Linux系统VLAN、三层交换和Trunk的区别(3)

　　5.以太网三层交换机

　　从上述第4节可以看出，三层交换机可以和VLAN没有关系，然而实际情况下，三层交换机一般都支持VLAN，为何设备厂商要如此做呢？这涉及到一个工业设计的问题，工业上的设计主要关注产品的使用而不是理论上的合理性，因此将VLAN引入第4节的“两组LAN”是最合适不过的了。

　　另外，三层交换机本质上还是偏重于“交换机”而不是“三层”，交换机的特征就是交换，所谓的交换是一个快速转发的概念，基本都是使用硬件芯片完成的，大量的存储芯片以空间换时间完成快速交换，这得益于以太网帧头的简单易操作性以及LAN交换机设计时关注了基于源MAC的自动学习和基于目标MAC的转发，之所以能如此还是因为以太网是一个BMA，即广播网络，到底数据应该由谁接收不是交换机决定的，而是各个端点主机决定的，这样的话交换机就可以模糊的进行转发，做到尽可能的精确-通过源MAC/端口学习，大不了就广播。这就是以太网交换的特征，三层交换机可以利用以太网交换的大量存储芯片用来存储IP层的路由结果，利用以太网快速交换的思想用来进行三层转发，数据包的第一次通过还是要走三层，这相当于一次学习的过程，类似以太网的MAC/端口学习，以后的结果就可以存储于ASCI了，这样就完成了快速转发。

　　6.三层交换机和路由器的区别

　　这个问题的答案铺天盖地，然而内容也是千篇一律，很少有人研究其背后的原因。既然以太网三层交换机可以做到一次路由多次转发，那么为何不再WAN上使用呢？如果仅仅是因为WAN不一定是以太网的话，那大可为了性能在WAN上引入以太网技术，这并不是主要原因，实际上，如果再深入一点看一下WAN上的路由器和接入层路由器的路由表就会恍然大悟了，WAN路由器上的表项数量十分庞大，且在BGP的影响下虽不频繁但是还是会有刷新，如果使用硬件来转发的话，光是对存储空间的需求就是一个挑战，三层交换机的快速转发实际上用到了cache的概念，有cache就会有冲突，特别在WAN环境下，IP地址的变动，可达性信息的变动会导致大量的cache冲突，因此三层交换机带来的收益会被马上抵消，另外WAN环境实际上用不到很多交换机口子，因此三层交换机内部背板芯片布线对于WAN环境是不合理的。其实用不着为WAN的性能担心，WAN路由器早就使用了类似Cisco CEF的快速转发技术了。

　　三层交换机的使用场合是单个小型机构内部，因为这种地方的特定IP地址几乎不会变动，路由相对稳定，IP地址总量也不多，且路由基本都能汇聚，正好符合cache最优化使用的原则，三层交换机用武之地正在于此。

　　7.VLAN间的通信

　　这个问题的方案也是铺天盖地，答案同样千篇一律。VLAN间的通信方式被总结出来有两种：1.使用单臂路由方式；2.使用三层交换方式。这好像是从CCNP/CCIE或者华为的HCSE的考试指南中流出来的，如果背下来当然是有用的，当初我考HCSE的时候还背了呢。学习到了一定程度就应该抛弃答案，回归本质。两个VLAN间的通信其实就是两个LAN间的通信，两个LAN间的通信需要一个网关来路由，那么VLAN间通信也就需要一个网关来路由了，这个网关的选择就多样了，可以选择VLAN接口，可以选择路由器等等，最终具体属于一个VLAN的主机在访问另一个VLAN的主机时如何能寻址到这个三层接口，那也有很多选择，VLAN的access链路上帧保持原样，流量若要跨越交换机的级联线，那么需要通过Trunk链路，最终总能找到这个下一跳三层接口。

　　以上就是Linux系统VLAN、三层交换和Trunk的区别了，虽然三层交换机理论上可以支持VLAN和Trunk，但是这种支持只是一种模仿，远远不能达到替代的效果。