¿Cuáles son las tres capas de un switch de tres capas?

En 1992, ya existían conmutadores de Capa 3, entonces, ¿qué es exactamente un conmutador de Capa 3? Al principio, existía el deseo de reducir la cantidad de dispositivos consolidando las funciones de conmutación de Capa 2 y enrutamiento de Capa 3 en un solo dispositivo. En ese momento, la conmutación de tres capas se basaba en software y la velocidad de reenvío era muy lenta. Más tarde, se desarrolló el uso de hardware para realizar la conmutación de tres capas. Desde la perspectiva actual, un conmutador de Capa 3 es esencialmente un enrutador especial, un enrutador cuyo rendimiento se centra en la conmutación (Capa 2 y Capa 3), con fuertes capacidades de conmutación y bajo precio. Implementa conmutación de paquetes IP de tres capas a través de ASIC, y sus capacidades de conmutación están por encima de MPPS, mientras que los enrutadores tradicionales generalmente no superan los 100.000 paquetes/segundo (esto se refiere a la capacidad de reenvío de una sola placa, no al uso de reenvío distribuido ) La capacidad de reenvío total de varias placas no incluye los costosos procesadores de red que se utilizan actualmente, como GSR. Además, las CPU de mayor velocidad que se introducen actualmente también son difíciles de lograr (más de 1 MPPS 3). Los procesadores de red son altos porque, además de la complejidad de la parte de conmutación de Capa 3 en sí, también tiene QOS, POLÍTICA y otras funciones sólidas. Tomemos como ejemplo el procesador Rainer de IBM: su hardware puede administrar miles de flujos de datos. y el software se puede configurar de manera diferente. El ancho de banda del flujo de datos, el procesador PowerPC integrado con una gran cantidad de coprocesadores y pedales aceleradores de hardware, puede procesar datos en paralelo, mientras que la parte de reenvío es simple. No puede admitir miles de flujos de datos a la velocidad de la línea, ni tampoco la capacidad de asignar ancho de banda para reducir costos. Resulta que algunas personas piensan que el costo de CAM para implementar la búsqueda de coincidencias más larga en una tabla de enrutamiento grande es muy alto. En otras palabras, el costo de usar hardware para implementar la búsqueda de coincidencias más larga en una tabla de enrutamiento grande es muy alto. Según los datos de la encuesta, esta opinión no parece ser necesariamente correcta. no alto Tome el chip CAM KE5BLME064 de Kawasaki LSI Company como ejemplo. Admite entradas de prefijo de enrutamiento de 64 K y cada ENTRADA tiene 40 bits de ancho, la velocidad de búsqueda de paquetes es de hasta 6,7 ​​Mpps, el retraso es de cientos de nanosegundos. el precio es inferior a $ 60 6 Por supuesto, reducir la cantidad de entradas de la tabla de enrutamiento admitidas sin duda reducirá los costos, y el entorno de aplicación habitual de los conmutadores de capa 3 no requiere el uso de CAM. demasiadas entradas de la tabla de enrutamiento, por lo que los conmutadores generales de tres capas admiten menos entradas de la tabla de enrutamiento que GSR. Por ejemplo, la serie CISCO 4000 solo admite entradas de la tabla de enrutamiento de 16K-32K, y el ACCLER 1000 de Nortel admite 32K. aumentar el soporte para tablas de enrutamiento. CISCO está considerando aplicar conmutadores de capa 3 a redes de área metropolitana y redes troncales. En general, la razón por la que los procesadores de red son caros es que son flexibles. Lo más importante es poder soportar QOS, POLICY. y varios protocolos, especialmente cuando algunos protocolos aún no tienen estándares completamente formados, es posible que el procesador de red solo necesite modificar el software para admitirlo (la mayoría de los conmutadores de tres capas son muy difíciles, lo que también lleva a muchos de los primeros conmutadores de tres capas de los fabricantes). no son compatibles con los protocolos actuales). El procesador de red necesita identificar más contenidos de paquetes de datos y realizar una programación más compleja para lograr un procesamiento de velocidad de línea. Esto a menudo requiere la integración de múltiples micromotores para admitir procesamiento de subprocesos múltiples. En comparación, los conmutadores de tres capas son relativamente débiles en este sentido. Por ejemplo, la serie CISCO 6000 solo admite 16 colas QOS y la 4000 solo admite 2 colas. , mientras que el motor de tres niveles de Extreme solo admite 4 colas.

Debido al uso de hardware para implementar la conmutación de tres capas, la velocidad de conmutación puede ser muy alta, pero debe admitir una gran cantidad de protocolos de tres capas, como IP, IPX, AppleTalk, DECnet. , etc. Los formatos de paquetes de datos de estos protocolos son diferentes. Es fácil de implementar en software, pero muy difícil de implementar en hardware, y la implementación del reenvío de demasiados protocolos en hardware solo provocará un fuerte aumento de los costos.

La implementación de demasiados protocolos de reenvío en el hardware sólo conducirá a un fuerte aumento de los costes. Por lo tanto, los conmutadores de Capa 3 generalmente solo consideran admitir los protocolos IP, IPX y multidifusión IP más utilizados. Algunos conmutadores de tres capas admiten otros protocolos, pero todos se implementan mediante software y la velocidad de reenvío es baja. Por ejemplo, la serie CATALYST 6000 de CISCO utiliza software para implementar AppleTalk en MSFC y la velocidad de reenvío es de 100.000 a 200.000 paquetes/segundo. . La tecnología Ethernet es sencilla y económica, y es la más utilizada en redes empresariales. Los conmutadores de capa 3 utilizan interfaces Ethernet para proporcionar equipos de conmutación económicos y de alta velocidad para redes empresariales, reemplazando enrutadores costosos y de bajo rendimiento. El ASIC del conmutador de capa 3 proporciona funciones de conmutación de capa 2 y 3 de IP al mismo tiempo, integrando las funciones del conmutador y enrutador Ethernet de capa 2 originales, lo que reduce en gran medida el costo para el usuario. Con el aumento de los servicios de banda ancha, el alcance de la aplicación de los conmutadores de capa 3 también se está expandiendo. Especialmente el rápido desarrollo de las tecnologías GE y 10 Gigabit Ethernet ha llevado a la transición gradual de los conmutadores de capa 3 de las redes empresariales a las redes de área metropolitana. El ámbito de aplicación también ha promovido la innovación en su diseño. Por ejemplo, la tecnología CACHE se usa ampliamente en conmutadores de tres capas. Cuando se utilizan conmutadores de tres capas en redes de área metropolitana y redes troncales, debido a la creciente irregularidad de los flujos comerciales, los cambios en la topología de la red también son causados ​​por los servicios de video y lenguaje. Con el aumento de QOS y otros requisitos, las desventajas de utilizar esta tecnología son cada vez más obvias; cada vez se requiere que más protocolos sean compatibles con los conmutadores de capa 3, como los protocolos admitidos por GE y la tecnología 10 Gigabit Ethernet. GE y Protocolos soportados por tecnología 10 Gigabit Ethernet, etc.

Los conmutadores de capa 3 también admiten cada vez más tipos de interfaz y algunos ya admiten puertos WAN. Por ejemplo, la serie CISCO 6000 proporciona un módulo WAN flexWAN, que puede proporcionar varias interfaces WAN. Como cajeros automáticos, POS, Frame Relay, PPP, etc. Pero esta parte se maneja mediante software al igual que los enrutadores tradicionales. Los dos procesadores 263M RM7000 en flexWAN manejan estos protocolos de interfaz WAN. Actualmente, solo puede admitir OC-3 ATM o OC-3 POS. Estas interfaces WAN son compatibles con adaptadores y series CISCO 7200/7500, pero seguro, si desea utilizar interfaces WAN en un conmutador de capa 3, el precio debería ser similar al de las interfaces WAN en un enrutador normal porque se utiliza la misma tecnología; en las interfaces. Sin embargo, esto deja a los conmutadores de Capa 3 como la opción obvia para enrutadores como el CISCO 7000, que durante mucho tiempo se ha considerado un punto de venta para proporcionar interfaces WAN y que algunos comentaristas creen que es el final del camino para estos enrutadores.

Otra razón por la que los conmutadores de Capa 3 generalmente no admiten puertos WAN es que diferentes puertos WAN pueden tener diferentes MTU. Por lo tanto, si se desea lograr el reenvío de velocidad de línea, se debe admitir la fragmentación en el hardware, lo cual. Esto conducirá a un diseño engorroso, y los conmutadores de Capa 3 actuales no admiten la fragmentación, mientras que los conmutadores que siempre han utilizado interfaces Ethernet no tienen este problema. Sin embargo, estos fabricantes solo proporcionan varias interfaces WAN y módulos de protocolo para mejorar los puntos de venta de los conmutadores de Capa 3. No pueden proporcionar reenvío de alta velocidad de la Capa 2 desde el hardware. Además, no pueden utilizar completamente la función de conmutación de Capa 3. de los conmutadores de capa 3. Funciones de los conmutadores de capa 3. Una ventaja de agregar una interfaz WAN es que si el conmutador de Capa 3 necesita conectarse a la WAN en Internet, es más flexible y no necesariamente necesita agregar un enrutador en la salida. Sin embargo, los conmutadores de Capa 3 de muchos fabricantes sí lo hacen. no admite puertos WAN, el resultado es que la organización debe agregar un enrutador a la red o incluso a Internet. Por supuesto, esto no se debe exclusivamente al problema de la interfaz. También hay protocolos limitados admitidos por estos conmutadores de tres capas. como protocolos no compatibles. Los conmutadores admiten protocolos limitados, como no admitir el protocolo BGP, soporte insuficiente para entradas de la tabla de enrutamiento y funciones de firewall incompletas.

Los conmutadores de capa 3 se dividen en varios niveles según las aplicaciones, y sus prestaciones y precios también son diferentes y no se pueden generalizar.

En los conmutadores de tres capas utilizados en las redes de área metropolitana e incluso en las redes troncales, los requisitos para los conmutadores de tres capas han aumentado y tienen más funciones. La mejora en el rendimiento va acompañada de un aumento en la complejidad del diseño, lo que inevitablemente conducirá a. un aumento en el precio, especialmente En realidad, no hay diferencia entre los conmutadores de tres capas de alta gama y GSR. Cabe decir que si un conmutador de Capa 3 de este nivel en realidad no puede llamarse conmutador de Capa 3, como el enrutador de gama alta de JUNIPER, todos sus componentes principales están diseñados con ASIC, no es imposible para nosotros llamarlo Capa 3. Switch, pero su ASIC Las funciones implementadas son demasiado complejas y potentes, y el precio también es muy alto, por lo que es más apropiado llamarlo enrutador de alta gama. Por lo general, la razón por la que un conmutador de Capa 3 se denomina conmutador es porque tiene funciones limitadas y es principalmente para conmutación, por lo que se denomina conmutador. Está diseñado principalmente para redes empresariales y redes de área metropolitana. La cantidad de requisitos en este nivel lo determinan los usuarios en este nivel. Bajo la premisa de cumplir con el rendimiento principal, el costo es la consideración más importante, y no. Se hace hincapié en que los conmutadores de Capa 3 implementan demasiados protocolos y proporcionan demasiadas funciones que no se utilizan en absoluto5. Por ejemplo, implementar QOS muy fuerte y admitir protocolos BGP en conmutadores de capa 3 no es una buena idea. Por ejemplo, implementar QOS potente, admitir el protocolo BGP, etc. en conmutadores de capa 3 es inútil para la mayoría de los usuarios. En la construcción actual de la red del área metropolitana nacional, no es necesario considerar demasiada QOS, centrándose principalmente en NTERNET. En realidad, esto está en línea con las condiciones nacionales de China. Tomemos como ejemplo el video a pedido. En China, alquilar un disco solo cuesta uno o dos yuanes y es casi universal entre los usuarios urbanos. ¿Estás dispuesto a jugar bajo demanda?

Al comprender el alcance de la aplicación y los requisitos de bajo costo de los conmutadores de capa 3, se puede comprender por qué los conmutadores de capa 3 son relativamente débiles en términos de CoS, POLÍTICA, etc. Proporcionan principalmente puertos Ethernet y admiten servicios y servicios limitados. protocolo limitado, capacidades de enrutamiento limitadas. Los conmutadores de Capa 3 proporcionan principalmente interfaces Ethernet. Las interfaces Ethernet de varias velocidades y sus formatos de trama son similares. Es fácil de usar hardware para implementar el reenvío de Capa 2 de alta velocidad. En general, su función de reenvío de Capa 2 supera con creces las funciones de Capa 3. 3 conmutadores tienen La capacidad de reenvío de Capa 2 es de 100 MPPS, mientras que la capacidad de reenvío de Capa 3 es de solo unos pocos MPPS. GE y 10GE ofrecen precios bajos para conmutadores de Capa 3 en WAN y brindan buenas condiciones para la aplicación de conmutadores de Capa 3 en WAN.

Los conmutadores de capa 3 utilizan la misma tecnología que los enrutadores de la red conmutada y no hay diferencia. Por ejemplo, la serie CISCO 6500 utiliza la tecnología CROSS BAR.

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