二層交換機、三層交換機和路由器的基本工作原理(參考版)
2025-08-05 23:49本頁面
【正文】 學習參考。你必須努力，當有一天驀然回首時，你的回憶里才會多一些色彩斑斕，少一些蒼白無力。4. 歲月是無情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。既糾結了自己，又打擾了別人。用一些事情，總會看清一些人。2. 若不是心寬似海，哪有人生風平浪靜。當然，如果受到投資預算的 限制，由三層交換機 兼做網(wǎng)間互連，也是個不錯的選擇。在網(wǎng)絡流量 很大的 情況下，如果三層交換機既做網(wǎng)內(nèi)的交換，又做網(wǎng)間的路由，必然會大大加重了它的負擔，影響響 應速度。影響的因素主 要有網(wǎng)絡流量、 響應速度要求和投資預算等。 路由器端口類型多，支持的三層協(xié)議多，路由能力強，所以適合于在大型網(wǎng)絡之間的互連，雖然不少三層 交換機甚至二層交換機都有異質(zhì)網(wǎng)絡的互連端口， 但一 般大型網(wǎng)絡的互連端口不多， 互連設備的主要功能 不在于在端口之間進行快速交換，而是要選擇最佳路徑，進行負載分擔，鏈路備份和最重要的與其它網(wǎng)絡 進行路由 信息交換，所有這些都是路由完成的功能。在這種小型網(wǎng)絡中根本沒必要引入路由功能從而增加管理的難度和費用，所以沒有必要使用路由器， 當然也沒 有必要使用三層交換機。 第三層交換具有以下突出特點： 有機的硬件結合使得數(shù)據(jù)交換加速； 優(yōu)化的路由軟件使 得路由過程效率提高； 除了必要的路由決定過程外，大部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程由第二層交換處理； 多個子網(wǎng)互連時只是與第三層交換模塊的邏輯連接，不象傳統(tǒng)的外接路由器那樣需增加端口，保護了用戶 的投資。以后，當再進行 A 與 C 之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)進， 將用最終的目的機器的 MAC 地址封裝， 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處 理， 信息得以高速交換。這個 IP 地址 實際上對應第三層交換機的第三層交換模塊。若目的機器 B 與機器 A 在同一子網(wǎng)內(nèi)，A 廣播一個 ARP 請求，B 返回其 MAC 地址，A 得到 目的機器 B 的 MAC 地址后將這一地址緩存起 來，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。 要采用地址解析（ARP）來確定目的 MAC 地址。 對于第三層路由軟件：如路由信息的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用優(yōu)化、高效的 軟件實現(xiàn)。在軟件方面,第三層交換機也有重大的舉措,它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進行了界定。一個具有第三層交換功能的設備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機,但它是二者的有機結合,并不是簡單的把路由器設備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機上。通過分析其它路由器發(fā)出的路由更新信息,路由器可以掌握整個網(wǎng)絡的拓撲結構。路由器之間可以進行相互通訊,而且可以通過傳送不同類型的信息維護各自的路由表。當下一臺路由器接收到該數(shù)據(jù)包時,也會查看其目標地址,并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。其中,數(shù)據(jù)包的傳輸相對較為簡單和直接,而路由的確定則更加復雜一些。這一區(qū)別決定了路由和交換在傳送數(shù)據(jù)的過程中需要使用不同的控制信息,所以兩者實現(xiàn)各自功能的方式是不同的。如果不能確定下一步的地址,則向源地址返回一個信息,并把這個數(shù)據(jù)包丟掉。路由器內(nèi)部有一個路由表,這表標明了如果要去某個地方,下一步應該往哪走。二層交換機一般都含有專門用于處理數(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?？?。如果二層交換機有N 個端口,每個端口的帶寬是M,而它的交換機總線帶寬超過NM,那么這交換機就可以實現(xiàn)線速交換。二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。交換機內(nèi)部有一個地址表,這個地址表標明了MAC地址和交換機端口的對應關系。說它是交換器,是因為它的速度極快,幾乎達到第二層交換的速度。但是,作為網(wǎng)絡核心、起到網(wǎng)間互連作用的路由器技術卻沒有質(zhì)的突破。交換式局域網(wǎng)技術使專用的帶寬為用戶所獨享,極大的提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男省榱诉m應網(wǎng)絡應用深化帶來的挑戰(zhàn),網(wǎng)絡在規(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)技術已得到普遍應用。從上面可以看出,不管網(wǎng)絡有多么復雜,路由器其實所作的工作就是這么幾步,所以整個路由器的工作原理基本都差不多。第3步:路由器的C5端口再次取出目的用戶C3的IP地址,找出C3的IP地址中的主機ID號,如果在網(wǎng)絡中有交換機則可先發(fā)給交換機,由交換機根據(jù)MAC地址表找出具體的網(wǎng)絡節(jié)點位置。第2步:路由器A5端口接收到用戶A1的數(shù)據(jù)幀后,先從報頭中取出目的用戶C3的IP地址,并根據(jù)路由表計算出發(fā)往用戶C3的最佳路徑?，F(xiàn)在我們來看一下在如圖所示網(wǎng)絡環(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。路由器:為了簡單地說明路由器的工作原理,現(xiàn)在我們假設有這樣一個簡單的網(wǎng)絡。總之,交換機是一種基于MAC地址識別,能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡設備。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時,節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù),而且這兩個傳
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