路由器与交换机的基本工作原理

本文介绍路由器与交换机的基本工作原理,在介绍这之前先来看一下OSI七层工作模型:


现在开始解释路由器的作用及其基本工作原理。

路由器的作用:

1、异种网络互连:比如具有异种子网协议的网络互连

2、子网协议转换:不同子网间包括局域网和广域网之间的协议转换

3、路由:也就是寻路

4、速率适配:利用自己的缓存和流控协议进行适配

5、隔离网络:防止广播风暴,还能实现防火墙

6、报文分片和重组:超过接口的MTU报文会被分片,到达目的地之后的报文会被重组

7、备份、流量控制:主备线路的切换和复杂的流量控制

路由器的工作原理:

路由器工作在OSI七层协议中的第三层,也就是网络层。其主要任务是接收来源于一个网络接口的数据包,根据这个数据包中所含的目地址,决定转发到的下一个目的地址。路由器中时刻维持着一张路由表,所有的数据包的发送和转发都通过查找路由表来实现的。这个路由表可以静态配置,也可以通过动态路由协议产生。

路由器物理层从路由器的一个端口收到一个报文,上送到数据链路层。数据链路层去掉链路层封装,根据报文的协议域上送到网络层。网络层首先看报文是否是送给本机的,若是,去掉网络层封装,送给上层。若不是,则根据报文的目的地址查找路由表,若找到路由,将报文送给相应端口的数据链路层,数据链路层封装后,发送报文。若找不到路由,报文丢弃。


交换机的作用:

交换机是一种工作在OSI七层协议中的第二层,也就是数据链路层,可以对电信号进行转发,为接入交换机的任意两个网络结点提供独享的电信号通路,对接入的信息重新生成,通过内部处理转发到指定端口,达到自动寻址和交换的作用,避免端口冲突问题,提高网络吞吐量的网络设备。作用体现如下:

1、集线器:由于提供了大量的可供线缆连接的端口,因此可以被作为集线器使用,达到部署型星型拓扑网络的目的。

2、中继器:在转发帧的时候重新产生一个不失真的方形电信号。

3、网桥:在内置的端口上使用相同的转发和过滤逻辑,所以具备网桥功能。

4、分成多个冲突域:将部署好的局域网分为多个冲突域,而每个冲突与都有自己独立的带宽,所以可以提高宽带利用效率。

交换机的基本工作原理:

1、学习。根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射,写入MAC地址表中。

2、直接转发。如果交换机根据数据帧中的目的MAC地址在建立好的MAC地址表中查询到了,就对对应端口进行转发。

3、泛洪(flood)。如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发,也就是泛洪。

4、对于广播帧和组播帧向所有端口进行转发。

5、更新。MAC地址表会每300s更新一次。

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