现在 ， 网络业界对“三层交换”这个词已经不感到生疏了 ， 在中大型规模网络建设中 ， 以千兆三层交换机为核心的主流网络模型已不胜枚举 。其实 ， 三层交换从其出现到今天的普及应用也不过几年的时间 ， 计算机网络加速度式的迅猛发展势头 ， 实在快得令人吃惊 。
一层与二层
回顾网络初期 ， 开始应用局域网技术组网时 ， 主要局限于主机连接、文件和打印共享 ， 多个用户共享10Mb/s带宽就能满足要求 。随着网络规模的日益扩大 ， 网络系统已不能胜任 ， 这是因为局域网最早的网络互联设备是集线器,它是一层设备 。基于CSMA/CD物理协议的用户数据的碰撞检测和出错重发过程 ， 使传输的效率大大降低 。当时采用了二层设备网桥 ， 它可起到网段微化、减小碰撞域 ， 从而优化局域网性能的目的 。但它是对高层(第三层以上)协议透明的设备 ， 不能有效阻止广播风暴 ， 因此需要路由器 。路由器在子网间互连、安全控制、广播风暴限制等方面起了要害的作用 ， 但复杂的算法、较低的数据吞吐量使其成为网络的瓶颈 。意识到以上问题 ， 业界对网桥进行了改进 ， 制造出局域网交换机 ， 用它替代集线器 ， 以提高网络的性能 。
局域网交换机是一种二层网络设备 ， 它在操作过程中不断收集并建立它本身的MAC地址表 ， 而且定时刷新 。它的引入使网络站点间可独享带宽 ， 消除了无谓的碰撞检测和出错重发 ， 提高了传输效率 。而且用户信息是点对点进行传送 ， 其他节点是不可见的 。但二层交换也暴露出它的弱点：不能有效解决广播风暴、异种网络互连、安全性控制等问题 。因此 ， 产生了交换机上的VLAN（虚拟局域网）技术 。
三层交换与VLAN
“三层交换”概念的出现 ， 与VLAN有着密不可分的联系 。事实上 ， 一个虚拟网就是逻辑上的子网 。为了避免在大型交换机上进行广播所引起的广播风暴 ， 可将其进一步划分为多个虚拟网 。在一个虚拟网内 ， 由一个工作站发出的信息 ， 只能发送到具有相同虚拟网号的其他站点 ， 而其他虚拟网的成员收不到这些信息或广播帧 。
由于网络变得越来越复杂 ， 性能要求也越来越高 ， 这就要求网管员能够成功地部署VLAN ， 从而使网络更加灵活而且易于治理 。以往 ， 网管员将3/4的时间花费在维护网络的基础结构 ， 确保通信流量的优化 ， 并处理移动和变更等工作 。通常情况下 ， 当一名用户转移到网络中另一个物理位置时 ， 需要重新配置网络 ， 甚至还有用户的工作站需要进行大量的治理工作 。针对于此 ， VLAN的部署就是将通过减少治理网络中移动与变更所需的资源 ， 从而实现为用户节约大量宝贵的资源 。VLAN 技术还可以在以下要害领域内为用户提供价值：
比路由器更具有成本效益的广播控制 ， 有效抑制广播风暴 。
支持多媒体应用与高效组播控制 ， 提高网络带宽的有效利用率 。
提高网络的安全性 ， 各种显式或隐式的VLAN划分方法提供基于策略的安全访问机制 。
网络监督与治理的自动化 ， 更多的有效的网络监控 。
减少路由需要 ， 基于ASIC技术 ， 大幅度提高设备的数据包转发能力 。
路由器面临挑战
VLAN之间如何通信？简单回答就是“通过路由” 。因此 ， 这种技术也引发出一些新的问题：虚拟网之间通信是不答应的 ， 这也包括地址解析(ARP)封包 。要想通信 ， 就需要用路由器桥接这些虚拟网 ， 这就是虚拟网的问题：用交换机速度快但不能解决广播风暴问题 ， 在交换机中采用虚拟网技术可以解决广播风暴问题 ， 但又必须放置路由器来实现虚拟网之间的互通 。在这种网络系统集成模式中 ， 路由器是核心 。
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