今天小编要和大家分享的是多层交换机体系结构 多层交换机主要功能，接下来我将从多层交换机的体系结构，多层交换机的主要功能，多层交换机的操作，多层交换机的应用，这几个方面来介绍。
多层交换技术是传统第2层交换技术与第3层路由技术在单一产品中的简单结合，结合了2层交换和3层路由功能于一身。路由器一般只能传几千个包，使用3 层交换，可以达到几百万个包传输。多层交换技术是个新概念，该术语在行业中还没有形成标准。供应商、分析员和编辑员对一些行业术语的理解还没有达成统一意见，如多层交换机、第2层路由器、第3层交换机、IP 交换机、路由交换机、交换路由器和线速路由器等。多层交换机是其中使用最好也最为广泛的一种产品，它既可以执行第3层路由功能，也可以执行第2层交换功能。
多层交换机的体系结构
通用直通路由选择（GenericCut-ThroughRouting）：多层交换结构第3层中的路由计算是在数据流的第1个数据包中完成的。该数据流中的其它数据包在第2层沿着相同的路由实现转换。换句话说，这种结构下的路由计算和帧转发处理过程是不同的。
基于ATM的直通路由选择（ATM-BasedCut-ThroughRouting）：这是基于通用直通路由选择的一种变体结构，它基于ATM信元而不像通用直通路由选择一样基于帧结构。基于ATM的直通路由选择结构具有多种优势，如改进的LAN仿真支持和多供应商以多协议对ATM（MpOA）标准的支持。有关Ip交换机和标签交换机的产品通常被归为此结构类目。
第3层学习桥接（Layer3LearningBridging）：该结构不支持路由选择功能，而是利用Ip“snooping”技术学习网络各处出现的真实路由器中终端站间的MAC/Ip地址关系，然后重定向通信流量，并基于第2层地址转换该流量。
线速路由选择（WirespeedRouting）：线速结构可以独立传送各个数据包，它常被称为是一种packet-by-packet第3层交换技术。硬件中采用高级ASIC执行第3层路由选择，它需运行动态路由选择协议，如OSpF和RIp。除基本Ip路由选择以外，它还提供Ip组播路由选择、VLAN分离和多优先级，以支持服务质量标准。
多层交换机的主要功能
多层交换机和路由器之间的区别，最根本就是多层交换机也具有“路由”功能，与传统路由器的路由功能总体上是一致的。不过虽然多层交换机与路由器都具有路由功能，但不能因此而把它们等同起来。现在有许多宽带路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口、硬件防火墙功能，但不能把它与交换机或者防火墙等同起来一样。因为这些路由器的主要功能还是路由功能，其它功能只不过是其附加功能，其目的是使设备适用面更广、使其更加实用。这里的多层交换机也一样，它仍是交换机产品，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机，它的主要功能仍是数据交换。也就是说它同时具备了数据交换和路由由发两种功能，但其主要功能还是数据交换；而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。
多层交换机的操作
以如下拓扑结构为例:
第一步：发送MLSpHello信息当路由器激活后，多层路由处理器每15秒发送一个MLSpHello包，这些包内含路由器接口所使用的VLAN标识和MAC地址信息。MLS-SE通过这些信息掌握具备多层交换能力的路由器的第二层属性。如果交换机连接了多个MLS-Rp，MLS-SE通过为它们的MAC地址分配XTAG值的方法来区分每个MLS-Rp的MAC地址条目。如果MLSp帧从同一个MLS-Rp得到所有MAC地址，MLS-SE则为其附加相同的XTAG值，具体如左图所示。这些关联的记录都存放在CAM中。由于Hello包是周期性发送的，所以，这种方法可以保证相关值动态地跟踪网络的变化，并可实现一定的淘汰机制。Hello包是在第二层发布的，它使用多播地址01-00-0C-DD-DD-DD。
第二步：标识候选包(Candidatepacket)在了解具有多层交换能力的路由器的相关地址后，MLS-SE可以对进入交换机的数据包进行匹配判断。对于一个流中的数据包，如果MLS缓存中含有与之匹配的捷径条目，则MLS-SE就旁路路由器而直接转发该数据包；如果MLS中不含与该数据包相匹配的捷径条目，则MLS-SE将它归为候选包，并在缓存中建立部分捷径(partialshortcut)。这样的包采用传统的第二层交换机处理方式处理，并发往与之相连的路由器接口(网关)，具体如图所示。
第三步：标识使能包(Enablepacket)路由器收到并以传统的方式转发数据包。通过数据包的目标地址路由表得知，这个包应从FastEthernet1/0的第二个接口转出，并将包封装为VLAN2帧通过ISL链路送回。具体过程如图所示。此时，路由器已经重写第二层帧的帧头。同时，路由器不仅改写了ISL头的VLAN号，而且也修改了两个MAC地址域：源ＭＡＣ改为路由器出口的MAC地址，目标ＭＡＣ改为主机B的MAC地址。虽然数据包的Ip地址未改写，但Ip包头的生存时间(TTL)值被减1，故Ip包头的校验和也需要做相应的修改。这个修改后的数据包称为使能包(Enablepacket)，当这个数据包从路由器送出并穿过交换机到达目的地主机Ｂ时，要履行下列五个功能：
1.第二层交换机根据使能包的目的地MAC地址，知道该数据包应该从pORT3/1口转发出去；
2.MLS-SE得知使能包的帧头上源地址是通过Hello过程建立的地址记录之一；
3.MLS-SE根据使能包目的Ip地址查寻在第二步中建立的部分捷径条目；
4.MLS-SE将与使能包源MAC地址相关联的XTAG值和部分捷径条目的对应XTAG值相比较，如果匹配，则表明这个使能包与第二步中的候选包来自同一个路由器；
5.MLS-SE完成该捷径条目的建立过程，该捷径记录将包含重写数据流中的后续包帧头所需的所有信息。
第四步：直接交换(转发)数据流中的后续包当后续的数据包被主机A送出后，MLS-SE利用数据包中的目标Ip地址查找在第三步建立的完整捷径。地址匹配后，MLS-SE利用重写引擎修改帧头信息，然后直接转发给主机B(数据包不发给路由器)。重写操作修改帧头域，其值同第一个被路由器修改的数据包的域值一样。详见图5所示。这里需要解释的是，NFFC(NetFlowFeatureCard)是装备在三层交换机中的网络流性能卡，它维护第三层交换数据包流的交换表(MLSCache)，作为多层交换的交换引擎部分。
多层交换机的应用
随着我国企业网、校园网以及小区宽带建设的迅速发展，多层交换机再次找到了新的市场增长点，它的应用也从最初的骨干层、汇聚层一直渗透到边缘的接入层。在目前火爆的宽带网络建设中，多层交换机一般被放置在小区的中心和多个小区的汇聚层。多层交换机的出现，极大改变了局域网的性能。正如路由器统治广域网一样，多层交换机将在今后主宰局域网已成为必然。
在校园网、城域教育网中，从骨干网、城域网骨干、汇聚层都有多层交换机的用武之地，尤其是核心骨干网一定要用多层交换机，否则整个网络成千上万台的计算机都在一个子网中，不仅毫无安全可言，也会因为无法分割广播域而无法隔离广播风暴。如果采用传统的路由器，虽然可以隔离广播，但是性能又得不到保障。而多层交换机的性能非常高，既有多层路由的功能，又具有二层交换的网络速度。二层交换是基于MAC寻址，三层交换则是转发基于第三层地址的业务流；除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由二层交换处理，提高了数据包转发的效率。多层交换机通过使用硬件交换机构实现了Ip的路由功能，其优化的路由软件使得路由过程效率提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题。因此可以说，多层交换机具有“路由器的功能、交换机的性能”。
关于多层交换机,电子元器件资料就介绍完了，您有什么想法可以联系小编。
