첫째, 교환 기술 개발
컴퓨터 기술과 통신 기술의 결합은 컴퓨터 LAN 의 빠른 발전을 촉진시켰다. 60 년대 말 알로하 네트워크의 출현부터 90 년대 말 기가비트 스위칭 이더넷의 출현까지 30 년 만에 단일 작업에서 이중, * * * 에서 교환, 저속도에서 고속으로, 단순에서 복잡으로, 고가에서 보급으로, 2 층에서 다층 교환으로 도약했습니다.
-1. 레이어 2 교환
-LAN 이 처음 구축되었을 때 주로 호스트 연결, 파일 및 인쇄 * * *, 여러 사용자 * * 가 10Mbps 대역폭을 즐기면서 이러한 요구 사항을 충족합니다. 네트워크 규모가 커짐에 따라 이전 네트워크 시스템은 더 이상 감당할 수 없습니다. LAN 에서 가장 오래된 네트워크 상호 연결 장치는 hub 이며 첫 번째 계층 (물리적 계층) 장치이기 때문입니다. 이러한 CSMA/CD 물리적 계층 프로토콜 기반 네트워크에서는 사용자 데이터의 충돌이 자주 발생하여 데이터를 재전송하고 전송 효율성을 크게 저하시킵니다. 당시 두 번째 계층 (데이터 링크 계층) 장치 브리지를 사용하여 네트워크 세그먼트를 미세 조정하고 충돌 도메인을 줄여 LAN 성능을 최적화했습니다. 브리지는 상위 계층 (계층 3 이상) 프로토콜에 투명한 장치이므로 브로드캐스트 폭풍을 효과적으로 막을 수 없으므로 라우터를 사용해야 합니다. 라우터는 서브넷 상호 연결, 보안 제어 및 브로드캐스트 스톰 제한에 중요한 역할을 하지만 복잡한 알고리즘과 낮은 데이터 처리량으로 인해 네트워크의 병목 현상이 발생합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 업계는 브리지를 개선하여 LAN 스위치를 만들어 허브 대신 네트워크 성능을 향상시켰습니다.
LAN 스위치는 실행 중 자체 MAC 주소 테이블을 지속적으로 수집하고 설정하고 정기적으로 새로 고치는 2 계층 네트워크 장치입니다. 도입으로 네트워크의 모든 사이트가 대역폭을 독점할 수 있으며 불필요한 충돌 감지 및 오류 재전송을 제거하여 전송 효율성을 높일 수 있습니다. 그리고 지점 간 사용자 데이터 전송, 다른 노드는 보이지 않습니다. 그러나 레이어 2 스위칭에는 브로드캐스트 스톰, 이기종 네트워크 상호 연결 및 보안 제어를 효과적으로 해결할 수 없는 등 약점이 있습니다. 따라서 스위치의 VLAN (가상 LAN) 기술이 생성됩니다.
-2. 레이어 3 스위칭
레이어 2 스위치는 OSI 참조 모델의 두 번째 계층, 즉 물리적 주소 지정, 네트워크 토폴로지, 오류 검사, 프레임 시퀀스 및 흐름 제어를 포함한 데이터 링크 계층에서 작동합니다. 스위치 성능을 향상시키기 위해 레이어 3 스위치가 도입되었습니다. 2 계층 컴퓨터의 모든 기능을 유지하면서 VLAN 지원, 링크 집합 지원, 방화벽 기능 등 많은 새로운 기능이 추가되었습니다. 간단히 말해, 레이어 3 스위치는 프로토콜을 기반으로 VLAN 을 분할할 때 라우팅 기능을 추가합니다.
레이어 3 스위치는 인트라넷 응용 프로그램의 핵심입니다. Layer 2 스위치와 layer 3 라우터의 장점을 유기적이고 지능적으로 결합하여 모든 수준의 회선 속도 성능을 제공합니다. 이러한 통합 구조는 또한 정책 관리 속성을 도입하여 계층 2 와 레이어 3 을 상호 연결할 뿐만 아니라 트래픽 우선 순위 처리, 보안 액세스 메커니즘 등의 기능도 제공합니다.
-레이어 3 스위치는 인터페이스 레이어, 스위치 레이어 및 라우팅 레이어의 세 부분으로 나뉩니다. 인터페이스 계층에는 10/ 100Mbps 이더넷, 기가비트 이더넷, FDDI 및 ATM 과 같은 모든 중요한 LAN 인터페이스가 포함되어 있습니다. 스위칭 계층은 정책 관리를 보완하고 링크 집선, VLAN 및 태깅 메커니즘을 제공하는 다양한 LAN 인터페이스를 통합합니다. 라우팅 계층은 IP, IPX, AppleTalk 등을 포함한 주요 LAN 라우팅 프로토콜을 제공합니다. , 정책 관리를 통해 기존 라우팅 또는 패스스루 레이어 3 전달 기술을 제공합니다. 정책 관리와 행정 관리의 결합을 통해 네트워크 관리자는 기업의 구체적인 요구에 따라 네트워크를 조정할 수 있습니다.
-일반적으로 레이어 3 스위칭 제품은 프로그래밍 가능하고 확장 가능한 ASIC 칩 기술을 사용하여 다음과 같은 다양한 기능을 제공합니다.
-( 1) 모든 포트의 모든 네트워크 인터페이스 및 프로토콜에 대한 비차단 회선 속도 스위칭 및 라우팅
(2) 매우 높은 처리량, 패킷 전달 속도 (예: 초당 포워딩 패킷 수, PPS) 는 일반적으로 하이엔드 라우터보다 10 ~ 100 배 빠릅니다.
(3) IP(RIPv 1/v2, OSPF), IP 멀티 캐스트 (DVMRP, PIM), IPX 등 다양한 프로토콜 라우팅.
(4) 포트 /MAC 주소, 프로토콜, IP 서브넷, IEEE 802. 1Q 또는 Cisco ISL 별로 나눌 수 있는 다중 VLAN 파티셔닝이 지원됩니다.
(5) 대역폭 예약 (RSVP) 및 서비스 클래스 (CoS) 및 서비스 품질 (QoS) 이 있는 트래픽 우선 처리, IEEE 802. 1p 및 서비스 분류 (Diffserv) 지원
(6) 액세스 목록 제어에 대한 필터링 규칙 또는 방화벽 기반 보안 정책을 설정할 수 있습니다.
(7) PPPoE (point-to-point protocol over Ethernet) 지원, 보안 사용자 인증 지원, 사용자 청구 및 사용자 관리 기능 향상
(8) 이더넷 대역폭 장치를 지원하는 증분 할당 서비스
(ASIC 의 프로그래밍 가능성, IPv6 과 같은 미래 기술 지원, 사용자 투자 보호.
둘째, 레이어 3 스위치와 라우터 비교
-과거에는 네트워크의 데이터 대부분이' 80/20' 규칙을 따랐습니다. 즉, 네트워크의 패킷 중 약 20% 만이 백본 라우터를 통해 허브 서버 또는 엔터프라이즈 네트워크의 다른 부분과 통신하는 반면, 네트워크 트래픽의 80% 는 여전히 다른 부서 서브넷에 집중되어 있습니다. 그러나 지금, 상황은 근본적인 변화를 일으켜' 20/80' 의 법칙을 만들어 냈다. 증가하는 데이터 트래픽에 대응하기 위해 * * * 미디어 공유 네트워크는 스위칭 네트워크로 대체되었습니다. 이러한 변화는 원래 네트워크 세그먼트화에 사용되었던 기존 라우터에 직접적인 영향을 미쳤습니다. 대부분의 데이터 트래픽이 IP 서브넷을 가로지르기 때문에 라우터는 실제로 네트워크 전송의 병목 현상이 되었습니다.
-기존 라우터의 주요 기능은 라우팅 및 네트워크 상호 연결을 구현하는 것입니다. 즉, 서브넷의 토폴로지 정보 및 물리적 회선의 네트워크 특성을 특정 방식으로 가져오고, 특정 라우팅 알고리즘을 통해 각 서브넷의 최적 경로를 얻고, 각 IP 패킷을 대상으로 점프하는 라우팅 테이블을 설정하는 것입니다. 둘째, 서로 다른 링크 프로토콜을 처리해야 합니다. IP 패킷은 각 라우터를 통과할 때 대기, 프로토콜 처리 및 주소 지정, 라우팅 등의 소프트웨어 처리 과정을 거쳐야 하므로 지연이 증가합니다. 동시에 라우터는 * * * 버스 공유 모드를 사용하므로 총 처리량이 제한됩니다. 사용자 수가 증가하면 사용자당 액세스 비율이 떨어집니다. 라우터는 다양한 미디어 유형과 전송 속도를 지원하는 데 더 중점을 두지만, 현재 데이터 버퍼링 및 변환 기능은 회선 속도 처리량과 짧은 대기 시간보다 더 중요합니다. 최근 라우터의 성능이 향상되어 1Mpps 정도에 이르렀지만, 이런 라우터를 채택하는 비용도 놀랍다.
라우팅 기술에 비해 스위칭 기술의 장점은 속도가 빠르다는 것이다. 네트워크 규모가 큰 경우 고속 대용량 라우터가 필요합니다. 한편, 현대 통신 네트워크는 대부분 광섬유 기술을 채택하고 있기 때문에 현재 데이터 네트워크의 주요 병목 현상은 노드 라우터입니다. 현재의 3 층 교환, 라우팅 교환 또는 기타 명사는 모두 이런 사상의 결과이다. 레이어 3 스위칭은 원래 LAN 용으로 설계되었지만 대상 IP 주소를 사용하여 교환했지만, 이제 이 기술은 WAN 에도 사용되기 시작했습니다.
-3 층 교환은 현재 네트워크 건설에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 브로드캐스트 패킷을 전파할 필요 없이 동적으로 설정된 MAC 주소 (예: IP 주소 및 ARP) 를 사용하여 직접 통신합니다. IP 및 IPX 프로토콜 기반 멀티 캐스트와 가상 네트워크 간의 라우팅 기능을 제공합니다. 이 기능의 원활한 구현은 주로 전용 집적 회로 (ASIC) 에 달려 있다. 기존 라우팅 소프트웨어가 처리하는 명령을 ASIC 칩의 내장 명령으로 변경하여 패킷 전달 및 필터링을 가속화하고 선형 라우팅 및 서비스 품질을 고속으로 보장합니다.
셋째, 레이어 3 교환의 적용
3 계층 스위치의 응용은 사실 간단하며, 그 주된 목적은 기존 라우터를 대체하여 네트워크의 핵심이 되는 것이다. 따라서 WAN 연결이 필요 없고 라우터가 필요한 한 레이어 3 스위치를 사용할 수 있습니다.
-엔터프라이즈 및 캠퍼스 네트워크에서 네트워크의 코어는 일반적으로 3 계층 스위치를 사용하며, 다른 서브넷 또는 VLAN 은 3 계층 스위치의 기가비트 포트 또는 100 Mbps 포트를 통해 연결됩니다. 이 네트워크 구조는 비교적 간단하고 노드 수는 적습니다. 또한 많은 제어 기능이 필요하지 않으며 비용이 저렴합니다.
현재 뜨거운 광대역 네트워크 건설에서 3 층 스위치는 일반적으로 동네 중심과 여러 동네의 집합층에 배치된다. 레이어 3 스위치의 출현으로 엔터프라이즈 라우터의 지위가 흔들렸다. 라우터가 WAN 을 주재하는 것처럼 향후 3 계층 스위치가 LAN 을 주재한다는 사실은 논란의 여지가 없습니다.
-현재 국내 상황으로 볼 때, 3 층 스위치 발전세가 양호하다. 다행히 국내 많은 업체들이 3 층 이더넷 스위치를 내놓았는데, 성능이 좋다. 레이어 3 스위치는 응용 프로그램에서 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
-1. 백본 스위치 역할을 합니다.
-레이어 3 스위치는 일반적으로 네트워크의 백본 스위치 및 서버 그룹 스위치에 사용되며 네트워크 노드 스위치로도 사용할 수 있습니다. 네트워크에서 네트워크 관리자는 다른 이더넷 스위치와 함께 완벽한10/100/1000mbps 이더넷 스위칭 시스템을 구축하여 전체 정보 시스템에 통합 네트워크 서비스를 제공할 수 있습니다. 이 네트워크 시스템은 구조가 단순하고 확장성과 정책 기반 QoS 서비스 기능을 갖추고 있습니다. 레이어 3 스위치가 네트워크에 제공하는 QoS 서비스에는 우선 순위 관리, 대역폭 관리, VLAN 스위칭 등이 포함됩니다. 정책 기반 QoS 를 통해 네트워크 관리자는 스위칭 성능을 저하시키지 않고 TCP/UDP 세션을 포함한 다양한 유형의 네트워크 트래픽 우선 순위에 따라 대역폭을 할당할 수 있습니다.
-애플리케이션 요구 사항으로 인해 백본 스위치는 대부분 기가비트 스위치이므로 현재 3 계층 스위치는 대부분 기가비트 스위치이며 10/ 100Mbps 어댑티브 포트 및 기가비트 포트, 동선 및 옵티컬 연결, 고성능 백플레인 채널을 제공합니다 이 스위치는 캐비닛 및 스택이 있어 상황에 따라 선택할 수 있습니다.
-2. 릴레이 프로토콜 지원
어플리케이션에서 이더넷 스위치 상호 연결 또는 이더넷 스위치와 서버 상호 연결이 자주 발생하며, 상호 연결에 사용되는 단일 연결은 종종 네트워크의 병목 현상이 됩니다. 트렁킹 기술은 동일한 소스 스위치와 대상 스위치 간의 여러 이더넷 케이블을 논리적으로 하나의 케이블로 취급하는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 LAN 내에 루프가 나타나지 않고 접속 대역폭이 효과적으로 증가합니다. 성능이 우수한 3 계층 스위치는 Trunk 프로토콜을 완벽하게 지원하며, 어떤 스위치는 8 세트의 Trunk 를 지원하여 엔터프라이즈 LAN 에서 연결 대역폭 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
-멀티 캐스트 및 자기 학습을 달성하기 위해.
-동적 라우팅 프로토콜 RIP 및 OSPF 를 지원하는 것 외에도 일부 3 계층은 거리 벡터 멀티 캐스트 라우팅 프로토콜 (DVMRP) 과 같은 표준 기반 멀티 캐스트 프로토콜을 구현하여 점점 더 널리 보급되고 있는 멀티 캐스트 지원 요구를 충족할 수 있습니다.
또한 3 계층 스위치는 라우팅 프로토콜을 사용하지 않고 호스트의 IP 주소와 연결 포트 간의 대응을 자동으로 찾는 자체 학습 기능을 지원할 수 있습니다. 스위치가 네트워크에 연결되면 ARP, RIP 및 인터넷 제어 메시지 프로토콜을 지속적으로 수신하여 연결된 모든 호스트의 ICMP 주소와 서브넷 마스크 정보를 파악합니다. 배운 정보에 따라 스위치는 라우팅 테이블에 라우팅 정보를 설정 및 유지 관리하고 모든 IP 패킷에 대한 라우팅 서비스를 자동으로 제공합니다.
-4. 보안을 향상시킵니다.
네트워크에서 보안상의 이유로 전송되는 패킷은 요구 사항을 충족하는 패킷만 레이어 3 스위치를 통과할 수 있도록 여러 규칙에 따라 필터링해야 합니다. 레이어 3 스위치는 내장 하드웨어 필터를 지원하여 시스템 성능을 저하시키지 않고 모든 패킷을 필터링하고 레이어 2 ~ 7 의 모든 내용을 기준으로 패킷을 필터링할 수 있습니다.
-layer 3 스위치의 일반적인 응용 프로그램은 80 페이지의 그림에 나와 있습니다.
-그림은 백본 스위치가 3 차 스위치인 3 차 스위치 패브릭의 LAN 으로, 3 차 스위치를 통해 다양한 기능의 논리적 서브넷 (그림 4 개) 을 나누고 네트워크 관리 시스템을 통해 전체 네트워크를 중앙 집중식으로 제어 및 관리합니다. 모니터링, 네트워크 작동 상태 조정, 사용자 IP 주소 자동 할당, 온라인 정보 흐름 통계, 사용자 사용 등을 포함합니다. 백본 스위치에 직접 연결할 수 있는 장치에는 라우터, 다양한 서버, 중앙 워크스테이션 및 보조 스위치가 포함됩니다. 보조 스위치는 일반 L2 스위치를 선택할 수 있습니다. 레이어 3 스위치는 레이어 2 스위치 또는 허브를 선택할 수 있습니다.