发布时间 : 星期日 文章三层交换机的路由规则--2011.xx.xx更新完毕开始阅读8edbbefa0242a8956bece4ff
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三层交换机路由原理学习报告
一、 三层交换机的定义
三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层——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，既可实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优网络性能。
二、 三层交换机的相关概念
1、软件路由表
软件路由表是三层交换机自动生成的直连路由，手动添加的静态路由，还有通过配置的路由协议学习到的路由信息，相当于路由器的路由表。 2、软件主机路由表
软件主机路由表又称为软件路由cache，相当于对路由信息的一个缓存，以此提高cpu查询转发的效率。 3、硬件主机路由表
在不开启ip exf的情况下，硬件路由器中只有一张表，就是硬件主机路由表。硬件主机路由表是在一定时间内同一IP数据包多次命中软件主机路由表而写入的，不经过cpu的处理，提高了转发效率，默认的老化时间是600秒。 4、硬件网络路由表
开启了ip exf功能后，硬件路由器中不仅有硬件主机路由表，还会新增加一张硬件网络路由表。硬件网络路由分为硬件子网路由和硬件默认路由，硬件子网路由又分为直连和非直连。这些之间的关系会在后文中详细阐述。
三、 三层交换机路由的基本过程
1、不开启ip exf（流程图）
收到 以太网帧下一跳没有 是接口匹配项查询广播到本VLAN目的MAC所有其他端口
下一跳 是CPUNo查询
H/W cache Yes②
通过该接口单播给对应的MAC地址（二层）查询S/W cacheYesNoNo查询S/WRoute tableYes丢弃①No有Next-Hop的ARP？YesARP学习发送以太网帧1
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①假设一个IP报文从某一个物理端口进入交换机，首先到达交换机的二层交换，查询目的mac地址表和对应的vlan，确定数据包需要二层交换还是三层路由。如果是二层交换，则直接在交换机的L2层完成转发，否则进入三层转发。
②IP报文进入三层硬件芯片，硬件芯片检测目的IP地址后首先查询硬件主机路由表，如果匹配，则通过硬件主机路由进行转发，不再需要cpu的处理。硬件主机路由表里有通往目的IP地址的网关地址、网关地址所在的VLAN、端口信息、网关的mac地址等信息，IP数据包成功转发出去。
③如果没有匹配硬件主机路由表，IP数据包会查询软件主机路由表。如果找到匹配信息，则通过软件主机路由表进行转发。软件主机路由表里有通往目的IP地址的网关地址、网关地址所在的VLAN、端口信息、网关的mac地址等信息，IP数据包成功转发出去。
④如果没有匹配软件主机路由表，IP数据包会查询软件路由表。如果找到匹配信息，则通过软件路由表进行转发。软件路由表里有通往目的IP地址的网关地址、网关地址所在的VLAN、端口信息、网关的mac地址等信息，IP数据包成功转发出去。此后，交换机会将软件路由表的条目写入软件主机路由表。在一定时间内，后续相同的IP数据包从第2个至第5个匹配软件主机路由表。当连续5个数据包命中软件主机路由表后，交换机会将软件主机路由表的此条记录写入硬件主机路由表，软件主机路由表相关记录删除，后续相同的IP数据包直接匹配硬件主机路由表。
⑤如果软件路由表也无法匹配，则丢弃。
2、开启ip exf（流程图）
三层转发N≥5
得到Next-Hop
Static ConnectNoNoNo查询H/W cacheYes查询EXFRoute table 查询S/W cache Yes查询S/WRoute tableYes丢弃有Next-Hop的ARP？Yes发送以太网帧NoARP学习① 假设一个IP报文从某一个物理端口进入交换机，首先到达交换机二层交换，查询目的mac地址表和对应的vlan，确定数据包需要二层交换还是三层路由。如果是二层交换，则直接在交换机的L2层完成转发，否则进入三层转发。
② IP报文进入三层硬件芯片，硬件芯片检测目的IP地址后首先查询硬件主机路由表，如果匹配，则通过硬件主机路由进行转发，不再需要
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cpu的处理。硬件主机路由表里有通往目的IP地址的网关地址、网关地址所在的VLAN、端口信息、网关的mac地址等信息，IP数据包成功转发出去。
③ 如果没有匹配硬件主机路由表，IP数据包会查询硬件子网路由。如果IP数据包的目的IP地址是交换机的直连网段，那么命中硬件子网路由。命中后，数据包交由CPU处理，交换机通过arp请求获得目的mac、端口等信息，IP数据包成功转发出去。此后，交换机会将硬件子网路由表的条目写入软件主机路由表。在一定时间内，后续相同的IP数据包从第2个至第5个匹配软件主机路由表。当连续5个数据包命中软件主机路由表后，交换机会将软件主机路由表的此条记录写入硬件主机路由表，软件主机路由表相关记录删除，后续相同的IP数据包直接匹配硬件主机路由表。
④ 如果没有匹配硬件子网路由，IP数据包匹配硬件默认路由。交换机已经学习到达下一跳的端口信息及MAC地址信息，这时报文直接硬件转发从此端口出去，而不需要经过一次路由多次转发。
四、 实验
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