路由和交换的区别
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交换机和路由器的区别交换机和路由器的区别1·简介交换机和路由器是网络中常见的两种设备,它们在网络通信中起到了不同的作用。
本文将详细介绍交换机和路由器的区别,以帮助读者更好地理解它们的用途和功能。
2·定义和功能2·1 交换机交换机是一种用于互联计算机、服务器和其他网络设备的网络设备。
它基于MAC(媒体访问控制)地质来决定数据包的转发路径,将数据包从源设备转发到目标设备。
交换机具有快速、高效的数据转发能力,能够实现局域网内的快速通信。
2·2 路由器路由器是一种用于连接多个网络的网络设备。
它根据IP (Internet Protocol)地质来决定数据包的转发路径,将数据包从源网络转发到目标网络。
路由器能够实现不同网络之间的通信,并且具有路由选择和数据包过滤等功能。
3·工作层次交换机工作在OSI(开放系统互联)模型的第二层,即数据链路层。
它通过MAC地质表来建立端口和MAC地质之间的对应关系,从而实现数据包的转发。
交换机能够根据需求进行数据包的广播和组播。
3·2 路由器的工作层次路由器工作在OSI模型的第三层,即网络层。
它通过路由表来决定数据包的转发路径,从源网络到目标网络。
路由器能够实现数据包的分段、拆装和重组,并且支持不同网络间的通信协议。
4·路由决策4·1 交换机的路由决策交换机通常只针对目标MAC地质进行转发决策,它不具备对不同网络的判断能力。
因此,交换机只能实现局域网内的通信,无法实现不同网络之间的通信。
4·2 路由器的路由决策路由器根据目标IP地质和路由表来进行路由决策,能够实现不同网络之间的通信。
路由器可以动态更新路由表,根据网络状况实时调整数据包的转发路径。
5·扩展性交换机通常具有多个端口,可以连接多台设备。
但是,交换机的扩展性有限,不适合连接大规模网络。
5·2 路由器的扩展性路由器通常具有多个接口和插槽,可以连接多个网络。
路由器与交换机的区别正文:一、路由器与交换机的基本概念路由器和交换机是计算机网络中常见的两种网络设备。
它们在网络中的作用不同,下面将详细介绍它们的区别。
1·1 路由器的基本概念路由器是一种能够连接多个网络并在它们之间转发数据的设备。
它通过查看数据包中的目标地质,根据路由表中的路由信息选择最佳路径进行数据转发。
路由器通常运行在网络层,并能够实现网络之间的互联。
1·2 交换机的基本概念交换机是一种在局域网中用来连接多个设备的网络设备。
它通过学习设备的 MAC 地质,构建一个转发表,根据目标地质将数据包直接转发到相应的端口,从而实现设备之间的直接通信。
交换机通常运行在数据链路层。
二、功能区别2·1 路由器的功能路由器具有以下主要功能:●路由选择:根据目标地质选择合适的路由转发数据。
●网络地质转换(NAT):实现内部 IP 地质和外部 IP 地质之间的转换。
●防火墙:通过过滤数据包实现网络的安全性。
●DHCP 服务器:为设备提供动态 IP 地质分配。
●VPN 支持:提供虚拟专用网络的功能,实现跨网络的安全连接。
2·2 交换机的功能交换机具有以下主要功能:●端口转发:将数据包直接转发到目标设备的端口。
●MAC 地质学习:学习设备的 MAC 地质,构建转发表以实现数据包的转发。
●广播抑制:通过转发表实现广播数据的控制,避免网络中的广播风暴。
●VLAN 支持:划分虚拟局域网,实现对网络的逻辑隔离。
三、应用场景区别3·1 路由器的应用场景路由器通常用于以下场景:●连接不同的网络,实现不同网络之间的数据转发。
●作为网络的出口,提供上网功能。
●实现不同子网之间的通信。
3·2 交换机的应用场景交换机通常用于以下场景:●在局域网中连接多个设备,实现设备之间的直接通信。
●构建虚拟局域网,实现对网络的逻辑隔离。
●作为网络中的分布式交换设备,提供更高的带宽和更好的网络性能。
路由器与交换机的区别路由器与交换机的区别一、概述路由器和交换机是计算机网络中常见的两种设备,它们在网络中扮演着不同的角色。
本文旨在详细介绍路由器和交换机的区别及其功能。
二、定义1、路由器:路由器是一种用于连接不同网络的设备,它能够根据路由表信息将数据包从源网络转发到目标网络。
2、交换机:交换机是一种用于在局域网内传输数据的设备,它能够根据MAC地质将数据包从源设备直接发送到目标设备。
三、工作原理1、路由器工作原理:- 路由器使用路由表来决定如何转发数据包。
- 路由器通过不同的接口连接到各个网络,可以根据目标IP地质选择最佳路径来转发数据。
- 路由器可以通过网络地质转换(NAT)来实现网络地质的转换。
2、交换机工作原理:- 交换机使用MAC地质表来决定如何转发数据包。
- 交换机通过学习源MAC地质来建立MAC地质表,根据目标MAC地质将数据包直接发送到目标设备。
- 交换机在数据链路层工作,速度更快,在局域网内转发数据。
四、功能区别1、路由器的功能:- 路由器可以连接不同的网络,实现网络互联和数据转发。
- 路由器可以实现网络地质转换(NAT),将私有IP地质转换为公共IP地质。
- 路由器可以实现网络安全功能,如防火墙、入侵检测等。
2、交换机的功能:- 交换机用于在局域网内实现数据的传输和广播。
- 交换机可以实现局域网的划分,提高网络性能和安全性。
- 交换机可以根据端口、VLAN等进行流量控制和优先级设置。
五、适用场景1、路由器的适用场景:- 路由器常用于连接广域网和局域网之间,实现不同网络的互联。
- 路由器适用于需要进行网络地质转换和安全控制的场景。
- 路由器适用于大型企业或组织,需要连接多个子网和远程办公地点。
2、交换机的适用场景:- 交换机常用于局域网内,用于内部网络的数据传输和通信。
- 交换机适用于需要提高网络性能和安全性的场景。
- 交换机适用于中小型企业或家庭网络环境。
六、总结总体而言,路由器和交换机在网络中起着不同的作用。
路由器和交换机的区别路由器和交换机是计算机网络中常见的两种设备,它们在网络通信中扮演不同的角色。
本文将详细介绍路由器和交换机的区别,并分章节进行细化讨论。
⒈路由器和交换机的定义⑴路由器路由器是一种网络设备,用于连接不同的网络。
它通过从源到目的地传输数据包,并根据数据包的目标地质选择最佳路径进行转发。
⑵交换机交换机是一种网络设备,用于连接局域网中的设备。
它通过学习设备的MAC地质,并根据地质进行转发数据包。
⒉路由器和交换机的工作原理⑴路由器的工作原理路由器接收数据包,并根据目标IP地质和路由表中的信息,决定下一跳地质,然后将数据包传递给下一跳路由器或目的主机。
⑵交换机的工作原理交换机接收数据包,并根据数据包中的MAC地质,将数据包直接传递给目标设备。
⒊路由器和交换机的适用场景⑴路由器的适用场景- 多个网络的互连:路由器可用于连接不同的网络,如连接公司内部网络和互联网。
- 网络分段:路由器可以将大型网络划分为多个子网络,以提高网络性能和安全性。
- 路由选择和分发:路由器根据网络条件动态选择最佳路径,并将数据包分发到目标网络。
⑵交换机的适用场景- 局域网的连接:交换机可用于连接办公室中的计算机、打印机等设备,形成局域网。
- 数据包广播和转发:交换机可以将数据包广播到所有连接的设备,并将数据包转发到正确的目标设备。
⒋路由器和交换机的硬件特点⑴路由器的硬件特点- 多个网络接口:路由器通常具有多个网络接口,可以连接多个网络。
- 处理能力强:由于需要进行复杂的路由选择和数据包处理,路由器通常具有较高的处理能力。
⑵交换机的硬件特点- 多个以太网端口:交换机通常具有多个以太网端口,可以连接多个设备。
- 数据包转发速度快:由于只需进行简单的MAC地质表查找,交换机通常具有较高的数据包转发速度。
⒌路由器和交换机的安全性⑴路由器的安全性- 访问控制列表(ACL):路由器可以配置ACL来限制网络流量的访问。
- 防火墙功能:一些高级路由器还具有防火墙功能,可以保护网络免受恶意攻击。
路由器和交换机的异同点路由器和交换机的异同点一、概述路由器和交换机是计算机网络中常见的网络设备,用于实现数据的转发和交换。
它们在网络中扮演着不同的角色,具有一些相似的功能,但也存在一些明显的区别。
本文将介绍路由器和交换机的异同点,并对其功能、工作原理等方面进行详细介绍。
二、功能1.路由器路由器是一种网络设备,主要用于实现不同网络之间的数据传输。
它具有以下功能:a.路由选择:路由器根据目标地质选择最佳路径将数据包转发到目标网络。
b.网络地质转换:路由器可以实现网络地质转换(NAT),将内部私有网络的地质转换为公共网络的地质,以实现多个设备共享一个公共IP地质。
c.网络隔离:路由器可以通过IP地质、子网掩码等方式实现网络隔离,确保不同网络之间的安全和隔离。
2.交换机交换机是一种用于连接计算机和其他网络设备的网络设备。
它具有以下功能:a.数据交换:交换机根据MAC地质将数据包转发到目标设备,实现数据交换和通信。
b.广播和组播:交换机可以将数据包广播到网络中的所有设备,也可以将数据包组播到特定的设备组。
c.网络筛选和过滤:交换机可以根据MAC地质、VLAN等方式对数据包进行筛选和过滤,以确保网络的安全性和性能。
三、工作原理1.路由器工作原理路由器通过使用路由表和路由协议来实现路由选择和数据转发。
当路由器接收到一个数据包时,它会查看目标IP地质,并查询路由表来确定最佳路径。
通过查找最佳路径,路由器将数据包转发到下一个网络节点,直到达到目标网络。
2.交换机工作原理交换机通过学习和维护MAC地质表来实现数据包的转发。
当交换机接收到一个数据包时,它会查看源MAC地质,并将该MAC地质和相应的输入端口记录在MAC地质表中。
接下来,交换机会查看目标MAC地质,并将数据包转发到相应的输出端口,以实现数据的交换和通信。
四、区别1.功能区别路由器主要用于不同网络之间的数据传输,实现网络互联和数据包的转发;交换机主要用于计算机和其他网络设备之间的数据交换和通信。
有线路由器和交换机最大的区别有线路由器和交换机是网络中常见的两种设备,它们在网络架构和功能上有着明显的区别。
本文将详细介绍有线路由器和交换机之间最大的区别。
1.功能差异有线路由器是一种网络设备,用于将多个局域网(LAN)或广域网(WAN)连接起来,并通过路由功能实现数据的转发和路由选择。
它具备网络地址转换(NAT)、端口转发、虚拟专用网络(VPN)和防火墙等功能。
路由器能够根据目的地IP地址进行数据包的转发,可以在不同网络之间实现数据的传输。
而交换机是一种设备,用于在局域网内建立通信连接。
它通过学习网络设备的MAC地址,将数据包仅传递给目标设备。
交换机不具备路由功能,只能在同一个网络中进行数据包的转发。
2.网络拓扑结构路由器通常被用于构建复杂的网络拓扑结构,如企业内部网络或广域网。
通过路由器,不同的子网可以相互连接,从而构成一个更大的网络。
路由器能够在不同的网络之间进行数据包转发,保证数据的传输效率和安全性。
而交换机通常用于构建局域网内部的网络拓扑结构。
它可以连接多台计算机、服务器和其他网络设备,形成一个内部通信的网络。
交换机根据MAC地址表将数据包从源设备转发到目标设备,实现快速的内部数据传输。
3.数据处理方式路由器在传输数据时,会根据数据包的目的地IP地址进行转发。
它会根据自身的路由表判断最佳路径,并进行包装和解包装等操作,确保数据安全、准确地传输到目标地址。
路由器会维护路由表,更新网络拓扑结构,以适应网络的变化。
交换机在传输数据时,通常仅根据目标设备的MAC地址进行转发。
它会将数据包从源设备的端口直接转发到目标设备的端口,不需要进行复杂的包装和解包装操作。
交换机利用自己的交换表来查找目标MAC地址,快速将数据传送到目标设备。
4.扩展性和适用范围路由器通常具备更强的扩展性。
它可以连接多个网络,支持更复杂的网络拓扑结构,满足不同规模网络的需求。
路由器还可以实现QoS(Quality of Service),对数据包进行优先级的管理和流量控制,确保网络的稳定性和质量。
交换机和路由器的区别详解交换机和路由器是网络中常用的两种设备,它们在网络通信中起着不同的作用。
本文将详细解释交换机和路由器的区别,并对它们在网络中的应用进行分析。
一、定义和功能比较:1. 交换机:交换机是一种用于在局域网中连接多台计算机的设备。
它的主要功能是通过物理地址(MAC地址)进行数据包转发,即根据数据包中的目标MAC地址,将数据包从一个接口转发到另一个接口。
交换机通常具有多个端口,每个端口与一台计算机连接,以实现对计算机间的数据传输的管理。
2. 路由器:路由器是一种用于将数据包在不同网络之间传输的设备。
它的主要功能是根据目标IP地址将数据包从一个网络传输到另一个网络。
路由器通常具有多个接口,每个接口与一个网络相连接,以实现网络间的数据传输。
二、工作层次比较:1. 交换机:交换机工作在数据链路层。
它通过学习网络中各计算机的MAC地址,并建立MAC地址表,从而能够快速、准确地将数据包传输到目标计算机。
2. 路由器:路由器工作在网络层。
它根据网络中的路由表,对数据包进行转发决策,选择最佳路径将数据包发送给目标网络。
三、数据转发方式比较:1. 交换机:交换机通过存储转发的方式进行数据转发。
当收到一份数据包时,交换机会先将其完整地存储在缓存中,然后进行目标MAC 地址的识别和决策,最后再转发到正确的接口。
2. 路由器:路由器通过分组转发的方式进行数据转发。
当收到一份数据包时,路由器会先对其进行分组处理,并提取出目标IP地址。
然后根据路由表信息,进行下一跳的选择,最终将数据包转发到目标网络。
四、网络通信范围比较:1. 交换机:交换机通常被用于局域网(LAN)中,用于连接同一局域网中的计算机,实现内部的数据传输和共享。
2. 路由器:路由器通常被用于广域网(WAN)或互联网中,用于将数据包从一个网络传输到另一个网络,实现不同网络之间的互联互通。
五、拓展性和可管理性比较:1. 交换机:交换机拥有较好的拓展性,可以通过增加端口或堆叠多台交换机来扩展网络规模。
路由器与交换机的区别路由器与交换机的区别一、基本概念A.路由器路由器是一种网络设备,用于在不同的网络之间转发数据包。
它通过查找目的IP地质,确定数据包的最佳路径,并将其发送到下一跳路由器。
B.交换机交换机是一种网络设备,用于在局域网内传输数据包。
它根据目的MAC地质将数据包从一个端口转发到另一个端口,以便将数据包发送到正确的目的地。
二、工作原理A.路由器1.使用路由表:路由器使用路由表来决定数据包的下一跳地质。
路由表中包含了目的网段与出口接口之间的映射关系。
2.路由算法:路由器使用路由算法来确定数据包的最佳路径,包括距离矢量算法、链路状态算法等。
3.路由协议:路由器使用路由协议来交换路由信息,常见的路由协议有RIP、OSPF、BGP等。
B.交换机1.MAC地质表:交换机使用MAC地质表来转发数据包。
当交换机接收到一个数据包时,它会将源MAC地质与接收到数据包的端口关联起来,并更新MAC地质表。
2.广播域隔离:交换机将每个端口连接的设备划分为单独的广播域,从而减少广播风暴的影响。
3.VLAN支持:交换机支持虚拟局域网(VLAN),可以根据需要将不同的端口划分到不同的VLAN中。
三、功能区别A.路由器1.互联网连接:路由器可以连接到互联网,并通过NAT (网络地质转换)将局域网内的私有IP地质转换为公共IP地质。
2.网络分割:路由器可以将一个大的IP地质空间划分为多个子网,实现网络分割和安全隔离。
3.数据包过滤:路由器可以根据规则对数据包进行过滤和限制,实现安全访问控制。
B.交换机1.数据转发:交换机可以快速转发数据包,提供高速的局域网内通信。
2.网络扩展:交换机可以通过链路聚合、端口绑定等方式实现网络的扩展和负载均衡。
3.数据链路层工作:交换机在数据链路层工作,可以处理物理地质(MAC地质)。
四、应用场景A.路由器1.网络互联:路由器可以用于将多个局域网连接到互联网。
2.公共网络:路由器可以用于构建公共网络,提供互联网接入服务。
路由器和交换机的区别路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。
路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。
总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:(1)工作层次不同最初的交换机是工作在 OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。
由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(2)数据转发所依据的对象不同交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。
而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。
IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。
MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。
而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域。
由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。
连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。
虽然第三层以上交换机具有 VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务,它仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
四、路由器的发展过程及趋势虽然路由器本质上还是一台特殊的专门执行协议处理的计算机,但从功能上看,路由器与计算机还是有较大的区别。
这种区别虽然大多在低档路由器或在路由器的初期发展阶段表现得并不突出,但到了网络系统的规模、速度、种类、应用都已发生巨大变化的今天,这些网络系统本身的变化当然要导致作为网络核心的路由器的体系结构发生巨大变化。
交换机与路由器区别交换机与路由器区别1、简介交换机和路由器是计算机网络中常见的网络设备,用于实现数据传输和通信。
本文将详细介绍交换机和路由器的区别。
2、功能2.1 交换机交换机在局域网(LAN)中起到转发数据包的作用。
它会根据数据包内的目的MAC地质将数据包转发到合适的接口,以达到数据传输的目的。
交换机能够识别并学习网络中不同设备的MAC地质,并建立相应的MAC地质表,以提高数据转发的效率。
2.2 路由器路由器则用于连接不同的网络,实现网络之间的通信。
它能够根据IP地质进行数据包的转发,并根据网络的情况选择最优的路径进行数据传输。
路由器具有更强大的路由功能,能够支持不同网络间的互联和互通。
3、适用场景3.1 交换机交换机常用于局域网内部,用于连接终端设备,如计算机、打印机等,以实现内部设备之间的通信和数据传输。
在大型企业、学校、机构等组织中,交换机用于构建局域网以实现内部资源的共享和管理。
3.2 路由器路由器主要用于连接不同的网络,如连接局域网与广域网,企业内部网络与互联网等。
它会根据网络的拓扑结构和路由协议,选择合适的路径进行数据包的转发,以实现不同网络之间的通信。
4、转发方式4.1 交换机交换机使用存储转发方式进行数据包的转发。
当交换机接收到一个数据包时,会先将整个数据包存储下来,然后进行MAC地质的查找和判断,最后根据目的MAC地质将数据包转发到相应的接口。
4.2 路由器路由器则采用分组转发方式进行数据包的转发。
它会根据IP地质查找路由表,选择最佳路径,并将数据包分组后逐个转发。
5、网络层次5.1 交换机交换机工作在OSI模型的数据链路层,主要负责局域网内部设备的通信和数据传输。
5.2 路由器路由器工作在OSI模型的网络层,用于实现不同网络之间的通信和数据传输。
6、安全性6.1 交换机交换机对网络安全的支持较弱,无法对网络进行安全隔离和策略控制。
它主要依赖网络堆叠、VLAN等方式进行局部管理和安全控制。
路由器与交换机的区别路由和交换是网络世界中两个重要的概念。
传统的交换发生在网络的第二层,即数据链路层,而路由则发生在第三层,网络层。
在新的网络中,路由的智能和交换的性能被有机的结合起来,三层交换机和多层交换机在园区网络中大量使用。
本文将介绍一些路由和交换的基本概念,分为网络层次结构、交换、路由和全交换园区网络四个部分。
网络层次结构网络参考模型的定义给出了清晰的功能层次划分。
最常被提及的是ISO OSI参考模型和TCP/IP协议簇。
国际标准化组织定义的OSI参考模型将计算机网络按功能划分为七个层次,这就是我们常说的七层模型或七层结构。
网络功能分层的直接好处是这些层次可以各司其职,由不同厂家开发的不同层次的软硬件设备可以配合使用。
一个层次的设备更新或软件重写也不会影响到其它层次。
TCP/IP协议体系中的各个层次和ISO的参考模型有大致的对应关系。
如下图所示:OSI中间一层,即第四层执行传输功能,它负责提供从一台计算机到另外一台计算机之间的可靠数据传输。
传输层(Transport Layer)是承上启下的一层,在它的下面有三层,都是与数据传输相关的功能;上面也有三层,提供与网络应用相关的功能。
OSI下三层中。
物理层(Physical Layer)负责实际的传送数据信号,数据链路层(Data Link Layer)负责网络内部的帧传输,而网络层(Network Layer)负责网络间的计算机寻址和数据传输。
OSI上三层中。
应用层(Application Layer)是最高的层次,它负责提供用户操作的界面,因特网中常用的电子邮件服务,文件传输服务等都是这一层提供的。
表示层(Presentation Layer)负责数据的表示,比如发送数据之前的加密,接收数据时的解密,中英文的翻译等等都是这一层提供的功能。
会话层(Session Layer)负责建立和终止网络的数据传输,计算机名字转换成地址的工作也在这层完成。
传统意义上的交换是第二层的概念。
数据链路层的功能是在网络内部传输帧。
所谓"网络内部"是指这一层的传输不涉及网间的设备和网间寻址。
通俗的理解,一个以太网内的传输,一条广域网专线上的传输都由数据链路层负责。
所谓"帧"是指所传输的数据的结构,通常帧有帧头和帧尾,头中有源目二层地址,而帧尾中通常包含校验信息,头尾之间的内容即是用户的数据。
数据链路层涵盖的功能很多,所以又将它划分为两个子层,MAC(Media Access Control,介质访问控制)层和LLC(Logical Link Control,逻辑链路控制)层。
常见的局域网和城域网的二层标准是IEEE的802协议。
而在广域网中,HDLC(High-level Data Link Control,高级链路控制)、PPP(Point-to-Point Protocol,点对点协议)和Frame Relay(帧中继)等协议都有广泛的使用。
路由是第三层的概念。
网络层在Internet中是最重要的,它的功能是端到端的传输,这里端到端的含义是无论两台计算机相距多远,中间相隔多少个网络,这一层保障它们可以互相通信。
例如我们常用的PING命令就是一个网络层的命令,PING通了,就是指网络层的功能正常了。
通常,网络层不保障通讯的可靠性,也就是说,虽然正常情况下数据可以到达目的地,但即便出现异常,网络层也不作任何更正和恢复的工作。
网络层常用的协议有IP、IPX、APPLETALK等等,其中IP协议更是Internet的基石。
在TCP/IP协议体系中,第三层的其他辅助协议还包括ARP(地址解析)、RARP(反向地址解析)、ICMP(网际报文控制)和IGMP(组管理协议)等等。
由于网络互连设备都具有路径选择功能,所以我们经常将RIP、OSPF等路选协议也放在这一层讨论。
交换谈到交换的问题,从广义上讲,任何数据的转发都可以称作交换。
当然,现在我们指的是狭义上的交换,仅包括数据链路层的转发。
做网络的人理解交换大多是从交换机开始的,电路交换机在通信网中已经使用了几十年了,做帧交换的设备,尤其是以太网交换机的大规模使用则是近几年的事情。
理解以太网交换机的作用还要从网桥的原理讲起。
传统以太网是共享型的,如果网段上有四台计算机A、B 、C和D,那么A与B通信的同时,C和D只能是被动的收听。
假如将缆段分开(即微化),A、B在一段上,C、D在另一段上,那么A和B通信的同时,C和D也可以通信,这样原有10M的带宽从理论上讲就变成20M了。
同时,为了确保这两个网段可以互相通信,需要用桥将它们连接起来,桥是有两块网卡的计算机,如下图所示:在整个网络刚刚启动时,桥对网络的拓朴一无所知。
这时,假设A发送数据给B,因为网络是广播式的,所以桥也收到了,但桥不知到B在自己的左边还是右边,它就进行缺省的转发,即在另外一块网卡上发送这个信息。
虽然做了一次无用的转发,但通过这个过程,桥学习到数据的发送者A在自己的左边。
当网络上的每一台计算机都发送过数据之后,桥就是智能的了,它了解每一台计算机在哪一个网段上。
当A再发送数据给B时,桥就不进行数据转发了,与此同时,C可以发送数据给D。
从上面的例子可以看出,桥可以减少网络冲突发生的几率,这就是我们使用桥的主要目的,称作减小冲突域。
但桥并不能阻止广播,广播信息的隔绝要靠三层的连接设备,路由器。
按照缆段微化的思想,缆段越多,可用带宽就越高。
极限情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上,如果网络上有十台计算机,就需要一个十端口的桥将它们连接起来。
但实现这样一个桥不太现实,软件转发的速度也跟不上,于是有了交换机,交换机就是将上述多端口的桥硬件或固件化,以达到更低的成本和更高的性能。
交换机的一个重要的功能是避免交换循环,这就涉及到了STP(Spanning Tree Protocol,分支树协议)。
分支树协议的功能是避免数据帧在交换机构成的网络中循环传送。
如下图所示,如果网络中有冗余链路的话,STP协议现选出根交换机(Route Bridge),然后确定每一台非根交换机到根交换机之间的路径,最后,将此路径上的所有链路置成转发(Forward)状态,其余的交换机之间的连接就是冗余链路,置为阻塞(Block)状态。
交换机的另外一个重要功能是VLAN(Virtual LAN,虚拟局域网)。
VLAN的好处主要有三个:端口的分隔。
即便在同一个交换机上,处于不同VLAN的端口也是不能通信的。
这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用。
网络的安全。
不同VLAN不能直接通信,杜绝了广播信息的不安全性。
灵活的管理。
更改用户所属的网络不必换端口和联线,只该软件配置就可以了。
VLAN可以按端口或MAC地址来划分。
有时,我们需要在交换机所构成的网络上保持VLAN的配置的一致性。
这就需要交换机之间按照VTP (VLAN Trunk Protocol,VLAN骨干协议)交流VLAN信息。
VTP协议只在骨干端口(Trunk Port),即交换机之间的端口上运行。
路由路由器是网络间的连接设备,它重要工作之一是路径选择。
这个功能是路由器智能的核心,它是由管理员的配置和一系列的路由算法实现的。
路由算法有动静之分,静态路由是一种特殊的路由,它是由管理员手工设定的。
手工配置所有的路由虽然可以使网络正常运转,但是也会带来一些局限性。
网络拓扑发生变化之后,静态路由不会自动改变,必须有网络管理员的介入。
缺省路由是静态路由的一种,也是由管理员设置的。
在没有找到目标网络的路由表项时,路由器将信息发送到缺省路由器(gateway of last resort)。
而动态的算法,顾名思义,是由路由器自动计算出的路由,常说的RIP、OSPF等等都是动态算法的典型代表。
另外还可以将路由算法分为DV和LS两种。
DV(Distance,距离向量)算法将当前路由器的路由信息传送给相邻路由器,相邻路由器将这些信息加入自身的路由表。
而LS(Link State,链路状态)算法将链路状态信息传给域内所有的路由器,接收路由器利用这些信息构建网络拓扑图,并利用图论中的最短路径优先算法决定路由。
相比之下,距离向量算法比较简单,而链路状态算法较为复杂,占用的CPU和内存也要多一些。
但是由于链路状态算法采用的是自身的计算结果,所以比较不容易产生路由循环。
RIP是DV类算法的典型代表,而OSPF是LS的代表协议。
四种最常见路由协议是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。
RIP(Routing Information Protocols,路由信息协议)是使用最广泛的距离向量协议,它是由施乐(Xerox)在70年代开发的。
当时,RIP是XNS(Xerox Network Service,施乐网络服务)协议簇的一部分。
TCP/IP 版本的RIP是施乐协议的改进版。
RIP最大的特点是,无论实现原理还是配置方法,都非常简单。
RIP基于跳数计算路由,并且定期向邻居路由器发送更新消息。
IGRP是CISCO专有的协议,只在CISCO路由器中实现。
它也属于距离向量类协议,所以在很多地方与RIP有共同点,比如广播更新等等。
它和RIP最大的区别表现在度量方法、负载均衡等几方面。
IGRP支持多路径上的加权负载均衡,这样网络的带宽可以得到更加合理的利用。
另外,与RIP仅使用跳数作为度量依据不同,IGRP使用了多种参数,构成复合的度量值,这其中可以包含的因素有:带宽、延迟、负载、可靠性和MTU(最大传输单元)等等。
OSPF协议是80年代后期开发的,90年代初成为工业标准,是一种典型的链路状态协议。
OSPF的主要特性包括:支持VLSM(变长的子网掩吗)、收敛迅速、带宽占用率低等等。
OSPF协议在邻居之间交换链路状态信息,以便路由器建立链路状态数据库(LSD),之后,路由器根据数据库中的信息利用SPF(Shortest Path First,最短路径优先)算法计算路由表,选择路径的主要依据是带宽。
EIGRP是IGRP的增强版,它也是CISCO专有的路由协议。
EIGRP采用了扩散更新(DUAL)算法,在某种程度上,它和距离向量算法相似,但具有更短的收敛时间和更好的可操作性。
作为对IGRP的扩展,EIGRP 支持多种可路由的协议,如IP、IPX和AppleTalk等等。
运行在IP环境时,EIGRP还可以与IGRP进行平滑的连接,因为它们的度量方法是一致的。
以上四种路由协议都是域内路由协议,他们通常使用在自治系统的内部。
当进行自治系统间的连接时,往往采用诸如BGP(Border Gateway Protocols,边界路由协议)和EGP(External Gateway Protocols,外部路由协议)这样的域间路由协议。