三层交换机端口IP地址配置方法

目前市场上的三层交换机有2种方式可以配置交换机端口的lP地址，一是直接在物理端口上设置．二是通过逻辑VLAN端口间接设置。为了分析这2种配置方法在交换机实际运行中会产生哪些差别．在详细分析了三层交换机端口工作原理的基础上．搭建测试环境，主要从端口初始化和三层路由收敛过程分析了2种方式的不同。通过分析发现，在交换机物理端口上直接配置IP地址，可以节省生成树协议(STP，Spanning Tree Protocol)收敛所需的时间，并且不需要规划额外的VLAN。为日后的运行维护工作带来了方便。

三层变换机能够快速地完成VIAN间的数据转发，从而避免了使用路由器会造成的三层转发瓶颈，目前已经在企业内部、学校和住宅小区的局域网得到大量使用。在配置三层交换机端口lP地址时，通常有2种方法：一是直接在物理端口上设置lP地址，二是通过逻辑VLAN端口间接地设置IP地址。

作者所在单位日前购得一批三层交换机，最初只立持第2种配置方法但在厂家随后升级的软件版本中可以支持以上2种配置方法。为了比较这2种方法的优缺点，本文首先阐述了三层交换机的工作原理，然后比较了这2种方法的操作命争和端口初始化时间．并通过测试得出结论。

1、三层交换机的工作原理

传统的交换技术是在OSI网络参考模型中的第二层(即数据链路层)进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，利用第三层协议中的信息来加强笫二层交换功能的机制（见图1）

 

 

 

从硬件的实现上看，目前笫二层交换机的接口模块都是通过高速背扳/总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块高速地进行数据交换，从而突破了外接路由器接口速率的限制。

假设有2个使用IP协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点1在开始发送时，已知目的站点2的IP地址，但不知遒它在局域网上发送所需要的MAC地址，则需要采用地址解析(ARP)来确定站点2的MAC地址。站点1把自己的IP地址与站点2的IP地址比较，采用其软件配置的子网掩码提取出网络地址来确定站点2是否与自己在同一子网内。若站点2与站点1在同一子网内，那么站点1广播一个ARP请求，站点2返回其MAC地址，站点1得到站点2的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若2个站点不在同子网内．则站点1要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置，这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。

当站点1对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以前的通信过程中已得到站点2的MAC地址，则向发送站点1回复站点而得MAC地址：否则第三层交换模块根据路由信息向目的站广播一个ARP请求，站点2得到此ARP请求后向第三层模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送站点1。以后，当在进行站点1与站点2之间数据包转发时，将用最终的目的站点的MAC地址封包，数据转发过程全部交给第二层交换处理，信息得以高速交换。

在实际过程中，2个站点可视为交换机的2个端口，只有为端口设置了IP地址后端口才能工作在第三层状态，也才能完成不同子网间的通信。