本文為大家介紹路由器和交換機(jī)原理(路由器和交換機(jī)各自的實(shí)現(xiàn)原理是什么)，下面和小編一起看看詳細(xì)內(nèi)容吧。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常由許多不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連。如果幾個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)只是在物理上連接在一起，不能相互通信，那么這種“互聯(lián)”就沒有實(shí)際意義。因此，在談到“互聯(lián)”時(shí)，已經(jīng)暗示了這些相互連接的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行通信，也就是從功能和邏輯的角度來看，這些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成了一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，或者稱為互聯(lián)網(wǎng)，并且也可以簡稱為因特網(wǎng)或因特網(wǎng)。
為了將網(wǎng)絡(luò)相互連接，使用了一些中間設(shè)備（或中間系統(tǒng)），iso 術(shù)語稱為中繼系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng)的級(jí)別，中繼系統(tǒng)有五種類型：
1.物理層（即第一層，l1層）中繼系統(tǒng)，即中繼器（repeater）。
2.數(shù)據(jù)鏈路層（即第二層，l2層），即網(wǎng)橋或網(wǎng)橋（bridge）。
3.網(wǎng)絡(luò)層（第三層，l3層）中繼系統(tǒng)，即路由器（router）。
4.網(wǎng)橋和路由器的混合網(wǎng)橋（brouter）兼有網(wǎng)橋和路由器的功能。
5、網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)。
當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，一般不叫網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)樗皇菙U(kuò)展了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。由于其復(fù)雜性，目前很少使用高層網(wǎng)關(guān)。因此，在討論網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)，一般指的是通過交換機(jī)和路由器互連的網(wǎng)絡(luò)。本文主要講解交換機(jī)和路由器的區(qū)別。
2 交換機(jī)和路由器
“切換”是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)頻率最高的詞。從橋接到路由到atm再到電話系統(tǒng)，它可以適用于任何場合。目前還不清楚什么是真正的切換。其實(shí)交換這個(gè)詞最早出現(xiàn)在電話系統(tǒng)中，特指兩部不同電話之間語音信號(hào)的交換。完成這項(xiàng)工作的設(shè)備就是電話交換機(jī)。所以從最初的角度來看，切換只是一個(gè)技術(shù)概念，即完成信號(hào)從設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，只要是并且符合這個(gè)定義，所有的設(shè)備都可以稱為開關(guān)設(shè)備?？梢?，“切換”是一個(gè)含義廣泛的詞。當(dāng)用于描述第二層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，實(shí)際上是指橋接設(shè)備；當(dāng)用于描述第三層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，也指路由設(shè)備。
我們常說的以太網(wǎng)交換機(jī)，其實(shí)是一種基于橋接技術(shù)的多端口二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)任意端口提供了一條低延遲、低開銷的路徑。
由此可見，在交換機(jī)的核心應(yīng)該有一個(gè)交換矩陣，為任意兩個(gè)端口之間的通信提供通路，或者說是一個(gè)快速交換總線，使任何一個(gè)端口接收到的數(shù)據(jù)幀從其他端口發(fā)送出去。在實(shí)際設(shè)備中，開關(guān)矩陣的功能往往由專用芯片（asic）來完成。另外，以太網(wǎng)交換機(jī)的設(shè)計(jì)思想中有一個(gè)重要的假設(shè)，就是交換核心的速度非常快，平時(shí)大流量的數(shù)據(jù)不會(huì)造成擁塞。而無窮大（與此相反，atm交換機(jī)的設(shè)計(jì)思路是，交換的能力相對于傳輸?shù)男畔⒘渴怯邢薜模?
以太網(wǎng)二層交換機(jī)雖然是基于多端口網(wǎng)橋發(fā)展起來的，但畢竟交換有其更豐富的特性，使其不僅是獲得更多帶寬的最佳方式，也使網(wǎng)絡(luò)更易于管理。
路由器是osi協(xié)議模型網(wǎng)絡(luò)層的分組交換設(shè)備（或網(wǎng)絡(luò)層中繼設(shè)備）。路由器的基本功能是將數(shù)據(jù)（ip包）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò)，包括：
1、ip數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報(bào)的路由和傳輸；
2、子網(wǎng)隔離抑制廣播風(fēng)暴；
3、維護(hù)路由表，與其他路由器交換路由信息，是ip包轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。
4. ip數(shù)據(jù)報(bào)的錯(cuò)誤處理和簡單的擁塞控制；
5、實(shí)現(xiàn)ip數(shù)據(jù)報(bào)的過濾和計(jì)費(fèi)。
路由器---所謂路由是指通過互連的網(wǎng)絡(luò)將信息從源位置移動(dòng)到目的位置的活動(dòng)。一般來說，在路由過程中，信息至少會(huì)經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。通常，人們會(huì)比較路由和交換，主要是因?yàn)閮烧邔?shí)現(xiàn)的功能在普通用戶眼中是完全一樣的。事實(shí)上，路由和交換之間的主要區(qū)別在于，交換發(fā)生在osi 參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而路由發(fā)生在第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。這種差異決定了路由和交換在移動(dòng)信息的過程中需要使用不同的控制信息，因此兩者以不同的方式實(shí)現(xiàn)各自的功能。
交換機(jī)---交換（switching）是一個(gè)技術(shù)統(tǒng)稱，是根據(jù)通信兩端傳輸信息的需要，采用手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)備方式，將要傳輸?shù)男畔l(fā)送到符合要求的相應(yīng)路由。廣義的交換機(jī)（switch）是通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出是對共享工作模式的改進(jìn)。我們之前介紹過的hub集線器就是一個(gè)共享設(shè)備。 hub本身無法識(shí)別目的地址。同一局域網(wǎng)內(nèi)的a主機(jī)向b主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包在基于hub的網(wǎng)絡(luò)中以廣播方式傳輸。各終端通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)包頭的地址信息來決定是否接收。也就是說，在這種工作模式下，同一時(shí)間網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀通信，如果發(fā)生碰撞，就得重試。這種方法是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。
該開關(guān)具有非常高帶寬的后備總線和內(nèi)部開關(guān)矩陣。交換機(jī)的所有端口都連接到這條后臺(tái)總線?？刂齐娐肥盏綌?shù)據(jù)包后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對照表，確定目的mac（網(wǎng)卡的硬件地址）的nic（網(wǎng)卡）。在哪個(gè)端口上，數(shù)據(jù)包通過內(nèi)部交換矩陣快速傳送到目的端口。如果目標(biāo)mac 不存在，則廣播到所有端口。交換機(jī)收到端口響應(yīng)后，會(huì)“學(xué)習(xí)”一個(gè)新地址，并將其添加到內(nèi)部mac地址表中。
網(wǎng)絡(luò)也可以使用交換機(jī)進(jìn)行“分段”，通過將網(wǎng)絡(luò)流量與mac 地址表進(jìn)行比較，只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效隔離廣播風(fēng)暴，減少錯(cuò)誤包和錯(cuò)包，避免共享沖突。
一臺(tái)交換機(jī)可以同時(shí)在多個(gè)端口對之間傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè)端口都可以看作是一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，與其相連的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以獨(dú)立享受所有帶寬，不與其他設(shè)備競爭。當(dāng)節(jié)點(diǎn)a去
節(jié)點(diǎn)d發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)b可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)c發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10mbps的以太網(wǎng)交換機(jī)，那么該交換機(jī)這時(shí)的總流通量就等于2×10mbps=20mbps，而使用10mbps的共享式hub時(shí)，一個(gè)hub的總流通量也不會(huì)超出10mbps。
總之，交換機(jī)是一種基于mac地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”mac地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址
說明二層交換機(jī)、三層交換機(jī)和路由器的基本工作原理和三者之間的主要區(qū)別。
1.二層交換技術(shù)
二層交換機(jī)是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，它能夠讀取數(shù)據(jù)包中的mac地址信息并根據(jù)mac地址來進(jìn)行交換。
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)端口的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，它首先讀取包頭中的源mac地址，這樣它就知道源mac地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的，它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，如果表中有與這目的mac地址對應(yīng)的端口，則把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上，如果在表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機(jī)器對源機(jī)器回應(yīng)時(shí)，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的mac地址與哪個(gè)端口對應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。
好了，路由器和交換機(jī)原理(路由器和交換機(jī)各自的實(shí)現(xiàn)原理是什么)的介紹到這里就結(jié)束了，想知道更多相關(guān)資料可以收藏我們的網(wǎng)站。