1.2.2 第二代：三层路由式交换

进入20世纪90年代，网络领域出现两个激动人心的发明：WWW（World Wide Web，万维网）和即时通信软件。万维网于1989年诞生，20世纪90年代开始普及，万维网上精美的网站和主页吸引着大众的目光，人们激动地讨论起多媒体。即时通信软件兼具电话和电子邮件的优点，1996年一经问世便迅速普及，从那时起，人们的工作和生活开始越来越依赖各种即时通信软件。万维网需要有足够的带宽支持，基于路由器的园区骨干网无法满足要求。即时通信业务对私密性具有天然的要求，并且每个人都希望接入网络，使用自己的计算机和他人进行通信，而受限于网络规模，不是所有的计算机都可以联网，因此无法满足即时通信的要求。这些都对园区网络提出了更高的要求。

在这个背景下，三层交换机在1996年问世。三层交换机集成了二层交换功能和三层路由功能，也被称为路由式交换机。它针对园区场景优化设计的三层转发引擎简单高效，三层路由能力接近或者等同于二层交换性能。三层交换机第一次将三层路由功能引入局域网内部，单个局域网可以划分为多个子网，分别接入不同的三层接口。如图1-3所示，这种结构化的组网方式消除了BD对网络规模的限制，局域网规模不再受限于冲突域或者BD，可以通过子网不断重复的方式按需扩展网络的规模，每个人、每个终端都可以按需接入网络。同时，由三层交换机构成的园区网络骨干使得整个网络的带宽大大提升，用户可以流畅地访问由万维网带来的多媒体世界。各类办公系统也不失时机地迁移到网络上，网络化无纸化办公成为现实。

图1-3 三层结构化园区网络

需要特别指出的是，随着芯片技术的发展，业界很快出现了支持硬件路由查找功能的ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）芯片，使用ASIC芯片的三层交换机具备了三层转发引擎。使用ASIC芯片的全硬件三层转发交换机性能更高、成本更低，从而迅速普及。全硬件转发的三层交换机和二层交换机一起“统治”了园区网络，受益于低成本的技术，园区网络的市场也出现爆炸性的增长。

与此同时，以太网技术也进入爆发期。1995年，IEEE发布了IEEE 802.3u FE（Fast Ethernet，快速以太网）标准，以太网进入100Mbit/s时代；1999年，IEEE发布了IEEE 802.3ab GE（Gigabit Ethernet，吉比特以太网，也称千兆以太网）标准，以太网可以在双绞线上达到1000Mbit/s的速率。相对之前的10Mbit/s，以太网的速率整整提升了100倍。速率的提升给园区网络带来两个方面的影响：第一，以太网淘汰了同样有竞争力的ATM技术，成为园区网络最主要的技术选择；第二，以太网的带宽发展远远领先于园区网络业务需求的发展，通常情况下，园区网络中链路带宽的使用率不超过50%，一旦超过这个比例就需要对链路进行扩容。低带宽使用率可以简化网络，包括QoS（Quality of Service，服务质量）在内的复杂特性机制都显得不那么重要了。这条技术路线和ASIC化转发引擎的优势高度吻合，园区网络的发展方向也就固化了下来，以太网交换机开始沿着ASIC化的高性能方向进化。

此后的很长时间内，除了在2003年引入VLAN技术进一步解决了网络扩展性的问题外，整个园区网络的技术发展全部集中在速率的提升上，10GE、40GE和100GE相继问世。

网络规模扩大后，基于SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）的网络管理系统被引入园区网络中。但是，简单网络管理协议就如同其名称所示，并没有给各个园区的网络维护团队带来太多的帮助，园区网络的维护和故障处理依旧依赖网络工程师的技能。

三层园区网络满足了计算机终端接入园区网络的需求，能够提供高性能的网络连接，满足基于万维网的各种多媒体业务和各种办公系统的需要。结构化组网满足了扩展网络规模的需求。但是，园区网络的灵活性和可管理性并没有得到提升。