Коммутаторы третьего уровня

Объем внешнего трафика в ЛВС постоянно растет. В недалеком прошлом наметился разрыв между производительностью типичного коммутатора в ЛВС и маршрутизатора, объединяющего подсети ЛВС.

Решение данной проблемы шло по двум направлениям:

1. отказ от маршрутизации там, где это возможно;

2. увеличение производительности маршрутизаторов.

Коммутаторы третьего уровня – это устройства, совмещающие функции коммутаторов и маршрутизаторов. Функции коммутации и маршрутизации могут совмещаться двумя способами:

2. классический способ – маршрутизация выполняется по каждому пакету, требующему передачи из сети в сеть, а коммутация – для пакетов, принадлежащих одной сети.

3. нестандартный способ – маршрутизируются первые несколько пакетов устойчивого потока, а все остальные пакеты этого потока коммутируются на основе MAC-адресов.

В первом способе, если кадр имеет MAC-адрес назначения, отличный от MAC-адреса порта маршрутизатора, то кадр коммутируется, а если кадр направлен непосредственно порту маршрутизатора, то маршрутизируется. Характерная особенность устройств данного типа – использование специализированных заказных БИС, многопроцессорность, распараллеливание с помощью специальных процессоров портов, как у коммутаторов. Максимальная скорость достигается, когда вместо универсальных или специализированных процессоров используются специализированные БИС, то есть используется не программная, а аппаратная реализация алгоритмов. Так как реализация жесткая, то в аппаратную часть переносятся несколько базовых сетевых протоколов (IP, IPX).

Во втором способе выявление долговременных потоков выполняется на основании совпадения адресов отправителей и получателей, поля качества обслуживания у определенного количества кадров в их IP-пакетах.Когда поток выявлен, первый коммутатор на пути следования потока выполняет нестандартную обработку пакета – он помещает в кадр канального протокола, например, Ethernet, не MAC-адрес порта следующего маршрутизатора, а MAC-адрес узла назначения. Как только эта замена произведена, кадр с таким MAC-адресом перестает поступать на блоки маршрутизации второго и последующих коммутаторов/маршрутизаторов, а проходит через блоки коммутации этих устройств. Процесс передачи пакетов действительно ускоряется, так как они не проходят многократно повторяющиеся этапы маршрутизации. В то же время маршрутизируются первые пакеты, поэтому сохраняется фильтрация широковещательного шторма, защита от несанкционированного доступа и другие преимущества сети, разделенной на подсети.

Основной проблемой данного подхода является то, на основании какой информации первый маршрутизатор узнает MAC-адрес узла назначения. Этот узел обычно находится за пределами непосредственно подключенных к первому маршрутизатору сетей, и протокол ARP здесь бессилен. Именно здесь начинаются различия между большинством фирменных технологий ускоренной маршрутизации. Многие компании разработали собственные протоколы определения таких адресов и передачи их между маршрутизаторами. Эти протоколы используют как распределенный подход, когда все маршрутизаторы в равной степени задействованы в определении MAC-адреса, так и централизованный, когда в сети существует выделенный маршрутизатор, который занимается такими задачами по запросам от других.