VLAN详解系列：（7）加速VLAN间通信的手段与传统型路由器存在的意义 | 网络之路博客（公众号同名）（其他平台网络之路Blog）

【汇总】通俗易懂学VLAN

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加速VLAN间通信的手段

流（Flow）
根据到此为止的学习，我们已经知道VLAN间路由，必须经过外部的路由器或是三层交换机的内置路由模块。但是，有时并不是所有的数据都需要经过路由器（或路由模块）。
例如，使用FTP（File Transfer Protocol）传输容量为数MB以上的较大的文件时，由于MTU的限制，IP协议会将数据分割成小块后传输、并在接收方重新组合。这些被分割的数据，“发送的目标”是完全相同的。发送目标相同，也就意味着同样的目标IP地址、目标端口号（注：特别强调一下，这里指的是TCP/UDP端口）。自然，源IP地址、源端口号也应该相同。这样一连串的数据流被称为“流（Flow）”。
只要将流最初的数据正确地路由以后，后继的数据理应也会被同样地路由。
据此，后继的数据不再需要路由器进行路由处理；通过省略反复进行的路由操作，可以进一步提高VLAN间路由的速度。

vlan

加速VLAN间路由的机制

接下来，让我们具体考虑一下该如何使用三层交换机进行高速VLAN间路由。
首先，整个流的第一块数据，照常由交换机转发→路由器路由→再次由交换机转发到目标所连端口。这时，将第一块数据路由的结果记录到缓存里保存下来。需要记录的信息有：

l目标IP地址
l源IP地址
l目标TCP/UDP端口号
l源TCP/UDP端口号
l接收端口号（交换机）
l转发端口号（交换机）
l转发目标MAC地址

等等。
同一个流的第二块以后的数据到达交换机后，直接通过查询先前保存在缓存中的信息查出“转发端口号”后就可以转发给目标所连端口了。
这样一来，就不需要再一次次经由内部路由模块中继，而仅凭交换机内部的缓存信息就足以判断应该转发的端口。
这时，交换机会对数据帧进行由路由器中继时相似的处理，例如改写MAC地址、IP包头中的TTL和Check Sum校验码信息等。

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通过在交换机上缓存路由结果，实现了以缆线速度（Wired Speed）接收发送方传输来数据的数据、并且能够全速路由、转发给接收方。
需要注意的是，类似的加速VLAN间路由的手法多由各厂商独有的技术所实现，并且该功能的称谓也因厂商而异。例如，在Cisco的Catalyst系列交换机上，这种功能被称为“多层交换（Multi Layer Switching）”。另外，除了三层交换机的内部路由模块，外部路由器中的某些机型也支持类似的高速VLAN间路由机制。

传统型路由器存在的意义

路由器的必要性
三层交换机的价格，在问世之初非常昂贵，但是现在它们的价格已经下降了许多。目前国外一些廉价机型的售价，折合成人民币后仅为一万多元，而且还在继续下降中。
既然三层交换机能够提供比传统型路由器更为高速的路由处理，那么网络中还有使用路由器的必要吗？
答案是：“是”。

使用路由器的必要性，主要表现在以下几个方面：
l用于与WAN连接
三层交换机终究是“交换机”。也就是说，绝大多数机型只配有LAN（以太网）接口。在少数高端交换机上也有用于连接WAN的串行接口或是ATM接口，但在大多数情况下，连接WAN还是需要用到路由器。
l保证网络安全
在三层交换机上，通过数据包过滤也能确保一定程度的网络安全。但是使用路由器所提供的各种网络安全功能，用户可以构建更为安全可靠的网络。
路由器提供的网络安全功能中，除了最基本的数据包过滤功能外，还能基于IPSec构建VPN（Virtual Private Network）、利用RADIUS进行用户认证等等。
l支持除TCP/IP以外的网络架构
尽管TCP/IP已经成为当前网络协议架构的主流，但还有不少网络利用Novell Netware下的IPX/SPX或Macintosh下的Appletalk等网络协议。三层交换机中，除了部分高端机型外基本上还只支持TCP/IP。因此，在需要使用除TCP/IP之外其他网络协议的环境下，路由器还是必不可少的。

注：在少数高端交换机上，也能支持上述路由器的功能。例如Cisco的Catalyst6500系列，就可以选择与WAN连接的接口模块；还有可选的基于IPSec实现VPN的模块；并且也能支持TCP/IP以外的其他网络协议。

路由器和交换机配合构建LAN的实例

下面让我们来看一个路由器和交换机搭配构建LAN的实例。

vlan

利用在各楼层配置的二层交换机定义VLAN，连接TCP/IP客户计算机。各楼层间的VLAN间通信，利用三层交换机的高速路由加以实现。如果网络环境要求高可靠性，还可以考虑冗余配置三层交换机。

与WAN的连接，则通过带有各种网络接口的路由器进行。并且，通过路由器的数据包过滤和VPN等功能实现网络安全。此外，使用路由器还能支持Novell Netware等TCP/IP之外的网络。
只有在充分掌握了二层、三层交换机以及传统路由器的基础上，才能做到物竞其用，构筑出高效率、高性价比的网络。

不过现在的厂商都有集成业务型路由器，比如思科的ISR2，华为的AR，H3C的MSR，都是路由交换无线语音安全功能集于一身的，扩展性非常好，这种区分变得越来越小了。

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