栏目导航

交換機和路由器有什麽區別 交換機和路由器原理介紹



发布日期:2019-3-28 查看:

路由器作业原理

 

  路由器(Router)是用於連接多個邏輯上分開的網絡,所謂邏輯網絡是代表一個單獨的網絡或许一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網

時,可通過路由器來完结。因而,路由器具有判斷網絡地址和選擇路徑的功用,它能在多網絡互聯環境中,树立靈活的連接,可用彻底纷歧樣的數據

分組和介質訪問方法連接各種子網,路由器只承受源站或其他路由器的信息,屬網絡層的一種互聯設備。它不關心各子網運用的硬件設備,但要求運

行與網絡層協議相一致的軟件。路由器分本地路由器和遠程路由器,本地路由器是用來連接網絡傳輸介質的,如光纖、同軸電纜、雙絞線;遠程路由器

是用來連接遠程傳輸介質,並要求相應的設備,如電話線要配調制解調器,無線要通過無線接纳機、發射機。

 

  (1)作业站A將作业站B的地址12.0.0.5連同數據信息以數據幀的方法發送給路由器1。

 

  (2)路由器1收到作业站A的數據幀後,先從包頭中取出地址12.0.0.5,並根據路徑表計算出發往作业站B的最佳路徑:R1->R2->R5->B;並將數據

包發往路由器2。

 

  (3)路由器2重復路由器1的作业,並將數據包轉發給路由器5。

 

  (4)路由器5同樣取出意图地址,發現12.0.0.5就在該路由器所連接的網段上,於是將該數據包直接交給作业站B。

 

  (5)作业站B收到作业站A的數據幀,一次通讯過程宣告結束。

 

  事實上,路由器除了上述的路由選擇這一首要功用外,還具有網絡流量操控功用。有的路由器僅支撑單一協議,但大部分路由器能够支撑多種協

議的傳輸,即多協議路由器。由於每一種協議都有自己的規則,要在一個路由器中完结多種協議的算法,勢必會降低路由器的功用。因而,我們以

為,支撑多協議的路由器功用相對較低。用戶購買路由器時,需求根據自己的實際情況,選擇自己需求的網絡協議的路由器。

 

  近年來出現了交換路由器產品,從本質上來說它不是什麽新技術,而是為了提高通讯能力,把交換機的原理組合到路由器中,使數據傳輸能力更

快、更好。

 

  路由器效果

 

  路由器的一個效果是連通纷歧樣的網絡,另一個效果是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路,能大大提高通讯速度,減輕網絡系統通讯負

荷,節約網絡系統資源,提高網絡系統暢通率,從而讓網絡系統發揮出更大的效益來。

 

  從過濾網絡流量的视点來看,路由器的效果與交換機和網橋十分类似。可是與作业在網絡物理層,從物理上劃分網段的交換機纷歧樣,路由器運

用專門的軟件協議從邏輯上對整個網絡進行劃分。例如,一臺支撑IP協議的路由器能够把網絡劃分红多個子網段,只有指向特别IP地址的網絡流量才

能够通過路由器。對於每一個接纳到的數據包,路由器都會从头計算其校驗值,並寫入新的物理地址。因而,運用路由器轉發和過濾數據的速度往往

要比只查看數據包物理地址的交換機慢。可是,對於那些結構復雜的網絡,運用路由器能够提高網絡的整體功率。路由器的别的一個顯著優勢便是可

以自動過濾網絡廣播。從總體上說,在網絡中增加路由器的整個安裝過程要比即插即用的交換機復雜很多。

 

  交換機概念

 

  交換(switching)是依照通讯兩端傳輸信息的需求,用人工或設備自動完结的方法,把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術的統稱。

廣義的交換機(switch)便是一種在通讯系統中完结信息交換功用的設備。

 

  在計算機網絡系統中,交換概念的提出改進了同享作业模式。我們曾经介紹過的HUB集線器便是一種同享設備,HUB本身不能識別意图地址,當同

一局域網內的A主機給B主機傳輸數據時,數據包在以HUB為架構的網絡上是以廣播方法傳輸的,由每一臺終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是

否接纳。也便是說,在這種作业方法下,同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊,假如發生碰撞還得重試。這種方法便是同享網絡帶寬。

 

  交換機原理

 

  作业在數據鏈路層。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的一切的端口都掛接在這條背部總線上,操控電路收到數據包

以後,處理端口會查找內存中的地址對照表以確定意图MAC(網卡的硬件地址)的NIC(網卡)掛接在哪個端口上,通過內部交換矩陣快速將數據包傳送到

意图端口,意图MAC若不存在,廣播到一切的端口,接纳端口回應後交換機會“學習”新的地址,並把它增参加內部MAC地址表中。運用交換機也能够

把網絡“分段”,通過對照MAC地址表,交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發,能够有效的減少沖突域,但它不能劃

分網絡層廣播,即廣播域。交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數據傳輸。每一端口都可視為獨立的網段,連接在其上的網絡設備獨自享有所

有的帶寬,無須同其他設備競爭運用。當節點A向節點D發送數據時,節點B可同時向節點C發送數據,并且這兩個傳輸都享有網絡的一切帶寬,都有著

自己的虛擬連接。假使這裏運用的是10Mbps的以太網交換機,那麽該交換機這時的總流通量就等於2×10Mbps=20Mbps,而運用10Mbps的同享式HUB

時,一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps。總之,交換機是一種基於MAC地址識別,能完结封裝轉發數據包功用的網絡設備。交換機能够“學

習”MAC地址,並把其存放在內部地址表中,通過在數據幀的始發者和目標接纳者之間树立臨時的交換路徑,使數據幀直接由源地址到達意图地址。

 

  交換機效果

 

  交換機的首要功用包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。現在交換機還具備了一些新的功用,如對VLAN(虛擬局域網)的支

持、對鏈路匯聚的支撑,甚至有的還具有防火墻的功用。

 

  學習:以太網交換機了解每一端口相連設備的MAC地址,並將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

 

  轉發/過濾:當一個數據幀的意图地址在MAC地址表中有映射時,它被轉發到連接意图節點的端口而不是一切端口(如該數據幀為廣播/組播幀則轉

發至一切端口)。

 

  消除回路:當交換機包括一個冗余回路時,以太網交換機通過生成樹協議避免回路的產生,同時允許存在後備路徑。

 

  交換機除了能夠連接同種類型的網絡之外,還能够在纷歧樣類型的網絡(如以太網和快速以太網)之間起到互連效果。现在許多交換機都能夠供给

支撑快速以太網或FDDI等的高速連接端口,用於連接網絡中的其它交換機或许為帶寬占用量大的關鍵服務器供给附加帶寬。

 

  一般來說,交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網段,可是有時為了供给更快的接入速度,我們能够把一些重要的網絡計算機直接連接到交

換機的端口上。這樣,網絡的關鍵服務器和重要用戶就擁有更快的接入速度,支撑更大的信息流量。

 

  最後簡略的归纳一下交換機的基本功用:

 

  1.像集線器一樣,交換機供给了大量可供線纜連接的端口,這樣能够选用星型拓撲布線。

 

  2.像中繼器、集線器和網橋那樣,當它轉發幀時,交換機會从头產生一個不失真的方形電信號。

 

  3.像網橋那樣,交換機在每個端口上都運用相同的轉發或過濾邏輯。

 

  4.像網橋那樣,交換機將局域網分為多個沖突域,每個沖突域都是有獨立的寬帶,因而大大提高了局域網的帶寬。

 

  5.除了具有網橋、集線器和中繼器的功用以外,交換機還供给了更先進的功用,如虛擬局域網(VLAN)和更高的功用。

 

  很多人運用過路由器,但沒有運用過交換機,他們聽起來不相同,但功用還是有些近似的。今日就讓我們來認識一下交換機,它具體運用在那些

情況呢?

 

  交換機路由器功用如何?又有何分別呢?

 

  首先說HUB,也便是集線器。它的效果能够簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網。交換機(又叫交換式集線器)效果與集線器大體相

同。可是兩者在功用上有分別:集線器选用的式同享帶寬的作业方法,而交換機是獨享帶寬。這樣在機器很多或數據量很大時,兩者將會有比較顯著

的。而路由器與以上兩者有顯著分別,它的效果在於連接纷歧樣的網段並且找到網絡中數據傳輸最合適的路徑,能够說一般情況下個人用戶需求不

大。

 

  路由器是產生於交換機之後,就像交換機產生於集線器之後,所以交換機路由器也有必定聯系,並不是彻底獨立的兩種設備。路由器首要克服了


’交換機不能路由轉發數據包的不夠。總的來說,路由器與交換機的首要分別體現在以下幾個方面:

 

  (1)交換機路由器功用比較:作业層次纷歧樣

 

  开始的的交換機是作业在OSI/RM開放體系結構的數據鏈路層,也便是第二層,而路由器一開始就規劃作业在OSI模型的網絡層。由於交換機作业

在OSI的第二層(數據鏈路層),所以它的作业原理比較簡單,而路由器作业在OSI的第三層(網絡層),能够得到更多的協議信息,路由器能够做出愈加

智能的轉發決策。

 

  (2)交換機路由器功用比較:數據轉發所依據的對象纷歧樣

 

  交換機是使用物理地址或许說MAC地址來確定轉發數據的意图地址。而路由器則是使用纷歧樣網絡的ID號(即IP地址)來確定數據轉發的地址。IP

地址是在軟件中實現的,描述的是設備地点的網絡,有時這些第三層的地址也稱為協議地址或许網絡地址。MAC地址通常是硬件自帶的,由網卡生產

商來分配的,并且已經固化到了網卡中去,一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網絡办理員或系統自動分配。

 

  (3)交換機路由器功用比較:傳統的交換機只能切割沖突域,不能切割廣播域;而路由器能够切割廣播域

 

  由交換機連接的網段仍屬於同一個廣播域,廣播數據包會在交換機連接的一切網段上傳播,在某些情況下會導致通讯擁擠和安全漏洞。連接到路

由器上的網段會被分配成纷歧樣的廣播域,廣播數據不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功用,也能够切割廣播域,可是各子廣播域之

間是不能通讯沟通的,它們之間的沟通依舊需求路由器。

 

  (4)交換機路由器功用比較:路由器供给了防火墻的服務.路由器僅僅轉發特定地址的數據包,不傳送不支撑路由協議的數據包傳送和不知道目標網

絡數據包的傳送,從而能够避免廣播風暴。

 

  交換機一般用於LAN-WAN的連接,交換機歸於網橋,是數據鏈路層的設備,有些交換機也可實現第三層的交換。路由器用於WAN-WAN之間的連接,

能够搞定異性網絡之間轉發分組,效果於網絡層。他們仅仅從一條線路上承受輸入分組,然後向另一條線路轉發。這兩條線路或许分屬於纷歧樣的網

絡,並选用纷歧樣協議。比较較而言,路由器的功用較交換機要強大,但速度相對也慢,價格昂貴,第三層交換機既有交換機線速轉發報文能力,又

有路由器杰出的操控功用,因而得以廣泛使用。

 

  現在個人比較多寬帶接入方法便是ADSL,因而筆者就ADSL的接入來簡單的說明一下。現在購買的ADSL貓大多具有路由功用(很多的時候廠家在出

廠時將路由功用屏蔽了,因為電信安裝時大多是不啟用路由功用的,啟用DHCP。打開ADSL的路由功用),假如個人上網或少數幾臺通過ADSL本身就可

以了,假如電腦比較多你只需求再購買一個或多個集線器或许交換機。考慮到现在集線器與交換機的價格相差十分小,不是特别的原因,請購買一個

交換機。

 

  (5)交換機路由器功用比較:給你一個參考報價,建議你購買一個8口的,以滿足擴充需求,一般的價格100元左右。接上交換機,一切電腦再接

到交換機上就行了。余下所要做的工作就只有把各個機器的網線插入交換機的接口,將貓的網線插入uplink接口。然後設置路由功用,DHCP等,就可

以同享上網了。看完以上的解說讀者應該對交換機、集線器、路由器有了一些了解,現在的運用首要還是以交換機、路由器的組合運用為主,具體的

組合方法可根據具體的網絡情況和需求來確定。