路由器和交换机原理(路由器和交换机各自的实现原理是什么)
发布时间：2024-03-01 点击：30
本文为大家介绍路由器和交换机原理(路由器和交换机各自的实现原理是什么)，下面和小编一起看看详细内容吧。
计算机网络通常由许多不同类型的网络互连。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，不能相互通信，那么这种“互联”就没有实际意义。因此，在谈到“互联”时，已经暗示了这些相互连接的计算机可以进行通信，也就是从功能和逻辑的角度来看，这些计算机网络形成了一个庞大的计算机网络，或者称为互联网，并且也可以简称为因特网或因特网。
为了将网络相互连接，使用了一些中间设备（或中间系统），iso 术语称为中继系统。根据中继系统的级别，中继系统有五种类型：
1.物理层（即第一层，l1层）中继系统，即中继器（repeater）。
2.数据链路层（即第二层，l2层），即网桥或网桥（bridge）。
3.网络层（第三层，l3层）中继系统，即路由器（router）。
4.网桥和路由器的混合网桥（brouter）兼有网桥和路由器的功能。
5、网络层以上的中继系统，即网关。
当中继系统是转发器时，一般不叫网络互连，因为它只是扩展了一个网络，这还是一个网络。由于其复杂性，目前很少使用高层网关。因此，在讨论网络互连时，一般指的是通过交换机和路由器互连的网络。本文主要讲解交换机和路由器的区别。
2 交换机和路由器
“切换”是当今网络中出现频率最高的词。从桥接到路由到atm再到电话系统，它可以适用于任何场合。目前还不清楚什么是真正的切换。其实交换这个词最早出现在电话系统中，特指两部不同电话之间语音信号的交换。完成这项工作的设备就是电话交换机。所以从最初的角度来看，切换只是一个技术概念，即完成信号从设备入口到出口的转发。因此，只要是并且符合这个定义，所有的设备都可以称为开关设备。可见，“切换”是一个含义广泛的词。当用于描述第二层数据网络设备时，实际上是指桥接设备；当用于描述第三层数据网络设备时，也指路由设备。
我们常说的以太网交换机，其实是一种基于桥接技术的多端口二层网络设备，它为数据帧从一个端口转发到另一个任意端口提供了一条低延迟、低开销的路径。
由此可见，在交换机的核心应该有一个交换矩阵，为任意两个端口之间的通信提供通路，或者说是一个快速交换总线，使任何一个端口接收到的数据帧从其他端口发送出去。在实际设备中，开关矩阵的功能往往由专用芯片（asic）来完成。另外，以太网交换机的设计思想中有一个重要的假设，就是交换核心的速度非常快，平时大流量的数据不会造成拥塞。而无穷大（与此相反，atm交换机的设计思路是，交换的能力相对于传输的信息量是有限的）。
以太网二层交换机虽然是基于多端口网桥发展起来的，但毕竟交换有其更丰富的特性，使其不仅是获得更多带宽的最佳方式，也使网络更易于管理。
路由器是osi协议模型网络层的分组交换设备（或网络层中继设备）。路由器的基本功能是将数据（ip包）传送到正确的网络，包括：
1、ip数据报的转发，包括数据报的路由和传输；
2、子网隔离抑制广播风暴；
3、维护路由表，与其他路由器交换路由信息，是ip包转发的基础。
4. ip数据报的错误处理和简单的拥塞控制；
5、实现ip数据报的过滤和计费。
路由器---所谓路由是指通过互连的网络将信息从源位置移动到目的位置的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会比较路由和交换，主要是因为两者实现的功能在普通用户眼中是完全一样的。事实上，路由和交换之间的主要区别在于，交换发生在osi 参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这种差异决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，因此两者以不同的方式实现各自的功能。
交换机---交换（switching）是一个技术统称，是根据通信两端传输信息的需要，采用手动或自动设备方式，将要传输的信息发送到符合要求的相应路由。广义的交换机（switch）是通信系统中完成信息交换功能的设备。
在计算机网络系统中，交换概念的提出是对共享工作模式的改进。我们之前介绍过的hub集线器就是一个共享设备。 hub本身无法识别目的地址。同一局域网内的a主机向b主机传输数据时，数据包在基于hub的网络中以广播方式传输。各终端通过校验数据包头的地址信息来决定是否接收。也就是说，在这种工作模式下，同一时间网络上只能传输一组数据帧通信，如果发生碰撞，就得重试。这种方法是共享网络带宽。
该开关具有非常高带宽的后备总线和内部开关矩阵。交换机的所有端口都连接到这条后台总线。控制电路收到数据包后，处理端口会查找内存中的地址对照表，确定目的mac（网卡的硬件地址）的nic（网卡）。在哪个端口上，数据包通过内部交换矩阵快速传送到目的端口。如果目标mac 不存在，则广播到所有端口。交换机收到端口响应后，会“学习”一个新地址，并将其添加到内部mac地址表中。
网络也可以使用交换机进行“分段”，通过将网络流量与mac 地址表进行比较，只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效隔离广播风暴，减少错误包和错包，避免共享冲突。
一台交换机可以同时在多个端口对之间传输数据。每个端口都可以看作是一个独立的网段，与其相连的网络设备可以独立享受所有带宽，不与其他设备竞争。当节点a去
节点d发送数据时，节点b可同时向节点c发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10mbps=20mbps，而使用10mbps的共享式hub时，一个hub的总流通量也不会超出10mbps。
总之，交换机是一种基于mac地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”mac地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址
说明二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之间的主要区别。
1.二层交换技术
二层交换机是数据链路层的设备，它能够读取数据包中的mac地址信息并根据mac地址来进行交换。
交换机内部有一个地址表，这个地址表标明了mac地址和交换机端口的对应关系。当交换机从某个端口收到一个数据包，它首先读取包头中的源mac地址，这样它就知道源mac地址的机器是连在哪个端口上的，它再去读取包头中的目的mac地址，并在地址表中查找相应的端口，如果表中有与这目的mac地址对应的端口，则把数据包直接复制到这端口上，如果在表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的mac地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。 好了，路由器和交换机原理(路由器和交换机各自的实现原理是什么)的介绍到这里就结束了，想知道更多相关资料可以收藏我们的网站。
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为了将网络相互连接，使用了一些中间设备（或中间系统），iso 术语称为中继系统。根据中继系统的级别，中继系统有五种类型：
1.物理层（即第一层，l1层）中继系统，即中继器（repeater）。
2.数据链路层（即第二层，l2层），即网桥或网桥（bridge）。
3.网络层（第三层，l3层）中继系统，即路由器（router）。
4.网桥和路由器的混合网桥（brouter）兼有网桥和路由器的功能。
5、网络层以上的中继系统，即网关。
当中继系统是转发器时，一般不叫网络互连，因为它只是扩展了一个网络，这还是一个网络。由于其复杂性，目前很少使用高层网关。因此，在讨论网络互连时，一般指的是通过交换机和路由器互连的网络。本文主要讲解交换机和路由器的区别。
2 交换机和路由器
“切换”是当今网络中出现频率最高的词。从桥接到路由到atm再到电话系统，它可以适用于任何场合。目前还不清楚什么是真正的切换。其实交换这个词最早出现在电话系统中，特指两部不同电话之间语音信号的交换。完成这项工作的设备就是电话交换机。所以从最初的角度来看，切换只是一个技术概念，即完成信号从设备入口到出口的转发。因此，只要是并且符合这个定义，所有的设备都可以称为开关设备。可见，“切换”是一个含义广泛的词。当用于描述第二层数据网络设备时，实际上是指桥接设备；当用于描述第三层数据网络设备时，也指路由设备。
我们常说的以太网交换机，其实是一种基于桥接技术的多端口二层网络设备，它为数据帧从一个端口转发到另一个任意端口提供了一条低延迟、低开销的路径。
由此可见，在交换机的核心应该有一个交换矩阵，为任意两个端口之间的通信提供通路，或者说是一个快速交换总线，使任何一个端口接收到的数据帧从其他端口发送出去。在实际设备中，开关矩阵的功能往往由专用芯片（asic）来完成。另外，以太网交换机的设计思想中有一个重要的假设，就是交换核心的速度非常快，平时大流量的数据不会造成拥塞。而无穷大（与此相反，atm交换机的设计思路是，交换的能力相对于传输的信息量是有限的）。
以太网二层交换机虽然是基于多端口网桥发展起来的，但毕竟交换有其更丰富的特性，使其不仅是获得更多带宽的最佳方式，也使网络更易于管理。
路由器是osi协议模型网络层的分组交换设备（或网络层中继设备）。路由器的基本功能是将数据（ip包）传送到正确的网络，包括：
1、ip数据报的转发，包括数据报的路由和传输；
2、子网隔离抑制广播风暴；
3、维护路由表，与其他路由器交换路由信息，是ip包转发的基础。
4. ip数据报的错误处理和简单的拥塞控制；
5、实现ip数据报的过滤和计费。
路由器---所谓路由是指通过互连的网络将信息从源位置移动到目的位置的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会比较路由和交换，主要是因为两者实现的功能在普通用户眼中是完全一样的。事实上，路由和交换之间的主要区别在于，交换发生在osi 参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这种差异决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，因此两者以不同的方式实现各自的功能。
交换机---交换（switching）是一个技术统称，是根据通信两端传输信息的需要，采用手动或自动设备方式，将要传输的信息发送到符合要求的相应路由。广义的交换机（switch）是通信系统中完成信息交换功能的设备。
在计算机网络系统中，交换概念的提出是对共享工作模式的改进。我们之前介绍过的hub集线器就是一个共享设备。 hub本身无法识别目的地址。同一局域网内的a主机向b主机传输数据时，数据包在基于hub的网络中以广播方式传输。各终端通过校验数据包头的地址信息来决定是否接收。也就是说，在这种工作模式下，同一时间网络上只能传输一组数据帧通信，如果发生碰撞，就得重试。这种方法是共享网络带宽。
该开关具有非常高带宽的后备总线和内部开关矩阵。交换机的所有端口都连接到这条后台总线。控制电路收到数据包后，处理端口会查找内存中的地址对照表，确定目的mac（网卡的硬件地址）的nic（网卡）。在哪个端口上，数据包通过内部交换矩阵快速传送到目的端口。如果目标mac 不存在，则广播到所有端口。交换机收到端口响应后，会“学习”一个新地址，并将其添加到内部mac地址表中。
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总之，交换机是一种基于mac地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”mac地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址
说明二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之间的主要区别。
1.二层交换技术
二层交换机是数据链路层的设备，它能够读取数据包中的mac地址信息并根据mac地址来进行交换。
交换机内部有一个地址表，这个地址表标明了mac地址和交换机端口的对应关系。当交换机从某个端口收到一个数据包，它首先读取包头中的源mac地址，这样它就知道源mac地址的机器是连在哪个端口上的，它再去读取包头中的目的mac地址，并在地址表中查找相应的端口，如果表中有与这目的mac地址对应的端口，则把数据包直接复制到这端口上，如果在表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的mac地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。 好了，路由器和交换机原理(路由器和交换机各自的实现原理是什么)的介绍到这里就结束了，想知道更多相关资料可以收藏我们的网站。
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