那么三層交換技術到底是一種什么樣的技術，它如何在幾年的時間迅速成為構建多業務融合網絡的主要力量？三層交換技術有那些變化？其發展趨勢和未來市場又會是什么樣的？下面將對上述問題，作出自己的看法。

    三層交換的起源
    二層交換技術從最早的網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。第二層交換技術工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對于網絡層或者高層協議來說是透明的。它不處理網絡層的ip地址，不處理高層協議的諸如TCP、UDP的端口地址，更不可能識別來自應用層的協議，它只需要知道數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠純硬件來實現的，其速度相當快，從10mb、100mb、到如今的1000mb或更高，其發展相當迅速，這是二層交換的一個顯優點。但是，它不能處理不同IP子網之間的數據交換。傳統的路由器可以處理大量的跨越IP子網的數據包，但是它的轉發效率遠遠比二層要低的多，因此要想利用二層轉發效率高這一優點，又要處理三層的IP數據包，三層交換技術就誕生了。
三層交換技術的產生，憑借其革新的技術優勢，迅速替代了純二層交換技術，被廣泛應用在各種場合。

    三層交換技術
    三層交換（也稱多層交換技術，或IP交換技術）是相對于傳統交換概念而提出的，從其起源就可以總結出什么是三層交換技術，簡單地說，三層交換技術就是：二層交換技術＋三層轉發技術。它解決了局域網中網段劃分之后，網段中子網必須依靠路由器進行治理的局面，解決了傳統路由器低速、復雜造成的網絡瓶頸問題。

    三層交換工作在OSI七層網絡模型中的第三層即網絡層，是利用第三層協議中的ip包的包頭信息來對后續數據業務進行標記，三層交換機就沒有必要將每次接收到的數據包進行拆包來判定路由，而是直接將數據包進行轉發，將數據流進行交換，即，我們經常聽到的“一次路由，處處交換”就是這個原理。
與路由器的比較

    與路由器的比較  
    有些人會問，有了三層交換機還要路由器做什么呢？當然路由器有其不具備的功能。路由器端口類型多，支持的三層協議多，路由能力強，所以適合于在大型網絡之間的互連，雖然不少三層交換機甚至二層交換機都有異質網絡的互連端口，但一般大型網絡的互連端口不多，互連設備的主要功能不在于在端口之間進行快速交換，而是要選擇最佳路徑，進行負載分擔，鏈路備份和最重要的與其它網絡進行路由信息交換，所有這些都是路由器才能完成的功能。

    三層交換技術的發展及變革
    由于應用環境正在面臨巨大的變化，因此即使在三層交換技術相當成熟的現在，三層交換機也從來沒有停止過它的發展。

    隨著時間的推移、技術的發展，以太網的傳輸速度從10Mbps逐步擴展到100Mbps、1Gbps、甚至更高，以太網的價格也跟隨規模經濟而迅速下降。如今，以太網已經成為局域網(LAN)中的主導網絡技術，而且隨著萬兆以太網的出現，以太網正在向城域網(MAN)大步邁進，可見市場應用環境的不斷擴大給三層交換技術的更深層次的變革提供了廣泛的空間。

    這種在技術上的變革不僅體現在其內在結構及功能變化上，還體現在其應用上。

    首先，從交換機體系結構上，從最早的總線及共享內存的結構發展的今天的共享距陣式結構（crossbar技術），真正實現了內部無阻礙。使交換機的結構更合理，轉發速度更快。當然成本也相對較高。

    其次，在對業務的承載能力上，由于三層交換技術的出現，使原來必須要核心設備處理的業務流量，可以在有三層交換機的匯聚層完成。因此，匯聚層設備則要同時兼顧性能和多業務支持能力。

    再次，在應用操作上三層交換機具有更加豐富和簡易的網絡監控和治理能力。如，交換機和IDS、流量分析儀等其他設備之間的聯動。通過對數據流提供強有力的治理手段和強大的分析監控能力，保證交換機上所有業務的有效轉發。

    所以，不難看出，在市場飛快變化、技術飛速變革的現代社會，三層交換技術也在隨之不斷變化與革新，以滿足市場和企業用戶的需要。

    三層交換技術的演變
    CrossBar技術：
    隨著核心交換機的交換容量從幾10Gbps到現在的幾百Gbps,其內部結構也從總線、共享內存發展到今天的crossbar結構， 使得其共享交換架構中的線路卡到交換結構的物理連接簡化為點到點連接，實現起來更加方便，從而更加輕易保證大容量交換機的穩定性。并且crossbar技術支持所有端口同時線速交換數據，真正實現內部無阻礙，因此它能很好地彌補共享內存模式的一些不足。

    基于硬件的線速路由：
    和傳統的路由器相比，第三層交換機的路由速度一般要快十倍或數十倍，能實現線速路
由轉發。傳統路由器采用軟件來維護路由表，而第三層交換機采用ASIC （Application Specific Integrated Circuit ）硬件來維護路由表，因而能實現線速的路由。

    路由功能：
    傳統的二層交換機由于vlan間屬于不同網段，無法識別ip地址并進行通信，而具有三層交換技術的交換機，只要設置完VLAN ，并為每個VLAN 設置一個路由接口，第三層交換機就會自動把子網內部的數據流限定在子網之內，并通過路由實現子網之間的數據包交換。

    多協議支持：
    三層交換技術的交換機不僅可以支持二層協議，還要支持大部分三層協議。比如一個具
備三層功能的交換機不能僅僅是通過劃分vlan來達到互相訪問的目的，還要能夠通過路由協議來選擇路徑，因此要支持常用的路由協議，如，rip、ospf等。

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    對這些協議的支持使得三層交換機可以應用在更加復雜、要求更高的環境當中。 

    過濾服務功能：
    過濾服務功能用來設定界限，以限制不同的VLAN 成員之間和使用單個MAC 地址
和組MAC 地址的不同協議之間進行幀的轉發。隨著網絡中用戶數量的增多，用戶需要對MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口號等信息進行控制，從而實現了嚴格限制局域網資源的訪問，同時也用這個功能限制局域網用戶對網絡設備自身的訪問。

    三層（網絡層）VLAN：
    第三層交換機的第三層VLAN ，不僅可以手工配置，也可以由交換機自動產生。交換機通過對數據包的分析，自動配置VLAN ，自動更新VLAN 的成員。第三層交換機能夠工作在以DHCP(Dynamic Host Control PRotocol)分配IP 地址的網絡環。交換機能自動發現IP 地址，動態產生基于IP 子網的VLAN ，當通過DHCP 分配一個新的IP 地址時，第三層交換機能很快的定位這個地址。第三層交換機通過IGMP 、GMRP 、ARP 和包探測技術來更新其三層的VLAN 成員組。通過基于Web 的網絡治理界面，可以對自動學習的范圍進行設定：自動學習可以是完全不受限、部分受限或者完全禁止。

    三層交換技術的不足
    三層技術的不足在于，雖然第三層交換技術使得用戶可在工作組之間獲得無失真的100Mbps、1000Mbps的數據交換速率。但這一切還得有一個先決條件，那就是只有當用戶和服務器本身都能跟上網絡中的帶寬增長，包的傳輸可以達到系統的極限，即達到CPU能夠處理的最大速度，才是真正的成功。目前的主要問題在于提高服務器的能力，因為越來越多功能強大的工作站連到Ethernet交換的桌面上，用戶桌面的能力并沒有得到充分的發揮。 

    假如服務器容量能夠滿足需求，問題解決起來就相當簡單。不幸的是，即使是最簡單的對稱多處理服務器的CPU升級也需要大量的時間，而且需要冗長繁雜的計劃和治理。當一個網絡的基礎結構建立在G比特速率的第二層和第三層交換上，有高速WAN接入，服務器問題就將成為隨之而來的瓶頸。也就是說假如服務器速度跟不上，即使是具有最快速交換的網絡也不能完全確保端到端的性能。可以想像高優先權的業務在這種QoS使能的網絡中會因服務器中低優先權的業務隊列而阻塞。在更糟的情況下，服務器甚至會喪失循環處理業務的能力。在這樣的需求背景下，第四層交換技術也就設計產生了，基于服務器設計的第四層交換擴展了服務器、第二層、第三層交換的性能和業務流的治理功能。

    市場與前景分析
    在這里我們有一組數據：高端交換機的背板帶寬為30Gbps以上的機架式交換機，這類交換機一般都是三層或三層以上的交換機;中端交換機的背板帶寬介于8Gbps與 30Gbps之間的盒式交換機，這類交換機有部分是三層交換機;低端交換機的背板帶寬一般小于8Gbps接入層二層盒式交換機。高端交換機一般用于電信市場及部分信息化程度較高的非電信市場，如銀行；中低端交換機則廣泛應用于電信及非電信市場。

    從以上的數據中可以看出，三層交換機在整體交換機市場中的銷售占大絕大部分，銷售金額方面有巨大提升。

    在價格方面，三層交換機產品的價格一般至少都在1萬元以上。隨著三層交換機產品的價格在不斷下降，產品的性價比不斷提高，其市場可提升空間也在不斷的擴大。

    總結
    三層技術從最初的僅僅為了解決廣播域問題而設計的設備，到成為構建多業務融合網絡的主要力量，三層交換技術及三層交換設備取得了長足的發展。這些技術的發展必將在更深層次上推動整個社會的信息化變革，在整個網絡中獲得越來越重要的地位。

    相關技術鏈接（以cisco的設備為例）：
    在交換機上起路由協議
    首先打開交換機的路由功能，通過命令ip routing 來實現，然后可以根據ios的版本等
來起相應的路由協議，命令與路由器基本相同。
    訪問控制列表（ACL）
    與二層的mac訪問控制列表不同，acl可以針對三層ip和四層等應用層的協議來進行訪
問控制。Acl可以應用在交換機的接口，稱為port acl，可以在交換機上來實現對上層流量的過濾，具體命令同路由器。
    服務質量（QOS）
    Qos被廣泛應用在各種網絡環境當中，它的功能不僅僅是簡單的選路原則的設定，還具有對二層——七層的協議、數據進行優化等服務的功能，這些功能也部分也可以應用在交換機的端口上。
    DHCP功能
    動態主機配置協議（DHCP）是一種使網絡治理員能夠集中治理和自動分配 IP 網絡地址的通信協議。我們知道傳統的二層交換機不能識別ip的協議，而三層交換機可以識別，并可以作為dhcp服務器和客戶端。