二層交換機(jī)、三層交換機(jī)和路由器的基本工作原理.

1、二層交換機(jī):二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)并將這些MAC地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個(gè)地址表中.具體如下:(1當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包它先讀取包頭中的源MAC地址這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上(2再去讀取包頭中的目的MAC地址并在地址表中查找相應(yīng)的端口(3如表中有與這目的MAC地址對(duì)應(yīng)的端口把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上三層交換機(jī):三層

2、交換技術(shù)就是將路由技術(shù)與交換技術(shù)合二為一的技術(shù)。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)流再次通過時(shí)將根據(jù)此表直接從二層通過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。因此路由器首先得在轉(zhuǎn)發(fā)路由表中查找它的目的地址若找到了目

3、的地址就在數(shù)據(jù)包的幀格前添加下一個(gè)MAC地址同時(shí)IP數(shù)據(jù)包頭的TTL(TimeToLive域也開始減數(shù)并重新計(jì)算校驗(yàn)和。當(dāng)數(shù)據(jù)包被送到輸出端口時(shí)它需要按順序等待以便被傳送到輸出鏈路上。路由器在工作時(shí)能夠按照某種路由通信協(xié)議查找設(shè)備中的路由表。如果到某一特定節(jié)點(diǎn)有一條以上的路徑則基本預(yù)先確定的路由準(zhǔn)則是選擇最優(yōu)(或最經(jīng)濟(jì)的傳輸路徑。由于各種網(wǎng)絡(luò)段和其相互連接情況可能會(huì)因環(huán)境變化而變化因此路由情況的信息一般也按所使用的路由信息協(xié)議的規(guī)定而定

4、時(shí)更新。傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來屬于OSI第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)MAC地址尋址通過站表選擇路由站表的建立和維護(hù)由交換機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。路由器屬于OSI第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備它根據(jù)IP地址進(jìn)行尋址通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。交換機(jī)最大的好處是快速由于交換機(jī)只須識(shí)別幀中MAC地址直接根據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單便于ASIC實(shí)現(xiàn)因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作機(jī)制也帶來一些問題。1.回路:根據(jù)交換機(jī)地址學(xué)習(xí)和站表建立算法交換機(jī)之間不允許存

5、在回路。一旦存在回路必須啟動(dòng)生成樹算法阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而路由器的路由協(xié)議沒有這個(gè)問題路由器之間可以有多條通路來平衡負(fù)載提高可靠性。2.負(fù)載集中:交換機(jī)之間只能有一條通路使得信息集中在一條通信鏈路上不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配以平衡負(fù)載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點(diǎn)OSPF路由協(xié)議算法不但能產(chǎn)生多條路由而且能為不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的最佳路由。3.廣播控制:交換機(jī)只能縮小沖突域而不能縮小廣播域。整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)大的廣播域廣播報(bào)

6、文散到整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域廣播報(bào)文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。4.子網(wǎng)劃分:交換機(jī)只能識(shí)別MAC地址。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地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識(shí)別IP地址IP地址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配是邏輯地址且IP地址具有層次結(jié)構(gòu)被劃分成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)可以非常方便地用于劃分子網(wǎng)路由器的主要功能就是用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)。5.保密問題:雖說交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內(nèi)容