(chǔ)之上的虛擬局域網(wǎng)技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)管理弊端從根本上得到解決，不斷擴(kuò)大的局域網(wǎng)規(guī)模和局域網(wǎng)用戶數(shù)量使得大量的廣播信息能夠在網(wǎng)絡(luò)空間中得以傳播，有效解決了傳統(tǒng)模式中存在的網(wǎng)絡(luò)帶寬問題，這不僅避免了廣播風(fēng)暴問題的產(chǎn)生，且是對虛擬局域網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢的集中呈現(xiàn)。需要注意的是，園區(qū)網(wǎng)內(nèi)虛擬局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還需要考慮到三層交換技術(shù)的特征及性質(zhì)問題，從網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置方面提高網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行與維護(hù)性能，通過對網(wǎng)絡(luò)的管理與配置切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的安全性、擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。

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作者簡介：蔣偉（1981.08-），男，初級職稱，函授本科，研究方向：網(wǎng)絡(luò)；羅偉文（1989.07-），男，初級職稱，大專，研究方向：網(wǎng)絡(luò)。

作者單位：廣西壯族自治區(qū)公安廳居民身份證制作中心，南寧 530001