宽带网接入交换机通常需要与用户终端直接连接，一旦用户终端感染蠕虫病毒，病毒发作就会严重消耗带宽和交换机资源，甚至造成网络瘫痪，这一现象在Slammer和冲击波事件中早已屡见不鲜。宽带接入交换机究竟面临哪些安全风险？怎样才能化解这些风险？接下来我们将逐一揭示。

　　交换机的风险

　　利用抓包工具，笔者经常捕获到大流量的异常报文，它们一方面消耗网络带宽，另一方面消耗网络设备的资源，影响网络的正常运行。

　　单播类异常报文：单播流量大多数是发送给网关，网关设备根据路由表对这些报文做出转发或丢弃处理。对私有IP地址，公网三层交换机或路由器会自动丢弃单播流量。如果用户已经获得一个公网IP地址，这些单播流量就会被转发出去，进而影响更大范围的网络。以冲击波病毒为例，中毒主机只要监测到网络可用，就会启动一个攻击传播线程，不断随机生成攻击地址进行攻击。在冲击波发作严重的阶段，网络速度明显变慢，一些接入层交换机和一些小型路由器甚至崩溃，核心三层交换机的CPU利用率达到100%，运营商不得不采取屏蔽ICMP报文的办法加以应对。

　　广播类异常报文：广播是实现某些协议的必要方式。广播报文会发送给特定网段内的所有主机，每台主机都会对收到的报文进行处理，做出回应或丢弃的决定，其结果是既消耗网络带宽又影响主机性能。利用端口隔离技术，用户可以限制广播报文只发往上行端口，这样可以减小对本网段链路和主机的影响，但无法解决对汇聚层和核心层设备造成的影响。如果在汇聚或核心设备上将多个小区划在一个VLAN内，广播类流量就会通过上层设备返回到其他小区，进而继续占用这些小区的链路带宽并影响主机性能，这种配置方法在当前宽带网络中广泛存在。

　　组播类异常报文：组播类信息本来只服务于网络内的部分用户，其目的地址是网络内申请加入组播组的主机。一些主机并没有申请加入组播组，这些组播报文本不应该转发给这些主机，但是事实上这些主机还是收到了组播信息。是什么原因导致组播报文转发给没有申请加入的主机呢?原来，为了实现组播，二层交换机使用GMRP组播注册协议或IGMP Snooping协议来维护一个动态组播表，然后把组播报文转发给与该组播组成员相关的端口，以实现在VLAN 内的二层组播，如果没有运行IGMP Snooping，组播报文将在二层广播，这就是导致组播泛滥的原因。

　　随着宽带网络的进一步普及以及视频应用的逐渐增加，组播技术将会得到更广泛地应用，那时组播类异常流量不仅会出现在网络的第二层，而且还会路由到整个组播树。加上视频类信息流量较大，很难区分正常流量和不正常流量。因而对组播进行控制也就更加困难了。

　　总之，局域网内的应用存在被病毒利用的可能性，如果不有效限制异常流量，就会对网络带宽以及网络设备造成资源消耗。因此，为面向用户的二层交换机增加智能，把问题隔离在最小的范围内，就显得尤为重要。

　　化解风险的对策

　　利用交换机的流量控制功能，我们能够把流经端口的异常流量限制在一定的范围内。例如，Cisco交换机具有基于端口的流量控制功能，能够实现风暴控制、端口保护和端口安全。风暴控制能够缓解单播、广播或组播包导致的网络变慢，通过对不同种类流量设定一个阈值，交换机在端口流量达到设定值时启动流量控制功能甚至将端口宕掉。端口保护类似于端口隔离，设置了端口保护功能的端口之间不交换任何流量。端口安全是对未经许可的地址进行端口级的访问限制。无独有偶，华为交换机提供流量控制和广播风暴抑制比等端口控制功能。流量控制功能用于交换机与交换机之间在发生拥塞时通知对方暂时停止发送数据包，以避免报文丢失。广播风暴抑制可以限制广播流量的大小，对超过设定值的广播流量进行丢弃处理。

　　不过，交换机的流量控制功能只能对经过端口的各类流量进行简单的速率限制，将广播、组播的异常流量限制在一定的范围内，而无法区分哪些是正常流量，哪些是异常流量。同时，如何设定一个合适的阈值也比较困难。如果需要对报文做更进一步的控制用户可以采用ACL(访问控制列表 )。ACL利用IP地址、TCP/UDP端口等对进出交换机的报文进行过滤，根据预设条件，对报文做出允许转发或阻塞的决定。Cisco和华为的交换机均支持IP ACL和MAC ACL，每种ACL分别支持标准格式和扩展格式。标准格式的ACL根据源地址和上层协议类型进行过滤，扩展格式的ACL根据源地址、目的地址以及上层协议类型进行过滤。

　　通过细分不同的网络流量，用户可以针对性地

大型医院信息网络采用三层交换技术，可以确保计算机网络系统更加合理、安全、有效。

　　随着医院信息化水平的提高，医院信息系统网络规模在不断扩大，随之而来的网络安全、网络流量、网络通信速度、网络维护工作量等问题明显增加。究其原因，目前，各家医院的信息网络普遍采用二层交换技术的网络架构。其主要弱点是：在局域网内不能划分VLAN；同一个网段内的工作站过多会引起广播风暴，甚至导致网络瘫痪；不能有效地解决异种网络互连、安全性控制等问题。而采用三层交换技术的网络架构，很大程度上避免了二层交换技术网络架构的缺陷，能改善网络整体性能。

　　二层交换技术的缺陷

　　众所周知，二层交换技术是在OSI七层网络标准模型中的第二层，即数据链路层进行操作的，它按照所接收到数据包的目的物理地址即MAC地址来进行数据转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议，诸如TCP、UDP的端口地址。它只需要数据包的MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其优点是交换速度快，缺点是广播域太大，而且不能处理不同IP子网之间的数据交换。这种网络结构扁平，没有层次化概念。

　　温州医学院附属第一医院信息系统网络初期采用二层交换技术的网络架构，核心交换机采用二层交换技术，在原先只有100多台工作站的情况下，网络性能较理想。由于网络规模在不断扩大，工作站增加到500多台时，网络性能明显下降，在业务高峰期网络整体速度缓慢，用网管软件分析，发现网络中广播包所占比例很大，最高时达到60%左右。另外，对于这种网络，很容易发生诸如网卡故障等原因引起的网络广播风暴，而且一旦发生广播风暴，很难查找故障点，网络维护工作量很大。

　　三层交换与VLAN结合

　　三层交换技术，也称多层交换技术或IP交换技术，是相对于二层交换技术提出的，因工作在OSI七层网络标准模型中的第三层而得名。传统的路由器也工作在第三层，它可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比较低，而三层交换技术在网络标准模型中的第三层实现了分组的高速转发，效率大大提高。简单地说，三层交换技术就是“二层交换技术 + 路由转发”。它的出现，解决了二层交换技术不能处理不同IP子网之间的数据交换的缺点，又解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

　　VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个不同的网段，从而实现虚拟工作组的技术。它不受网络用户的物理位置限制，而是根据用户需求进行网络分段。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1q协议标准草案。不同VLAN之间的数据传输是通过第三层（网络层）的路由来实现的，因此，使用VLAN技术，结合数据链路层和网络层的交换设备，可搭建安全可靠的网络。

　　划分VLAN的目的：一是提高网络安全性，不同VLAN的数据不能自由交流，需要接受第三层的检验，因此，在一定程度上加强了虚网间的隔离，有效防止外部用户入侵，提高了安全性。二是隔离广播信息，划分VLAN后，广播域缩小，有利于改善网络性能，能够将广播风暴控制在一个VLAN内部，同时使网络管理趋于简单。三是增强网络应用的灵活性，VLAN是在一个有多台交换机的局域网中统一设定的，这使得用户可以不受所连交换机的限制，不论用户节点移动到局域网中哪一台交换机上，只要仍属于原来的虚网，则应用环境没有任何改变。在划分VLAN时，要考虑VLAN对于网络流量的影响，单个VLAN不宜过大。

　　层次化架构三层网络

　　三层网络架构采用层次化模型设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层（将工作站接入网络）。

　　核心层 核心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。核心层应该具有如下几个特性：可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。在核心层中，应该采用高带宽的千兆以上交换机。因为核心层是网络的枢纽中心，重要性突出。核心层设备采用双机冗余热备份是非常必要的，也可以使用负载均衡功能，来改善网络性能。

　　汇聚层 汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先做汇聚，以减

　　现代的局域网基础设施需要对通过网络边界进行数据传输的问题提供一个新的解决办法，这就需要提供一种同时具有第二层交换机和局域网路由器的功能，并且其时延小于传统的局域网路由器的全新的设备。通常我们称之为第三层交换机。

　　网络并非都基于以太网，FDDI和ATM也是最常使用的局域网骨干技术。ATM网曾一度被看作是多媒体时代唯一的网络技术。而许多其他技术诸如千兆以太网，也具有成为明天的局域网骨干技术的潜力。有相当一部分的千兆以太网交换机已经支持QoS和CoS，并且提供了很高的带宽，拥有传输声音、图象、多媒体数据等的能力。虽然其QoS的稳定性还不如ATM，但其低价格和低复杂性则优于ATM技术，且易于与已有的网络产品相连接。从上面的这些事实可以推断出，任何要用于骨干网的网络设备必须支持这些技术之间的互联，并且提供在这些技术之间进行升级的能力。

　　在过去，网络中的数据在一般情况下只有大约百分之二十是通过骨干路由器与中央服务器或企业网络的其他部分进行通信，而在今天这个比例已经被提高到了百分之五十。我们都知道，为了应付不断增长的数据流量，共享介质型的网络纷纷被交换型网络所替代。这种变化对原来用于网络分段的传统路由器产生了直接的冲击。鉴于有如此之大的流量跨越 IP或 IPX子网，路由器事实上已经成为了网络传输的瓶颈。原因是因为传统的路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。虽然路由器的性能最近也得到了一定的提高——大约达到1Mpps——但采用这种路由器的费用也高得惊人。

　　现在市场上的主流第三层交换机主要有Cisco的Catalyst 2948G和3Com的CoreBuilder 3500等。在选择第三层交换机时，用户可根据自己的需要判断并选择上述产品，下面我就以上两个产品进行介绍，使您能够全面的了解主流第三层交换机，并针对自己的情况选择合适的机型。

　　Cisco Catalyst 948G-L3交换机是可以支持Internet协议（IP），互联网包交换（IPX）和IP多路传输提供线速交换的固定配置第三层（L3）以太网交换机。这种Catalyst交换机可以为拥有适当端口密度的中型园区主干提供所需的高性能。它非常适合于集中到多个配线间或作为其他主干交换机（例如Catalyst 2900，Catalyst 3500、Catalyst 4000或Catalyst 5000交换机）的工作组交换机。

　　Catalyst 2948-L3交换机不仅为IP、IPX及IP多路传输提供无阻塞路由和交换，而且为非路由协议提供无阻塞路由和交换，同时也为非路由协议提供线速第二层交换。例如NetBIOS和DECnet局域传输（LAT）。这种功能允许网络管理员可以通过Gatalyst 2948GO-L3扩展他们的多协议主干网，而无需像仅采用IP交换机那样通常需要建立并行网络。

　　Catalyst 2948G-L3具有以下特性：

　　* 48个专用10/100-Mbps以太网端口以及2个支持千兆位接口转换器（GBIC）的1000BaseX千兆位以太网端口；所有端口都拥有第三层交换功能。

　　* 高性能——超过IP、IPX交换机及IP多路传输的10Mbps第三层交换及路由。

　　* 22Gbps无阻塞交换光纤。

　　* 带有Cisco IOS系统软件的高性能CPU。

　　* 服务质量（Q o S）——带有加权往返（WRR）调动的多个队列。

　　* 基于标准Cisco Works2000应用程序的全面管理工具。

　　* 可选的冗余外部电源

　　该款交换机在需要线速第三层性能但是不需要众多10/100Mbps以太网端口的环境下非常理想。另外也可作为为Catalyst 6000和Catalyst 8500系列交换机提供千兆位以太网密度而部署中小网络主干。

　　Catalyst 2948G-L3可以提供超过10 Mbps的集合吞吐量。这些数据速率是在每一个端口上利用高速应用专用集成化电路（ASIC）技术执行真正第三层交换的结果，不仅适用于IP和IPX流量，而且也适用于IP多路传输和桥接流量。Catalyst 2948G-L3支持一个拥有22 Gbps带宽的高性能体系结构。交换光纤能够同时以线速度支持所有48个10/100端口及