通信工程师考试交换技术三层交换机的提出

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4 三层交换机基本原理

4.1 三层交换机的提出

传统的网络界有一个规则，即局域网内的业务流类型遵循“80/20规则”：80/20 流量模式指用户数据流量的80% 在本地网段，只有20%的数据流量通过路由器进入其它网段。

采用80/20规则的网络，用户的网络资源都在同一个网段内。这些资源包括网络服务器、打印机、共享目录和文件等。因此在这种网络内，路由器完全可以胜任且其构建网络的成本完全可以被用户接受。

但是，随着INTERNET/INTARNET应用的兴起和服务器集群的出现，使得传统的80/20流量模式发生了转变。网络中大部分数据流经主干，逻辑子网内部数据流量不大，用户经常需要访问本子网以外的资源，“80/20规则”对于多数企业网络已经不适用了。因此，现在局域网中的业务流有两个突出的特点，一是总的业务流在增加；二是子网络间的业务流在增加。

为了解释这一概念，假设网络业务流的总量不变，且网络业务流比例由80/20变为20/80。这意味着需要在子网间进行路由的业务流增加到过去的4倍。这是否意味着网络中需要4倍的路由器呢。答案是否定的，实际上需要比4倍更多的路由器。因为当路由器数量增加时，路由器之间的联系与合作占路由器全部工作的比重就会增加。所以：随着子网络间业务流的增加，路由能力也相应地需要增加。

举例来说，假设路由能力增加4倍需要6倍的路由器。现在如果业务流类型改变的同时业务流的总量翻了一番，那么网络中所需的路由器总数为原来的12倍。如果按照传统的路由产品的成本进行计算，这对于大多数用户来说无疑都是一个难以接受的预算。所以：局域网内子网络间业务流的适度增加伴随着总业务流的适度增加，都将使得采用传统的路由器来满足路由功能的需求在经济上不大可行。

总结一下，三层交换技术和交换机的提出主要基于以下原因：

二层交换技术极大的提升了以太网的性能，但仍然不能完全满足局域网的需要；

为了将广播和本地流量限制在一定的范围内，交换式以太网采取划分逻辑子网（VLAN）的方式；

VLAN间的互通传统上需要由路由器来完成，但路由器配置复杂，造价昂贵，而且转发速度容易成为网络的瓶颈；

新20/80规则的兴起，80%的流量需要跨越VLAN，路由器不堪重负。

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