三层交换机与vlan的关系2016-7-20966.pdf

前言：弱电各个系统用到交换机越来越多了，尤其三层交换机也开始走进我们的视野，三层交换机于 VLAN 有什么关系呢？正文：以太网的工作原理是利用二进制位形成的一个个字节组合成一帧帧的数据(其实是一些电脉冲)在导线中进行传播。首先，以太网网段上需要进行数据传送的节点对导线进行监听，这个过程称为CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 带有冲突监测的载波侦听多址访问)的载波侦听。如果，这时有另外的节点正在传送数据，监听节点将不得不等待，直到传送节点的传送任务结束。如果某时恰好有两个工作站同时准备传送数据，以太网网段将发出“冲突”信号。这时，节点上所有的工作站都将检测到冲突信号，因为这时导线上的电压超出了标准电压。这时以太网网段上的任何节点都要等冲突结束后才能够传送数据。也就是说在 CSMA/CD 方式下，在一个时间段，只有一个节点能够在导线上传送数据。而转发以太网数据帧的联网设备是集线器,它是一层设备，传输效率比较低。冲突的产生降低了以太网的带宽，而且这种情况又是不可避免的。所以，当导线上的节点越来越多后，冲突的数量将会增加。显而易见的解决方法是限制以太网导线上的节点，需要对网络进行物理分段。将网络进行物理分段的网络设备用到了网桥与交换机。网桥和交换机的基本作用是只发送去往其他物理网段的信息。所以，如果所有的信息都只发往本地的物理网段，那么网桥和交换机上就没有信息通过。这样可以有效减少网络上的冲突。网桥和交换机是基于目标 MAC(介质访问控制)地址做出转发决定的，它们是二层设备。我们已经知道了以太网的缺点及物理网段中冲突的影响，现在，我们来看看另外一种导致网络降低运行速度的原因：广播。广播存在于所有的网络上，如果不对它们进行适当的控制，它们便会充斥于整个网络，产生大量的网络通信。广播不仅消耗了带宽，而且也降低了用户工作站的处理效率。由于各种各样的原因，网络操作系统(NOS)使用了广播，TCP/IP 使用广播从 IP 地址中解析 MAC 地址，还使用广播通过 RIP 和 IGRP 协议进行宣告，所以，广播也是不可避免的。网桥和交换机将对所有的广播信息进行转发，而路由器不会。所以，为了对广播进行控制，就必须使用路由器。路由器是基于第 3 层报头、目标 IP 寻址、目标 IPX寻址或目标 Appletalk 寻址做出转发决定。路由器是 3 层设备。在这里，我们就容易理解三层交换技术了，通俗地讲，就是将路由与交换合二为一的技术。路由器在对第一个数据流进行路由后，将会产生一个 MAC 地址与 IP 地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此映射表直接从二层进行交换而不是再次路由，提供线速性能，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。采用此技术的交换机我们常称为三层交换机。那么，什么是 VLAN 呢?VLAN(Virtual Local Area Network)就是虚拟局域网的意思。VLAN 可以不考虑用户的物理位置，而根据功能、应用等因素将用户从逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组，每个用户主机都连接在一个支持VLAN的交换机端口上并属于一个 VLAN。同一个VLAN中的成员都共享广播，形成一个广播域，而不同 VLAN 之间广播信息是相互隔离的。这样，将整个网络分割成多个不同的广播域(VLAN)。一般来说，如果一个 VLAN 里面的工作站发送一个广播，那么这个 VLAN 里面所有的工作站都接收到这个广播，但是交换机不会将广播发送至其他 VLAN 上的任何一个端口。如果要将广播发送到其它的 VLAN 端口，就要用到三层交换机。总结：以上内容可能比较专业，有的人可能看不懂，那么小学君给大家梳理一下 二层交换机一般都是傻瓜式交换机，不用做任何配置，通电就可以使用 比如常用的接入摄像机的前段交换机。三层交换机才能有划分 VLAN 的功能，具有路由功能。比如一台 8 口的交换机，前 4 个口为 172.16.151.*，后 4 个口为 172.16.151.*，把这台交换机划分了两个网段，开启路由功能之后，这两个网段可以相互访问。那么回到弱电系统中，小学君介绍一下三层交换机的使用 比如一个工程项目有 600 个网络摄像机，100 个门禁点。我们都知道一个网段只能分配 255 个地址，总共 700 个点，至少要分配 3 个网段，甚至多余 3 个。那么三层交换机就派上用场了，核心交换机选用三层交换机，前段交换机也可以选用三层的，相互之间访问，互不影响。不知道你懂了吗？