二層交換機(jī)、三層交換機(jī)和路由器的基本工作原理(存儲(chǔ)版)
【正文】 出口的轉(zhuǎn)發(fā)。雖然以太網(wǎng)第二層交換機(jī)是基于多端口網(wǎng)橋發(fā)展而來(lái),但畢竟交換有其更豐富的特性,使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑,而且還使網(wǎng)絡(luò)更易管理。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,交換概念的提出是對(duì)于共享工作模式的改進(jìn)。交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)在我們來(lái)看一下在如圖所示網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下路由器又是如何發(fā)揮其路由、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)作用的。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用深化帶來(lái)的挑戰(zhàn),網(wǎng)絡(luò)在規(guī)模和速度方向都在急劇發(fā)展,局域網(wǎng)的速度已從最初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s,目前千兆以太網(wǎng)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。交換機(jī)內(nèi)部有一個(gè)地址表,這個(gè)地址表標(biāo)明了MAC地址和交換機(jī)端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系。路由器內(nèi)部有一個(gè)路由表,這表標(biāo)明了如果要去某個(gè)地方,下一步應(yīng)該往哪走。當(dāng)下一臺(tái)路由器接收到該數(shù)據(jù)包時(shí),也會(huì)查看其目標(biāo)地址,并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。在軟件方面,第三層交換機(jī)也有重大的舉措,它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進(jìn)行了界定。這個(gè) IP 地址 實(shí)際上對(duì)應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。 路由器端口類(lèi)型多，支持的三層協(xié)議多，路由能力強(qiáng)，所以適合于在大型網(wǎng)絡(luò)之間的互連，雖然不少三層 交換機(jī)甚至二層交換機(jī)都有異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的互連端口， 但一 般大型網(wǎng)絡(luò)的互連端口不多， 互連設(shè)備的主要功能 不在于在端口之間進(jìn)行快速交換，而是要選擇最佳路徑，進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)，鏈路備份和最重要的與其它網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行路由 信息交換，所有這些都是路由完成的功能。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無(wú)力。4. 歲月是無(wú)情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。當(dāng)然，如果受到投資預(yù)算的 限制，由三層交換機(jī) 兼做網(wǎng)間互連，也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。在這種小型網(wǎng)絡(luò)中根本沒(méi)必要引入路由功能從而增加管理的難度和費(fèi)用，所以沒(méi)有必要使用路由器， 當(dāng)然也沒(méi) 有必要使用三層交換機(jī)。若目的機(jī)器 B 與機(jī)器 A 在同一子網(wǎng)內(nèi)，A 廣播一個(gè) ARP 請(qǐng)求，B 返回其 MAC 地址，A 得到 目的機(jī)器 B 的 MAC 地址后將這一地址緩存起 來(lái)，并用此 MAC 地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找 MAC 地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。一個(gè)具有第三層交換功能的設(shè)備是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī),但它是二者的有機(jī)結(jié)合,并不是簡(jiǎn)單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡(jiǎn)單地疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。其中,數(shù)據(jù)包的傳輸相對(duì)較為簡(jiǎn)單和直接,而路由的確定則更加復(fù)雜一些。二層交換機(jī)一般都含有專門(mén)用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC (Application specific Integrated Circuit芯片,因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。說(shuō)它是交換器,是因?yàn)樗乃俣葮O快,幾乎達(dá)到第二層交換的速度。從上面可以看出,不管網(wǎng)絡(luò)有多么復(fù)雜,路由器其實(shí)所作的工作就是這么幾步,所以整個(gè)路由器的工作原理基本都差不多。路由器:為了簡(jiǎn)單地說(shuō)明路由器的工作原理,現(xiàn)在我們假設(shè)有這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”,通過(guò)對(duì)照MAC地址表,交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過(guò)交換機(jī)。交換機(jī):交換的概念和原理:交換 switching 是按照通信兩端傳輸信息的需要,用人工或設(shè)備自動(dòng)完成的方法,把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。在實(shí)際設(shè)備中,交換矩陣的功能往往由專門(mén)的芯片(ASIC完成。2 交換機(jī)和路由器“交換”是今天網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)頻率最高的一個(gè)詞,從橋接到路由到ATM直至電話系統(tǒng),無(wú)論何種場(chǎng)合都可將其套用,搞不清到底什么才是真正的交換。根據(jù)中繼系統(tǒng)所在的層次,可以有以下五種中繼系統(tǒng):(即常說(shuō)的第一層、層L1中繼系統(tǒng),即轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater。:由于訪問(wèn)子網(wǎng)內(nèi)資源速率和訪問(wèn)全局網(wǎng)中資源速率沒(méi)有區(qū)別,子網(wǎng)設(shè)置單獨(dú)服務(wù)器的意義不大,通過(guò)在全局網(wǎng)中設(shè)置服務(wù)器群不僅節(jié)省費(fèi)用,更可以合理配置信息資源。解決這個(gè)矛盾的最新技術(shù)是三層交換,既有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力,又有路由器良好的控制功能。劃分子網(wǎng)可以縮小廣播域,減少?gòu)V播風(fēng)暴對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址結(jié)構(gòu),因此不能根據(jù)MAC地址來(lái)劃分子網(wǎng)。一旦存在回路,必須啟動(dòng)生成樹(shù)算法,阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。從這以后,當(dāng)A向B發(fā)送的數(shù)據(jù)包便全部交給二層交換處理,信息得以高速交換。眾所周知,傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行*作的,而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。在對(duì)第一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行路由后,它將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表,當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過(guò)時(shí),將根據(jù)此表直接從二層通過(guò)而不是再次路由,從而消除了路由器進(jìn)行路由選擇而造成網(wǎng)絡(luò)的延遲,提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率.路由器:傳統(tǒng)地,路由器工作于OSI七層協(xié)議中的第三層,其主要任務(wù)是接收來(lái)自一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)包,根據(jù)其中所含的目的地址,決定轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)目的地址。路由器在工作時(shí)能夠按照某種路由通信協(xié)議
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