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奔向“塔尖”的交换技术

时间：2022-05-25 01:31:42 其他范文收藏本文下载本文

奔向“塔尖”的交换技术（推荐8篇）由网友“艾谁谁”投稿提供，以下是小编精心整理的奔向“塔尖”的交换技术，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

奔向“塔尖”的交换技术

篇1：奔向“塔尖”的交换技术

多层交换技术必将带动网络的发展，作为未来网络的一个核心技术，也会为用户未来多种应用的可扩展解决方案奠定坚实的基础，

数据交换技术从简单的电路交换发展到二层交换，从二层交换又逐渐发展到今天较成熟的三层交换也不过几年的时间。

而紧跟这第三层交换之后，第四层交换、第七层交换等概念更是接踵而至，交换技术的发展已经跑到了“塔尖”（OSI将计算机网络体系结构划分为七层）。计算机网络加速度式的迅猛发展势头，实在快得令人吃惊。

三层交换让数据包高速转发

二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。

二层交换缺点是广播域太大，而且不能处理不同IP子网之间的数据交换。这种网络结构扁平，没有层次化概念。因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。

三层交换技术，也称多层交换技术或IP交换技术，因工作在OSI七层网络标准模型中的第三层而得名。

三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，如图所示。

三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

跟普通的二层交换机一样，三层交换机也维护一张用于二层交换的地址表（通常称为CAM表），该表是MAC地址与出接口的对应关系。

这样每当接收到一个以太网数据帧，三层交换机判断如果该数据帧不是发送给自己的，则根据数据帧的目的MAC地址查询CAM表，如果能命中，则根据查询的结果，通常是一个出接口列表，来进行转发。如果不能命中，则向所有端口广播该数据帧。

三层交换更安全

目前的三层交换机，尤其是高端三层交换机，在路由转发能力、接口类型、业务能力、QoS以及安全、计费、认证等功能上都有了很大的改进和提高。

在路由转发能力上，传统的交换机会受到CACHE（高速缓存）容量的限制，例如当网络规模变大，网络中的地址增多，就存在着CACHE耗尽的风险，尤其是目前网络上病毒的泛滥，伪造地址的攻击越来越多，大量伪造的IP地址将很快耗尽交换机的资源。

因此，目前高端三层交换机也采用了类似路由器的“最长匹配”方式，即不匹配完整的IP地址，只根据网段进行最长匹配，这样就能更好地适应网络规模和流量模式的变化。同时，由于ASIC技术的发展，这种“最长匹配”也可以由硬件来完成，在不影响转发速度的情况下使得三层交换机可以适应更复杂的网络环境。

在病毒、攻击日益泛滥的今天，网络的安全问题越来越重要，解决安全问题需要在网络边缘支持对非法流量的过滤、对用户的认证等能力。

目前的三层交换机基本都支持配置ACL策略，可以根据流量特征对非法数据流进行过滤，或采用流量限制的策略，这样就很大程度上限制了病毒或攻击流量的扩散速度和危害程度。

多层交换到达顶层

Internet的迅猛发展加速了信息急速骤增，给网络信息中心服务器增加了极大的压力。面对网络核心系统压力缓解需求，第四层交换机应运而生。

第四层交换机区别时第三层交换机的是，它不仅应用了第三层交换机中的IP交换技术，可以查看第三层数据包头源地址和目的地址的内容，可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能。

第四层交换除了负载均衡功能外还支持其它功能，如基于应用类型和用户ID的传输流控制功能。采用多级排队技术，第四层交换机可以根据应用来标记传输流以及为传输流分配优先级。

此外，第四层交换机直接安放在服务器前端，它了解应用会话内容和用户权限，因而使它成为了防止非授权访问服务器的理想平台，

而更让人惊讶的是，目前的交换机技术向第七层发起冲击，第七层的智能性能够进行进一步的控制，即对所有传输流和内容的控制。

目前关于第七层交换功能还没有具体的标准。但是第七层交换和类似的解决方案之间最大的优势，也就是交换技术具有的最大优势，就是高速而且不影响智能处理。

用户采用第七层交换技术可以以交换的线速度做出更智能性的传输流内容的决策。

七层交换实现有效的数据流优化和智能负载均衡。用户将自由地根据得到的信息就各类传输流和其目的地做出决策，从而优化网络访问，为最终用户提供更好的服务。

多层交换驱动路由智能化

网络的迅速普及带动了广泛的应用，而用户对带宽的需求总是远高于带宽的本身发展。因此，对于交换机和路由器这些网络基础设施背后的智设备，必须承担起更高的智能化脚步，以满足用户对带宽需求。

在许多大型企业中，通常被划分为通过路由器实现互连的一些子网。这种划分通常是按照地域、运行的应用类型、需要的数据量和安全方面的因素来进行。

因为传统路由器的分组转发的设计与实现均基于软件，在转发过程中对分组的处理要经过许多环节，转发过程复杂，使得分组转发的速率较慢。

另外，路由器中各种附加的安全措施增加了CPU的负担，这样就使得路由器成为整个互联网上的瓶颈。

因此，业内出现一种称为“多层交换路由”的新技术，这些 “智能”交换机/路由器能够提供更快的速度和更短的延迟，同时能够将多种网络设备的功能结合在一起。

它采用一种新的网络设计和管理模式。在实现线速转发的今天，阻塞点可以被有效地消除，用户距数据的距离可以更远，而且不必担心性能的下降。

多层交换路由的功能与传统的路由器和交换机毫无差别，它们只是将分散的局域网和城域网功能集中在一个单一设备中。

同时，它可在同组的用户之间实现本地交换，即第2层交换。于不同组的用户间实现路由，即第3层交换或路由。同时为应用提供安全特性和特殊服务，即第4层交换。

多层交换技术必将带动网络的发展，作为未来网络的一个核心技术，也会为用户未来多种应用的可扩展解决方案奠定坚实的基础。

第三层交换的体系结构

三层交换机与路由器区别

三层交换机也具有“路由”功能，与传统路由器的路由功能总体上是一致的。虽然如此，三层交换机与路由器还是存在着相当大的本质区别的。

传统的路由器在网络中有路由转发、防火墙、隔离广播等作用，由于在局域网上，不同VLAN之间的通信数据量很大，这样，如果路由器要对每一个数据包都路由一次，随着网络上数据量的不断增大，它将成为瓶颈。

而第三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。

路由器的转发采用最长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现。而三层交换机的路由查找是针对流的，它利用CACHE技术，很容易采用ASIC实现，因此，可以大大节约成本，并实现快速转发。

三层交换机的路由功能通常比较简单，路由路径远没有路由器那么复杂。它用在局域网中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域网数据交换频繁的应用特点。

而路由器最主要的功能就是路由转发，解决好各种复杂路由路径网络的连接就是它的最终目的，所以路由器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同种协议的局域网间，更适用于不同协议的局域网与广域网间。

路由器一般由基于微处理器的软件路由引擎执行数据包交换，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。同时，三层交换机的路由查找是针对数据流的，它利用缓存技术，很容易利用ASIC技术来实现，因此，可以大大节约成本，并实现快速转发。而路由器的转发采用最长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现，转发效率较低。

篇2：有关交换技术大

交换技术能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽，一但你拥有了此技术，那么你的工作和你的工作效率一定会大大的提高了，

生成树协议(STP)可以防止冗余的交换环境出现回路。要是网络有回路，就会变得拥塞不堪，从而出现广播风暴，引起MAC表不一致，最终使网络崩溃。使用STP的所有交换技术都通过网桥协议数据单元(BPDU)来共享信息，BPDU每两秒就发送一次。

交换技术发送BPDU时，里面含有名为网桥ID的标号，这个网桥ID结合了可配置的优先数(默认值是32768)和交换机的基本MAC地址。交换机可以发送并接收这些BPDU，以确定哪个交换机拥有最低的网桥ID，拥有最低网桥ID的那个交换机成为根网桥(rootbridge)。

根网桥好比是小镇上的社区杂货店，每个小镇都需要一家杂货店，而每个市民也需要确定到达杂货店的最佳路线。比最佳路线来得长的路线不会被使用，除非主通道出现阻塞。

根网桥的工作方式很相似。其他每个交换机确定返回根网桥的最佳路线，根据成本来进行这种确定，而这种成本基于为带宽所分配的值。如果其他任何路线发现摆脱阻塞模式不会形成回路(譬如要是主路线出现问题)，它们将被设成阻塞模式。

恶意利用STP的工作方式来发动拒绝服务(DoS)攻击。如果恶意把一台计算机连接到不止一个交换机，然后发送网桥ID很低的精心设计的BPDU，就可以欺骗交换机，使它以为这是根网桥，这会导致STP重新收敛(reconverge)，从而引起回路，导致网络崩溃。

MAC表洪水攻击交换技术的工作方式是：帧在进入交换机时记录下MAC源地址，这个MAC地址与帧进入的那个端口相关，因此以后通往该MAC地址的信息流将只通过该端口发送出去。这可以提高带宽利用率。

因为信息流用不着从所有端口发送出去，而只从需要接收的那些端口发送出去。MAC地址存储在内容可寻址存储器(CAM)里面，CAM是一个128K大小的保留内存，专门用来存储MAC地址，以便快速查询。如果恶意向CAM发送大批数据包，就会导致交换机开始向各个地方发送大批信息流，从而埋下了隐患，甚至会导致交换机在拒绝服务攻击中崩溃，

ARP攻击ARP(AddressResolutionProtocol)欺骗是一种用于会话劫持攻击中的常见手法。地址解析协议(ARP)利用第2层物理MAC地址来映射第3层逻辑IP地址，如果设备知道了IP地址，但不知道被请求主机的MAC地址，它就会发送ARP请求。

ARP请求通常以广播形式发送，以便所有主机都能收到。恶意可以发送被欺骗的ARP回复，获取发往另一个主机的信息流。假设 Jimmy也在网络上，他试图获取发送到这个合法用户的信息流， Jimmy欺骗ARP响应。

声称自己是IP地址为10.0.0.55(MAC地址为05-1C-32-00-A1-99)的主人，合法用户也会用相同的MAC地址进行响应。结果就是，交换机在MAC地表中有了与该MAC表地址相关的两个端口，发往这个MAC地址的所有帧被同时发送到了合法用户和 Jimmy。

“交换技术”是一个舶来词，源自英文“Switch，原意是“开关”，我国技术界在引入这个词汇时，翻译为“交换”。在英文中，动词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）。

1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。

与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。

交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。

交换技术能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。

篇3：分组交换技术

1、分组交换的优点：线路利用率提高；分组交换网可以进行数据率的转换；在线路交换网络中，若通信量较大可能造成呼叫堵塞的情况，即网络拒绝接收更多的连接要求直到网络负载减轻为止；优先权的使用。

2、分组交换和报文交换主要差别：在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度。报文交换系统却适应于更大的报文。

3、虚电路的技术特点：在数据传送以前建立站与站之间的一条路径。

4、数据报的优点：避免了呼叫建立状态，如果发送少量的报文，数据报是较快的；由于其较原始，因而较灵活；数据报传递特别可靠。

5、几点说明：

路线交换基本上是一种透明服务，一旦连接建立起来，提供给站点的是固定的数据率，无论是模拟或者是数字数据，都可以通过这个连接从源传输到目的。而分组交换中，必须把模拟数据转换成数字数据才能传输。

6、外部和内部的操作

外部虚电路，内部虚电路。当用户请求虚电路时，通过网络建立一条专用的路由，所有的分组都用这个路由。

外部虚电路，内部数据报。网络分别处理每个分组。于是从同一外部虚电路送来的分组可以用不同的路由。在目的结点，如有需要可以先缓冲分组，并把它们按顺序传送给目的站点。

外部数据报，内部数据报。从用户和网络角度看，每个分组都是被单独处理的`。

外部数据报，内部虚电路。外部的用户没有用连接，它只是往网络发送分组。而网络为站之间建立传输分组用的逻辑连接，而且可以把连接另外维持一个扩展的时间以便满足预期的未来需求。

拓展：

分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。

进行分组交换的通信网称为分组交换网。从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程，分组交换实质上是在“存储―转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据―分组。

每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，它主要用于数据通信。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。

分组交换利用统计时分复用原理，将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路（V.C）实现数据的分组传送。

分组交换网具有如下特点：

（1）分组交换具有多逻辑信道的能力，故中继线的电路利用率高；

（2）可实现分组交换网上的不同码型、速率和规程之间的终端互通；

（3）由于分组交换具有差错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小；

（4）分组交换的网络管理功能强。

分组交换的基本业务有交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）两种。交换虚电路如同电话电路一样，即两个数据终端要通信时先用呼叫程序建立电路（即虚电路），然后发送数据，通信结束后用拆线程序拆除虚电路。

永久虚电路如同专线一样，在分组网内两个终端之间在申请合同期间提供永久逻辑连接，无需呼叫建立与拆线程序，在数据传输阶段，与交换虚电路相同。

分组交换数据网是由分组交换机、网路管理中心、远程集中器、分组装拆设备以及传输设备等组成。

篇4：交换技术基础

一、媒体网关接入功能

媒体网关功能是接入到IP网络的一个端点/网络中继或几个端点的集合，它是分组网络和外部网络之间的接口设备，提供媒体流映射或代码转换的功能，例如，PSTN/ISDN IP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关和综合接入网关等，支持MGCP协议和H.1248/MEGACO协议来实现资源控制、媒体处理控制、信号与事件处理、连接管理、维护管理、传输和安全等多种复杂的功能。

二、呼叫控制和处理功能

呼叫控制和处理功能是软交换的重要功能之一，可以说是整个网络的灵魂。它可以为基本业务/多媒体业务呼叫的建立、保持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。支持基本的双方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能，多方呼叫控制功能包括多方呼叫的特殊逻辑关系、呼叫成员的加入/退出/隔离/旁听等。

三、业务提供功能

在网络从电路交换向分组交换的演进过程中，软交换必须能够实现PSTN/ISDN交换机所提供的全部业务，包括基本业务和补充业务，还应该与现有的智能网配合提供智能网业务，也可以与第三方合作，提供多种增值业务和智能业务，

四、互连互通功能

下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向下一代网络的发展演进中，不可避免地要实现与现有网络的协同工作、互连互通、平滑演进。例如，可以通过信令网关实现分组网与现有7号信令网的互通；可以通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；可以采用H.323协议实现与现有 H.323体系的IP电话网的互通；可以采用SIP协议实现与未来SIP网络体系的互通；可以采用SIP或BICC协议与其他软交换设备互联；还可以提供 IP网内H.248终端、SIP终端和MGCP终端之间的互通。

五、协议功能

软交换是一个开放的、多协议的实体，因此必须采用各种标准协议与各种媒体网关、应用服务器、终端和网络进行通信，最大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络的作用。这些协议包括H.323、 SIP、H.248、MGCP、SIGTRAN、RTP、INAP等。

篇5：标记交换技术

综述

本备忘录状况

本文是一份Internet草案，Internet草案是Internet Engineering Task Force（IETF）的工作文档及其涉及的领域与工作组。请注意，其它工作组也可发布工作文档作为Internet草案。

Internet草案的有效期最长为6个月，这是一个有可能随时被其它文档修改、替代或废止的草案文档。使用Internet草案作为参考材料或不以“进行中的工作”的方式来引用它们都是不恰当的。

若想了解任意一份Internet草案的当前状况，请查阅包含在ftp.is.co.za（非洲），nic.nordu.net（欧洲），munnari.oz.au（环太平洋地区），ds.internic.net（美国东海岸）或ftp.isi.edu（美国西海岸）上，Internet-Drafts Shadow目录中的“lid-abstracts.txt”文件。

摘要

本文概括介绍了一种称为标记交换的技术，该技术是一种用于网络层信息包转发的新方法。本文主要描述这种标记交换体系结构的两个主要部件：转发与控制。转发通过应用简单的标签交换技术来完成实施，而现有的网络层路由协议则与联编和分配标记的机制一同进行用于控制。标记交换能够保持IP的扩展属性，并有助于提高IP网的伸缩能力。标记交换并不依赖于ATM，它能直接应用于ATM交换机。本文同时还介绍了一系列标记交换的应用与部署场合。

引言

Internet的持续发展日益要求Internet服务提供商（ISPs）提供更高带宽。不过，Internet的发展并不是更高带宽的唯一驱动因素─对更高带宽的需求，还来源于日渐蓬勃发展的多媒体应用。

而更高带宽的需求又要求：路由器对多播与单播流量都具有更高的转发性能（每秒信息包数）。

Internet的发展也要求Internet路由系统改善其扩展性能。由单个路由器维护大量路由信息的能力与建立一个路由知识层的能力对支持一个高质量、可扩展的路由系统是必不可少的。

我们已经意识到有必要改善转发性能，同时，增加路由功能支持多点广播，从而能够更灵活地控制流量路由，并提供建立一个路由知识层的能力。不仅如此，拥有一个能支持适度发展以适应新的需要的路由系统，正变得越来越重要。

标记交换是针对这些挑战而提供的一种有效解决方案。标记交换可以将网络层路由的灵活性及丰富功能与标签交换转发模式的简易性紧密融合在一起。标记交换转发模式（标签交换）的简易性改进了转发性能，同时保持了极具竞争力的性能价格比。通过将大范围的转发粒度与标记联系起来，同一转发模式可以用于支持各种各样的路由功能，比如：基于目的地的路由，多点广播，路由知识层与灵活的路由控制。最后，在保持同样转发模式的情况下把简单的转发，大范围的转发粒度与发展路由功能的能力结合起来，便产生了可以确保适度发展以适应新涌现需求的路由系统。

本文档其余部分的安排如下：第2节介绍标记交换的主要组成部件─转发与控制。第3节阐述转发部件。第4节阐述控制部件。第5节阐述标记交换如何与ATM并用。第6节阐述标记交换协助提供一系列服务质量的用途。第7节简单地阐述了可能的配置场合。第8节结论。

标记交换部件

标记交换包括两个部件：转发与控制。转发部件运用信息包所携带的标记信息（tags）和标记交换机所维护的标记转发信息来完成信息包的转发。控制部件负责在一组互连的标记交换机中维护正确的标记转发信息。

转发部件

标记交换所用的基本转发模式是以标签交换的构想为基础的。当一个带有标记的信息包被标记交换机收到时，该交换机用这个标记作为其Tag Information Base（TIB）中的一个索引。TIB的每一个项都包括一个进站标记，一个或多个表单子项（出站标记、出站接口、出站链路级信息）。如果交换机发现一个项的进站标记与该信息包所携带的标记相同，那么交换机就会对该项的每个子项（出站标记，出站接口、出站链路级信息）进行处理，即用出站标记替换信息包中的标记，用出站链路级信息替换信息包中的链路级信息（如：MAC地址）。并通过出站接口，将此信息包转发出去。

从以上对转发部件的介绍中，我们可以发现如下几点：第一，转发决策是以精确匹配算法为基础的，该算法用一个固定长度、相当短的标记作为索引。相对于传统的用于网络层的最长匹配转发而言，它使用了一个简化的转发过程。

反过来，这确保了更高的转发性能（每秒更多的信息包数）。这个转发过程，简单到足以允许直接的硬件实施。第二点发现是：转发决策与标记的转发粒度无关。例如，同一转发算法适用于多路广播与单路广播─一个单路广播项只会有一个单一的（出站标记、出站接口，出站链路级信息）子项，而一个多路广播会有一个或许多个（出站标记，出站接口，出站链路级信息）子项。（对于多访问链路，在这种状况下，出站链路级信息将包括一个多路广播MAC地址）。这就说明了同一转发模式是如何运用标记交换来支持不同的路由功能的（如多路广播、单路广播、等等）。

这一简单的转发过程必须与标记交换的控制部件不相耦合。新的路由（控制）功能可以被方便地部署，而无需干扰转发模式。这就意味着：当增添新的路由功能时，没必要重新优化转发性能（通过修改硬件或软件）。

标记封装

标记信息可以以多种途径的方式封装在信息包中：

以一个小“楔子”标记头，填加在层与Network Layer头之间；

如果层头提供了足够的语义（例如，下面讨论的ATM），可作为层头的部分；

作为Network Layer头的部分（如：以适当修改的语义，来使用Ipv6中的Flow Label域）。因此通过虚拟的任何介质类型（包括点到点链路，多访问链及ATM）实施标记交换是可能的。

还应注意到：标记转发部件与网络层无关。使用特定于某个Network Layer协议的控制部件，实现以不同的Network Layer协议应用标记交换。

控制部件

标记交换所必需的是标记与网络层路由之间的联编概念。为了提供良好的伸缩性能，同时适应多种路由功能，标记交换可支持很大范围的转发粒度。在一个极端上，一个标记可能被关联（联编）到一组路由上（更具体地说，是与这个组内路由的Network Layer Reachability有联系在另一个极端上，一个标记可能被联系到一个单独的应用流上（例如，一个RSVP流）。一个标记也可能被联系到一个多路广播树上。

控制部件负责产生标记联编信息，然后在标记交换机中将这个标记联编信息进行分配。

控制部件是一系列模块的集合，每个模块均可支持一项特定的路由功能。为了支持新的路由功能，可随时增添新的模块。下面，对这些模块进行简要介绍。

基于目的地的路由

在本节中，我们将介绍标记交换如何支持基于目的地的路由。回忆一下，用基于目的地的路由，一个路由器是根据信息包中携带的目的地址和转发信息库（FIB）中存贮的信息（由路由器维护）来作转发决策的。路由器是用其从路由协议（例如，OSPF，BGP）中接到的信息来构造其FIB的。

为了以标记交换支持基于目的地的路由，一个标记交换机可以象一个路由器一样参与路由协议（例如，OSPF，BGP），并用从这些协议中接到的信息来构造其FIB。

进行标记分配及标记信息库（TIB）管理的三种许可方法为：（a）下行标记分配，（b）下行按需标记分配及（c）上行标记分配。

在所有情况下，交换机分配标记并将它们联编到其FIB的地址前缀码上。在下行分配中，信息包中携带的标记是由链路的下行端的交换机（就数据流的方向而言）产生并取编到前缀码上的。在上行分配中，标记是在链路的上行端，被分配和联编的。“按需”分配意味着只有在上行交换机要求去做时，标记方才由下行交换机分配和分布。方法（b）与（c）在ATM网络中最有用（参见第5节）。请注意，在下行分配中，交换机负责：生成应用于进站数据信息包的标记联编，并从其毗邻的交换机接收出站信息包的标记联编。在上行分配中，交换机负责：为出站标记生成标记联编，如：应用于离开此交换机的数据信息包的标记，并从其毗邻交换机接收进站信息包的联编。

下行标记分配方案操作如下：交换机为其FIB中的每一个路由分配一个标记。用设置给这个分配标记的进站标记，在其标记信息库（TIB）中生成一项，然后把这个（进站）标记与这个路由之间的联编通知给其它的领接标记交换机。这个通知，或者通过将此联编置于现有的路由协议上或者通过使用一个独立的标记分配协议（TDP）来实现。当一个标记交换机接收到一个路由的标记联编信息，并且那个信息是由那个路由的下一次跳转所生成，则这个交换机就把这个标记（作为联编信息的一部分携带）放入与此路由关联的那个TIB项的出站标记中。这就产生了出站标记与路由之间的联编。

下行按需标记配置方案操作如下：交换机为其FIB中每个路由指定下一次跳转。然后向下一次跳转发布一个请求（通过TDP）：索要那个路由的标记联编。当下一个跳转接收到这个请求时，它就分配一个标记，以设置给这个被分配标记的进站标记，在其TIB中产生一项，然后再把这个（进站）标记与这个路由之间的联编返回至发出此原始请求的那个交换机。当那个交换机接收到这个联编信息后，它就会在其TIB中生成一项，并将此项中的出站标记设置成从下一个跳转接收到的值。

上行标记分配方案如下使用：如果一个标记交换机有一个或多个点到点接口，则它为其FIB中那些下一个跳转通过这些接口之一可及的每一个路由，分配一个标记，用设置给此被分配标记的出站标记，在其TIB生成一项，然后把这个（出站）标记与这个路由之间的联编通知给下一个跳转（通过TDP）。当一个正是下一个跳转的标记交换机接收到这个标记联编信息时，这个交换机将把这个标记（作为联编信息的一部分被携带）放在与这个路由相关联的那个TIB项的进站标记之中。

一旦一个TIB项填有进站与出站标记两者齐全，这个标记交换机就能通过使用标记交换转发算法来的联编到这些标记上的那些路由，转发信息包（参见第3节）。

当一个标记交换机，任一个出站标记与一个路由间生成了一个联编，这个交换机除了填充其TIB之外，还要用这个联编信息来修改其FIB。这就可以确保让这个交换机为原先未标记的信息包增加标记。为了理解带有基于目的地路由功能的标记交换机的伸缩性能，应注意到一个标记交换机不得不维护的标记的总数，不能超过这个交换机FIB中路由的数目，

然而，某些情况下，一个单一标记可能与一组路由相联，而非与一个单一路由。这样，所需要的状态，就要比标记被分配给单一流的情况要少得多。

一般来说，一个标记交换机将试图以它可达的所有路由的进站和出站标记来填充其TIB，从而实现所有的信息都能由简单的标签交换转发。因此，标记分配是由拓扑结构（路由）驱动的，并非流量－－这是由于引起标记分配的FIB项的存在，而并非由于数据信息包的到达。

使用与路由相关联的标记而非流也意味着：没有必要为所有的流执行的分类过程，以决定是否合为一个流指派一个标记。反过来，这也简化了整体方案，并使其在流量方式出现改变时，更加强健与稳定。请注意，当标记交换被用于支持基于目的地的路由功能时，标记交换并不完全消除执行正常的网络层转发的需求。首先，向一个先前未标记的信息包增加一个标记，需要正常的网络层转发。这个功能可能由第一个跳转路由器执行，或者由能够参与标记交换路径上的第一个路由器执行。另外，一个标记交换机无论何时把一个路由聚合（通过使用层次路由技术）到一个单一标记中，并且这些路由不共享一个公共的下次跳转，则这个交换机需要为携带此标记的信息包执行网络层转发。然而，有人可能会发现：路由被聚合的地点数目比必须做转发决策的地点数目要少。此外，十分常见的聚合是只应用于标记交换机所维护路由的一个子集。作为结果，通常大多数情况下，信息包转发要交换算法。

路由知识层

IP路由体系结构把网络建模为：一个路由功能域的集合。在一个域内，路由是通过内部路由功能（例如：CSPF）来提供的，而跨域的路由是通过外部路由功能（例如BGP）来提供的。然而，承载传输流量的域（如Internet Service Provider形成的域）内所有路由器，必须要维护不仅由内部路由提供的，还有外部路由提供的信息。这就产生了一定的问题。

首先，这种信息的数量并非无关紧要。因此，它使路由器增添了额外的资源需求。此外，路由信息容量的增加很常见地增加了路由的收敛时间。反过来，这又降低了系统的整体性能。

标记交换允许内部与外部选路功能不相耦合，这样，只要求处于一个域边界上的标记交换机维护外部路由提供的路由信息，而其它域内的交换机只需维护该域的内部路由所提供的路由信息（它通常要比外部路由信息小得多）。反过来，这又减小了非边界交换机上的选路由负载，并缩短了选路收剑时间。

为了支持这项功能，标记交换允许一个信息包携带并非一个，而是一个组织为栈的标记集合。一个标记交换机，即可以交换栈顶的标记，也可以退栈，还可以交换标记并且把一个或多个标记压入栈。学一个信息在不同域的两个（边界）标记交换机之间被转发时，此信息包的标记栈只包含一个标机之间被转发时，此信息包的标记栈只包含一个标记。

然而，当一个信息包在一个域内被转发时，此信息包中的标记栈将包含不是一个而是两个标记（第二个标记是被此域的入口边界标记交换机压入的）。栈顶的标记提供到一个适当的出口边界标记交换机的信息包转发，同时栈中的第二个标记提供在此出口交换机处正确的信息包转发。此栈由出口交换机或由倒数第二个（相对于出口交换机而言）交换机来退栈。

用于此情况的控制部件与基于目的地路由所用到的部件极为类似。实际上，仅有的实值差别就是：在此情况中，标记联编信息将分布于：在物理领接的标记交换中及在一个单一域内的边界标记交换中。有人可能还发现后者（在边界交换机中分布）可能被BGP的非常小的扩充（通过一个独立的标记联编BGP属性）来轻易包容。

多点广播

对多点广播来说，生成树的构想是必不可少的。多点广播路由过程（例如：PIM）负责构造这种树（以收发信机作叶子），同时多路广播转发功能负责沿着这种树转发多路广播信息包。

为了用标记交换来支持多点广播转发功能，每个标记交换机都通过一个多点广播树与一个标记进行如下关联。当一个标记交换机生成一个多点广播转发项（为一个共享的或一个资源特定的树），及此项的出站接口列表，此交换机还将生成本地标记（每个出站接口一个）。交换机在其TIB中生成一项，并以每个出站接口的此信息进行填充（出站标记，出站接口，出站MAC头），把一个本地生成的标记放入此出站标记域中。这就产生了一个多点广播树与标记之间的一个联编。然后这个交换机通过每个与此项并联的出站接口通知这个标记（与此接口相关联的）与此树之间的聚束。

当一个标记交换机，从另一个标记交换机接收到一个多点广播树与标记之间的联编时，如果另一个交换机是上行毗邻交换机（相对这个多路广播树而言），则这个本地交换机将把此联编中携带的标记放入到与此树关联的TIB项的进站标记部件中。当一个标记交换机集合通过一个多访问子网被互连起来，则多点广播的标记分配过程必须在这些交换机中协调进行。在其它所有情况下，多点广播的标记配置过程可能与基于目的地路由中使用的标记过程相同。

灵活的路由（显式路由）

基于目的地的选路功能的基本特性之一就是信息包中用于转发此信息包的仅有信息是目的地地址。此特性在确保高度伸缩路由的同时，也限制了影响信息包所采取的实际路径的能力；反过来，这又限制了在多条链路中平均分配流量的能力，即：从使用度高链路上取下流量并转移到使用度较低的链路上。对于支持不同分类服务的Internet服务提供商（ISPs）来说，基于目的地路由也限制了他们根据类型所用的链路来分离不同类型的能力。当今，一些Internet服务提供商使用帧中继或ATM，克服基于目的地选路施加的这些限制。凭借标记的灵活粒度，标记交换能够克服这些限制，而无需使用帧中继或ATM。为了提供沿与基于目的地路由所决定的路径不同的路径转发功能，标记交换的控制部件允许在不对应基于目的地路由路径的标记交换机中安装标记联编。

用ATM进行标记交换

由于标记交换转发模式是基于标签交换的，而ATM转发也是基于标签交换的，所以标记交换技术可以通过实施标记交换的控制部件的方式方便地应用于ATM交换机中。标记交换所需的标记信息可以在VCI域中被携带。如果需要两级标记，则VPI域同样可用，尽管VPI域的规模限制了切实可行的网络的大小。然而，对于大多数一级标记的应用来说，VCI域是足够的。

为了获得必要的控制信息，交换机应该能（最小化地）在网络层路由协议（例如：OSPF，BGP）中以对等体进行参与。此外，如果交换机必须执行路由信息聚合，那么为了支持基于目的地的单路广播路由，交换机也就应该能够为某些部分流量执行网络层转发。在一个ATM交换机上以标记交换来支持基于目的地的路由功能，可能要求此交换机维护与一条路由（或者拥有相同的下一个跳转的一组路由）相关联的、并非一个而是几个标记。这对于避免从不同的上行标记机到来而并行地发向相同的下一个跳转的包的交差是必要的。下行按需标记分配或上行标记分配方案均可被用作：用ATM交换机的标记分配和TIB维护过程。

因此，ATM交换机能够支持标记交换，但它至少需要在交换机上实施网络层路由协议与标记交换控制部件。它也可能还需要支持某些网络层转发。

在一个ATM交换机上实施标记交换将简化ATM交换机与路由器的集成－－一个能够完成标记交换的ATM交换机，对于一个邻接的路由器来说，将作为一个路由器出现。这样就可能为覆盖模型提供一个可变的、更具伸缩能力的候选方案，它也去除了ATM选址、路由与信令方案的必要性。因为4.1节中介绍的基于目的地的转发方法是拓扑结构驱动的，而不是流量驱动的，所以这个方法在ATM交换机上的应用既不依赖于高的呼叫建立率，也不依赖于流的持久性。

在一个ATM交换机上实施标记交换，并不排除在同一交换机上支持传统的ATM控制面板（如PNNI）的能力。这两个部件－－标记交换与ATM控制面板－－将以互不相见的方式（通过划分VPI/VCI空间及其它资源，以便这两个部件互不干扰）进行操作。

服务质量（QOS）

为了给经过一个路由器或标记交换机的信息包提供一定范围的业务质量，我们需要两个机制。首先，我们需要将信息包分类。第二，我们需要保证信息包的处理能为每个类型都提供适当的QOS特性（带宽、丢失，等等）。

在信息包第一次被分类后，标记交换机就会提供一个属于特定类的简单标记包的方法。

初始分类将由网络层或更高层头中携带的信息来完成。对应于这个结果类型的一个标记将被应用于这个信息包。然后，被标记的信息包就可以被沿途的标记交换路由器高效地处理，而无需再次被分类。实际的包的调度与排队是大体正交的－－这里的关键在于，标记交换允许简单的逻辑被用于发现识别信息包被如何调度的状态。

以QOS为目的、对标记交换的正确使用很大程度上依赖于QOS是如何部署的。如果RSVP被用于为一类信息包要求特定的QOS，那么就有必要对应于每一个在标记交换上为其安装状态的RSVP话路分配一个标记。这可以由TDP或RSVP的扩充来完成。

标记交换移植策略

由于标记交换是在一对邻接的标记交换机之间执行的，又由于标记联编信息可以按成对原则来分配，所以标记交换可以以一种非常简单的渐增方式来引出。例如，一旦一对相邻的路由器被转变为标记交换机，那么这两个交换机的每一个都将为发向另一个交换机的信息包作上标记，从而使另一个交换机可以使用标记交换。由于标记交换机与路由器使用相同的路由协议，所以标记交换机的引出不会对路由器产生任何影响。实际上，与一个路由器相连的标记交换机，在这个路由器看来就如同一个路由器。

随着越来越多的路由器允许实现标记交换，标记交换所提供功能的范围变得更广了。例如，一旦一个域中所有路由器都支持标记交换，那么开始使用路由知识功能层就成为可能。

总结

在本文档中，我们介绍了标记交换技术。标记交换并非仅限于一个特定的网络层协议－－它是一个多协议解决方案。标记交换的转发部件十分简单，便于高性能转发，并能在ATM交换机这样的转发硬件上得到实施。控制部件灵活异常，可以支持广泛的各种路由功能，比如：基于目的地的路由、多路广播路由、路由知识层及显式定义的路由。通过允许大范围的转发粒度与一个标记关联起来，我们提供了可伸缩且功能丰富的路由功能。随着转发粒度范围日益增大，转发部件与控制部件的相关性不断淡化，从而使得路由功能迅速推陈出新，大大满足了高速发展的计算机网络环境的需求。

安全性（略）

知识产权

Cisco系统公司可能会为本文中公开的部分或全部技术申请专利或其它的知识产权保护。若任何由本文档产生的标准已被或将被授予一项或多项Cisco系统公司的专利，Cisco Systems就会公开那些专利并在合理与平等的情况下对其授权。

鸣谢

Anthony Alles，FredBaker，Paul Doolan，Dino Farinacci，Guy Fedorkow，Jeremy Lawrence，Arthur Lin，Morgan Littlewood，Keith Me Cloghrle与Dan Tappan 都为此项工作做出了卓越贡献。

篇6：路由交换技术实验报告

本实验报告将路由交换技术实验所要求的重点内容编排为八个实验章节，各章内容结构一致。每章第一部分是实验所涉及技术的概述，使大家可以较快回忆起理论课上的技术要点，为实验进行技术上的准备；第二部分是实验内容部分，讲解具体的实验，是各章的中心；第三部分是本章小结，以列表的方式对本章中所用到的命令进行总结，以便读者查阅。

如下面结构概述所述，各章实验内容都对CCNP有所涉猎，各位学员倘有疑惑，可以翻阅相关CCNP的资料书籍以期达到更加深入的理解。

学习网络技术最好的方法便是亲自动手做实验，希望大家能够在实际环境中完成所有实验，熟练掌握配置命令；网络上提供了模拟器，希望学员回去之后可以多用模拟器模拟网络环境，熟悉配置命令。

第一和第二个实验是关于无线局域网演示、网线制作和路由器基本使用，为以后的六个章节的实验打下基础。

实验三、四主要关于路由协议的配置，在路由器上进行静态路由、RIP、IGRP和单区域OSPF的基本配置，此部分知识点在CCNP课程中发展为第五学期课程――高级路由技术；实验五介绍了网络环境中经常用到的一种安全控制技术――IP访问控制列表，还涉及到了TCP/IP协议栈的相关知识；

实验六、七是关于交换机的基础配置以及VLAN的配置，本知识点在CCNP课程中发展为第七学期――多层交换技术；

实验八介绍了当今流行的两种广域网技术帧中继和NAT技术，本知识点在CCNP课程中发展为第六学期――远程接入技术。

实验一网线的制作和无线AP配置演示

五类非屏蔽双绞线价格相对便宜，组网灵活，在中国的网络布线中，使用非常广泛。无线局域网较之传统有线局域网具有安装便捷、使用灵活和易于扩展等特点，近年来，随着适用于无线局域网产品的价格正逐渐下降，相应软件也逐渐成熟，在现在网络建设中使用越来越广泛。这两部分的内容作为Cisco网络技术的基础是需要大家了解掌握的。

本节实验我们向大家介绍使用工程布线中常用的工具制作交叉线和直通线以及演示无线AP的配置。

1.1网线的制作

1.1.1网线和无线局域网技术概述

1.1.1.1 双绞线技术原理概述

大多数局域网使用非屏蔽双绞线(UTP—Unshielded Twisted Pair)作为布线的传输介质来组网,网线由一定距离长的双绞线与RJ45头组成。

1. 双绞线的分类

双绞线可按其是否外加金属网丝套的屏蔽层而区分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。在EIA/TIA-568A标准中，将双绞线按电气特性区分有：三类、四类、五类线。网络中最常用的是三类线和五类线，超五类，目前已有六类以上线。第三类双绞线在LAN中常用作为10Mbps以太网的数据与话音传输，符合IEEE802.3 10Base-T的标准。第五类双绞线目前占有最大的LAN市场，最高速率可达100Mbps，符合IEEE802.3 100Base-T的标准。做好的网线要将RJ45水晶头接入网卡或HUB等网络设备的RJ45插座内。相应地RJ45插头座也区分为三类或五类电气特性。EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568B与568A。双绞线的最大传输距离为100米。

2. 差分方式传输

所谓差分方式传输，就是发送端在两条信号线上传输幅值相等相位相反的电信号，接收端对接受的两条线信号作减法运算，这样获得幅值翻倍的信号。其抗干扰的原理是：假如两条信号线都受到了同样（同相、等幅）的干扰信号，由于接受端对接受的两条线的信号作减法运算，因此干扰信号被基本抵消。双绞线将两根线扭在一起，按照电磁学的原理分析出：可以近似地认为两条信号线受到的干扰信号是同相、等幅的。两条线交在一起后，既会抵抗外界的干扰也会防止自己去干扰别人。

1.1.1.2 无线局域网技术

1．无线局域网（Wireless LAN）是指利用射频、微波或红外线等介质在有限的地域范围内互连设备的通信系统。通常用作有线局域网的扩展来使用。

无线局域网具有使用方便，可以灵活的满足组网的特点。无线局域网也有很多不足，如无线网络速率较慢、价格较高，因而它主要面向有特定需求的用户。目前无线局域网还不能完全脱离有线网络，无线网络与有线网络是互补的关系，而不是竞争；目前还只是有线网络的补充，而不是替换。

2．当前常用的无线网络产品：

蓝牙：是一种开放性短距离无线通信技术标准，主要面向移动设备间的小范围连接，曾一度曾被业界看好，但目前发展有限；

HomeRF：无线家用网络，由Home RF工作组开发的一项无线网络技术，但由于技术没有公开，目前只有几十家企业支持，在抗干扰等方面相对应其他技术而言尚有欠缺；

IEEE 802.11协议簇：IEEE（电气和电子工程师协会）制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中的用户与用户终端之间的无线接入，目前应用最为广泛。

802.11协议诞生于6月，随后不久又扩展了802.11b、802.11a、802.11g等标准； 802.11b：使用开放的2.4GHz直接序列扩频（DSSS），最大数据传输速率为11Mbps，目前应用最广，同时也为Intel迅驰技术所采用；

802.11a：工作在5GHz频带，物理层速率可达54Mbps，传输层可达25Mbps，但目前设备较为昂贵，而且跟802.11b无法向下兼容；

802.11g：新通过的一个无线局域网标准，工作在2.4GHz频段，兼容802.11b，最高可以提供54Mbps的速度。

802.11n将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升，由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提供到300Mbps甚至高达600Mbps。在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，覆盖范围更大。在兼容性方面，802.11n采用了一种软件无线电技术，它是一个完全可编程的硬件平台，使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，因此，802.11n可以向前后兼容，而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合，比如3G。

篇7：信元交换技术

信元交换技术

1、ATM信元

ATM数据传送单位是一固定长度的分组，称为信元，它有一个信元头及一个信元信息域，信元长度为53个字节，其中信元头占5个字节，信息域占48个字节。

信元头主要功能是:信元的网络路由。

2、ATM采用了异步时分多路复用技术ATDM，ATDM采用排队机制，属于不同源的各个信元在发送到介质上之前，都要被分隔并存入队列中，这样就需要速率的`匹配和信元的定界。

3、应用独立:主要表现在时间独立和语义独立两方面。时间独立即应用时钟和网络时钟之间没有关联。语义独立即在信元结构和应用协议数据单元之间无关联，所有与应用有关的数据都在信元的信息域中。

3、ATM信元标识

ATM采用虚拟通道模式，通信通道用一个逻辑号标识，

对于给定的多路复用器，该标识是本地的，并在任何交换部件处改变。

通道的标识基于两种标识符，即虚拟通路标识VPI和虚拟通道标识VCI。一个虚拟通路VP包含有若干个虚拟通道VC

4、ATM网络结构

虚拟通道VC:用于描述ATM信元单向传送的一个概念，信元都与一个惟一的标识值-虚拟通道标识符VCI相联系。

虚拟通路VP:用于描述属于虚拟通路的ATM信元的单向传输的一个概念，虚拟通路都与一个标识值-虚拟通路标识符相联系。

虚拟通道和虚拟通路者用来描述ATM信元单向传输的路由。每个虚拟通路可以用复用方式容纳多达65535个虚拟通道，属于同一虚拟通道的信元群，拥用相同虚拟通道标识VCI，它是信元头一部分。

篇8：路由交换技术实验报告

路由交换技术实验报告