图文并茂 VLAN 详解，让你看一遍就理解 VLAN( 六 ) _VLAN

7.2、三层交换机(Layer 3 Switch)
为了解决上述问题，三层交换机应运而生。三层交换机，本质上就是“带有路由功能的(二层)交换机” 。路由属于OSI参照模型中第三层网络层的功能，因此带有第三层路由功能的交换机才被称为“三层交换机” 。
关于三层交换机的内部结构，可以参照下面的简图。

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在一台本体内，分别设置了交换机模块和路由器模块;而内置的路由模块与交换模块相同，使用ASIC硬件处理路由。因此，与传统的路由器相比，可以实现高速路由。并且，路由与交换模块是汇聚链接的，由于是内部连接，可以确保相当大的带宽。
7.3、使用三层交换机进行VLAN间路由(VLAN内通信)
在三层交换机内部数据究竟是怎样传播的呢?基本上，它和使用汇聚链路连接路由器与交换机时的情形相同。
假设有如下图所示的4台计算机与三层交换机互联。当使用路由器连接时，一般需要在LAN接口上设置对应各VLAN的子接口;而三层交换机则是在内部生成“VLAN接口(VLAN Interface)” 。VLAN接口，是用于各VLAN收发数据的接口。
注：在Cisco的Catalyst系列交换机上，VLAN Interface被称为SVI——Switched Virtual Interface

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为了与使用路由器进行VLAN间路由对比，让我们同样来考虑一下计算机A与计算机B之间通信时的情况。首先是目标地址为B的数据帧被发到交换机;通过检索同一VLAN的MAC地址列表发现计算机B连在交换机的端口2上;因此将数据帧转发给端口2 。
7.4、使用三层交换机进行VLAN间路由(VLAN间通信)
接下来设想一下计算机A与计算机C间通信时的情形。针对目标IP地址，计算机A可以判断出通信对象不属于同一个网络，因此向默认网关发送数据(Frame 1) 。

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整体的流程，与使用外部路由器时的情况十分相似——都需要经过“发送方→交换模块→路由模块→交换模块→接收方”这样的流程。
八、加速VLAN间通信的手段
8.1、流(Flow)
根据到此为止的学习，我们已经知道VLAN间路由，必须经过外部的路由器或是三层交换机的内置路由模块。但是，有时并不是所有的数据都需要经过路由器(或路由模块) 。
例如，使用FTP(File Transfer Protocol)传输容量为数MB以上的较大的文件时，由于MTU的限制，IP协议会将数据分割成小块后传输、并在接收方重新组合。这些被分割的数据，“发送的目标”是完全相同的。发送目标相同，也就意味着同样的目标IP地址、目标端口号(注：特别强调一下，这里指的是TCP/UDP端口) 。自然，源IP地址、源端口号也应该相同。这样一连串的数据流被称为“流(Flow)” 。

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只要将流最初的数据正确地路由以后，后继的数据理应也会被同样地路由。
据此，后继的数据不再需要路由器进行路由处理;通过省略反复进行的路由操作，可以进一步提高VLAN间路由的速度。
8.2、加速VLAN间路由的机制
接下来，让我们具体考虑一下该如何使用三层交换机进行高速VLAN间路由。
首先，整个流的第一块数据，照常由交换机转发→路由器路由→再次由交换机转发到目标所连端口。这时，将第一块数据路由的结果记录到缓存里保存下来。需要记录的信息有：

目标IP地址
源IP地址
目标TCP/UDP端口号
源TCP/UDP端口号
接收端口号(交换机)
转发端口号(交换机)
转发目标MAC地址

...
等等。
同一个流的第二块以后的数据到达交换机后，直接通过查询先前保存在缓存中的信息查出“转发端口号”后就可以转发给目标所连端口了。
这样一来，就不需要再一次次经由内部路由模块中继，而仅凭交换机内部的缓存信息就足以判断应该转发的端口。
这时，交换机会对数据帧进行由路由器中继时相似的处理，例如改写MAC地址、IP包头中的TTL和Check Sum校验码信息等。