三層交換實現遠程接入

2019-11-05 01:46:31

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供稿：網友

　　在以一端為中心，通過數字通道下聯上百個節點的星型廣域網絡拓撲結構中，若用傳統網絡連接模式，其網絡設備的處理能力有限和高昂成本是制約技術方案的兩大重要因素。隨著新一代寬帶接入技術和設備的推出，新型網絡連接解決方案也呼之欲出。
　　新型網絡接入解決方案就是用支持三層虛擬局域網（VLAN）技術的核心交換機替代傳統的路由器作為廣域網連接設備，通過數字專線通道兩端支持G.703-ETH轉換的以太網橋接入，在兩個局域網間實現廣域網數字通道的透明傳輸，同時在中心為每個分支節點分配一個VLAN標識及一段ip網址。
　　近幾年來，VLAN技術和三層交換機設備的發展日臻成熟，支持G.703-ETH轉換的以太網橋設備也在普遍使用，這為網絡技術的發展開拓了廣闊前景。目前，三層交換機被廣泛使用在樓宇、園區等規模的局域網中，以太網橋設備也僅用在局域網延長距離上，而將兩種新技術產品有機結合起來大規模使用在星型廣域網拓撲結構中，還需在實踐中不斷摸索完善。
　　

　　圖傳統網絡接入模式與新的網絡接入模式
　　VLAN技術
　　1995年，各種令人興奮的新型局域網技術開始被應用。受到極大關注的技術是那些基于交換的，非凡是交換以太網、快速以太網和ATM的技術。這些技術所最先帶來的好處之一就是VLAN，它有以下幾方面特點：
　　1) 在IP網絡中易于更改、移動設備
　　在傳統局域網絡中，網絡治理員花費大量的時間處理設備的移動和更改。假如安裝了VLAN，則只需更改軟件配置而無需移動設備。
　　2) 額外的安全性
　　在一個VLAN中的設備只能直接和本VLAN的設備通信，若跨VLAN通信，數據信息就需經過路由設備或支持三層的交換機。
　　3) 更有效的控制廣播流量
　　在傳統局域網絡中，廣播流量可能引起擁塞，因為數據發送到所有設備，無論它們是否需要。VLAN可以提高網絡效率，可把需要通信的設備設置在同一個VLAN中。
　　4) 減少路由需要
　　VLAN在三層交換機中路由的特點就是：一處路由，處處路由。這將大大減少數據傳輸對路由的依靠。
　　5) 支持多媒體應用程序與高效組播控制
　　通信接入設備
　　近年推出的G.703-ETH以太網橋是很適合上述方案的通信接入設備，它具有以下特點：
　　1)G.703線路支持距離范圍可達1km；
　　2)時鐘可以設置為內時鐘、線路時鐘或外時鐘；
　　3)具有插卡式和獨立式兩種結構，插卡式可插入14個槽位的19英寸機箱內，非常適用于中心機房集中治理，獨立式可用于分支節點；
　　4)Ethernet接口有UTP（10BaseT/100BaseT）和BNC（10Base2），LAN表格地址可達10000個；
　　5)過濾及轉發速率達每秒15000個幀，緩沖器可容納200幀，吞吐量等待為1幀；
　　6)支持IEEE 802.1/Q，即VLAN延長幀方式（可選）。
　　這種設備的以太接口還有模塊化的，可根據需要插接V.35模塊與路由器相聯；符合IEEE 802.3/Ethernet標準，還可根據網絡設計需求，選用支持IEEE 802.1/Q的模塊，該設備具有很高的靈活性和實用性。
　　路由器與三層交換機的比較
　　眾所周知，路由器的價格相對于集線器和交換機來說比較昂貴，且低端路由器不支持G.703的直接接入，必須使用G/V轉換器設備。在分支節點中，一般不會配置高端路由器，即使低端路由器也比集線器或交換機貴很多，而使用G.703-ETH橋接轉換器做接入，其價格與G/V轉換器相當，所以用新的網絡接入解決方案，規模越大，下聯的節點越多，節省的資金就越可觀。
　　當上聯中心端使用三層交換機做接入后，下聯的分支節點不需任何檔次的路由器，只需配備一臺集線器或交換機以及G.703-ETH橋接轉換器，約需一萬元左右。
　　1.端口密度和擴展能力
　　無論使用哪個廠商、哪個型號的路由器，都存在接入數量的限制，以Cisco 7513路由器為例，這是當前業界能提供最大E1端口密度的設備，僅為168個。對于多于此端口數量的需求，只能使用第二臺路由器設備來擴展。而使用交換機，可以說不存在接入數量的限制，以Cisco Catalyst 6509為例，雖然其10/100M端口的密度可以達到336個，但對于更多數量的接入還可通過級聯支持二層VLAN的交換機做擴充，這個數量是無限的。
　　在方案設計時可為每個分支節點分配一個VLAN標識，Cisco Catalyst 6509有1000個標識可供分配，當分支節點多于1000時，可讓兩個數據量較小的節點共用一個VLAN標識。
　　2.數據處理能力
　　路由器的包轉發率一般為幾百kpps，總線帶寬2Gbps；而交換機的包轉發率可達150Mpps以上，背板帶寬更可高達32Gbps。由此可以看出，三層交換機的數據處理能力遠遠高于路由器。
　　3.協議支持
　　三層交換機與路由器一樣，支持IP、IPX、DECnet等網絡協議，也支持RIP、OSPF等開放的動態路由協議。簡單地說，在常用場合，路由器支持的大部分協議交換機都能夠實現，而交換機特有的一些功能路由器則無法實現。
　　4.模擬通道、X.25和幀中繼
　　模擬通道只能以低速通信，必須通過頻帶Modem調制解調，沒有相應接入設備使之轉換到Ethernet；而X.25和幀中繼都是點到多點的連接,不是專線網絡，交換機不能支持這些連接，路由器才能完成。但有些高端核心交換機例如Cisco Catalyst 6509，它可接插支持廣域網的模塊，可實現路由器能完成的所有功能。
　　5.冗余通道支持
　　當冗余通道是相同的數字通道時，交換機有個特有的功能：就是將兩條以上的相同物理鏈路集合成一條邏輯鏈路，帶寬累加，只要其中一條鏈路是好的，就可保持連通性。該功能3Com的設備定義為Trunk，Cisco設備定義為Channel，其原理類似，都是在物理鏈路層實現的。
　　當冗余通道是數字通道和模擬通道并存時，必須用路由器，為避免動態路由占用廣域網帶寬，在分支節點可根據使用產品不同而選用HSRP(Hot Standby Routing PRotocol)或VRRP(Virtual Router Routing Protocol)協議，在中心端可在局域網中用RIP或OSPF動態路由協議實現路由器與交換機之間的路由信息交換。若使用帶廣域網模塊插槽的核心交換機，自身就可以完成動態路由信息交換。
　　6.性能價格比
　　路由器與交換機的性能和價格本是不可比較的，因為路由器是廣域網設備，交換機是局域網設備，不具可比性，但使用三層交換機替代路由器的接入方案后，這個比較則是必須的。
　　一臺具有一定E1端口接入數量的路由器需幾十萬元人民幣，而一臺支持三層的低端交換機不到十萬元人民幣，高端核心交換機也僅需幾十萬，根據需要不同，配置也不同。交換機與路由器端口成本相差十倍，而處理能力高數十倍，如此高的性能價格比差為新型網絡接入解決方案提供了重要依據。

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