前言

根據國內某大型SI廠商市場調查，Layer 3 Switch將是明年標案市場的主流產品。由於目前國內企業在規劃網路時，幾乎都會規劃Layer 2 Switch，且因該產品生產廠商眾多，造成價格競爭激烈，利潤微薄，目前SI業者對於此類型產品已經興趣缺缺，幾乎把Layer 2 Switch當Hub賣。上期筆者介紹為何需要Layer 3 Switch，本期將舉例說明Layer 3 Switch該如何規劃。

網段設計方式

首先，將一個大型網路分成幾個子網路(Subnet)，IP可用企業私有IP網段，如第一個網段IP地址為192.168.1.xx，第二個網段IP地址為192.168.2.xx，第三個網段IP地址為192.168.3.xx，依此類推，每個網段皆可容納最多254個節點(Node)。舉例而言，如(圖一)所示：

《圖一　Layer 3 Switch for Wiring Closet》

不同網段之工作站，IP設定將不相同。拿網段192.168.1.xx來說，此網段下之工作站IP定義如下：

IP地址為192.168.1.1～253，Gateway為192.168.1.254，Mask為255.255.255.0

一般而言，我們習慣將IP前幾碼(1～10)保留給伺服器(Server)使用，如：192.168.1.1為該網段之Local Server；而將IP後幾碼(240～254)保留給設備，如：Switch、Router、Hub，所以該網段Gateway我們設定為192.168.1. 254。

若以NPI keystone 24mg為例，該機器堆疊後可支援96個UTP端口，若每一端口支援一個Class C網段，則最多可支援高達96個網段，每個網段扣除Gateway所佔用之IP後，尚可支援253個節點，所以總共可支援96 x 253= 22,560個節點。但一般應用會採多端口共用一個IP網段來增加上連(Up-Link)頻寬，如Port 9～16為一個網段，如此一來，該網段將可獲得800M上連的頻寬。IT人員應妥善規劃每個網段上連頻寬，若該網段部門不需太多頻寬與外部資料往來，我們卻都一視同仁而規劃800M頻寬將有點浪費。

如(圖二)所示，將Layer 3 Switch之Port 9～16設定成為一個VLAN，並將該VLAN給予一個IP地址192.168.1.254，該子網(Subnet)之Server IP為192.168.1 .1，該子網(Subnet)之工作站IP為192.168.1.10～192.168.1.239，該子網可網管之Layer 2 Hub IP為192.168.1.240，該子網所有Gateway為設定為192.168.1. 254，Mask為255.255.255.0，所以只要該子網之工作站與該子網之伺服器彼此間資料往來之封包皆不會往外送，更不會影響其他子網的Traffic。當有封包要往其他子網時，便可經由Gateway(Layer 3 Switch IP 192.168.1.254)往外送。

《圖二　Subnet Configuration》

採用Layer 3可堆疊Switch的好處

由圖二我們發現，一個佈線中心並非一定需要到96個UTP Ports，也許目前只需要48 Ports，因此，若採用堆疊式Switch架構，我們可先分別採購一台Master Switch與一台Slave Switch，如此即可組成48 Ports Switch，這樣的架構未來還保有二台Slave Switch的擴充空間。

再則，因為機架式Switch體積龐大，若因意外事故，例如：RAM不穩或接觸不良，往往整部機器就罷工，造成IT人員的額外負擔。若採取堆疊式Switch，當發生故障時，IT人員可先解除堆疊線，暫時先使用Master Switch工作，若Master Switch並無故障，則可先堆疊一層Slave Switch，工作一段時間若無故障情形，則可再一層一層往上堆疊，如此，我們便可很快找到發生問題的Switch，將其更換。若一個網路相當龐大，可以由好幾個堆疊交換器組成好幾個佈線中心，再經由佈線中心以Gigabit Port往上連接。

實例介紹

如(圖三)所示，某企業大約有2,000個Node，分為五個佈線中心。該企業內部採用Intranet Private IP，IP位址可由192.168. 1.xx～192.168.15.xx，每個佈線中心(堆疊Switch)管理三段IP，每段IP提供8個Up-Link Port，一個堆疊Switch最多可提供96 Ports，所以每個佈線中心最多可提供253 x (96/8)=253 x 12=3,036 Node，遠大於目前400個Node的需求(每個佈線中心400 Node x 5 = Total 2,000 Node)，因此，每個佈線中心只需購買一台Master 24 Port 10/100 Layer 3 Switch外加2個Gigabit Ports即可支援759個點[253 Node x (24 Port / 8 Port) = 759 Node]。

《圖三　10/100/1000M Solutions》

若大家覺得800M上連頻寬不足，可採用16 Ports為一個網段，即可提供1.6Gbps(Half Duplex)上連頻寬，若設定為全雙工，將可達3.2 Gbps(Full Duplex)上連頻寬，一個佈線中心需支援3段Class C之網段，所以需要3 x 16 Ports = 48 Ports，故一個佈線中心需要一台Master 24 Port 10/100 Layer 3 Switch、外加2個Gigabit Ports模組及一台Slave Switch，堆疊成一組48 Port 10/100及2個Gigabit Ports Layer 3 Switch。由此可以得知，堆疊Switch可以較有彈性，比較符合實際網路成長需求，頻寬要加倍只需增加堆疊Port數即可。

當然，網路成長到一個規模，IP管理將是一大問題，因此我們可在每一個Subnet架設一台DHCP Server(請參照圖二)，在子網伺服器IP 192.168.1.1啟動DHCP服務，設定IP配送範圍為192.168.1 .10～192.168.1.240，若工作站設定為自動取得IP，DHCP伺服器將自動分發10～240的IP給使用者(DHCP Client)，如此一來便可省去規劃工作站IP繁瑣的步驟。那工作站會不會取得別的網段DHCP Server之資料而配錯IP呢？以NPI交換器為例，由於採用NuWave Architecture，交換器可以自動發現IP位址，動態產生IP Subnet VLAN，將IP有效的控制在它們指定的DHCP Server範圍，因此不會有任何問題，所以在選購Layer 3 Switch時要注意是否支援IGMP、GMRP、ARP等。

接下來我們必須定義佈線中心Gigabit Port IP位址與Backbone Switch IP位址，這設定將會有點像Router，如(圖四)：

《圖四　IP for Gigabit Ports》

我們規劃192.168.250.xx為骨幹網段，任何上接之Gigabit Port，我們將配給它一個IP位址，我們以第一個佈線中心為例，該堆疊之Switch包含三個子網域192.168.1.xx、192.168.2.xx、192.168.3.xx(請參照圖一)，而該交換器透過Gigabit Port上連至骨幹交換器，因此必須定義該交換器之Gateway IP為192.168.250.1，該Switch上連之Gigabit Port IP為192.168.250.2，依此類推骨幹交換器Port2 IP為192.168.250.3、Port3 IP為192.168.250.5，第二佈線中心交換器IP為192.168.250. 4，第三佈線中心交換器IP為192.168.250.6。

我們以第一個佈線中心為例，該Switch會辨別非192.168.1.xx～192.168.3.xx之封包皆往192.168. 250.1之網段傳送，而該網段正是骨幹交換中心。

結語

透過Layer 3 Switch的規劃，將整個大型網路切成若干子網路，每個子網皆可獨立成為一個網域(Domain)，當不同子網需要傳送資料時，皆可由上層交換器來處理，因此能將網路負載做有效分配，只要骨幹交換器背板頻寬夠快，將不會有網路阻塞的情形發生，Layer 3 Switch可以將Local封包經由Local交換器直接處理，不往上傳，避免骨幹交換器過於繁忙而效率不佳。Layer 3 Switch是目前網路效能不佳的解決方案，如果您有網路過於龐大、網路速度過慢的問題，建議不妨考慮採購Layer 3 Switch做為骨幹交換器，當然，產品功能、背板速度、擴充性以及價位都是列入評量的要點。

(作者任職於美商NPI友亮科技)

(網際先鋒2000.1月號68期)