路由器、交换机设备及工作原理

路由器、交换机设备工作原理介绍支1.1路由器的概念及基本构成用于网络互连的计算机设备主要工作在OSI模型的物理层、数据链路层和网络层根据网络层信息进行路由路由转发提供丰富的接口类型支持丰富的链路层协议支持多种路由协议路由器基础及工作原理介绍1.2路由器的作用路由器做什么？◆连接具有不同介质的链路◆连接网络或子网，隔离广播◆对数据报文执行寻路和转发◆交换和维护路由信息1.3路由原理路由是指导IP报文发送的路径信息1.3.1路由表是路由器转发报文的判断依据当路由器收到一个数据包时，将数据包IP地址提取出来，然后与路由表中路由项包含的目的地址进行比较1.3.2路由器单跳操作1.3.3路由表查找规则1当路由表中存在多个路由项可以同时匹配目的IP地址时，路由查找进程会选择其中掩码最长的路由项由于转发，此为最长匹配原则。如图40.0.0.2数据包入站时有2个地址匹配，而却选择了掩码最长的40.0.0.0/24进行转发1.3.4路由表查找规则2如果所匹配的路由项的下一跳地址不在直连链路上，路由器还需要对路由表进行迭代查找，找到最终的下一跳来。1.3.5路由表查找规则3如果路由表中没有路由项能够匹配数据包，则丢弃数据包。但是，如果路由表中有默认路由存在则选择默认路由进行转发。如图30.0.0.2数据包入站，查找路由表并无匹配的地址但存在默认路由0.0.0.0/0，所以选择默认路由转发。•路由的来源•路由度量值（Metric）直连路由→开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由。手工配置的静态路由→无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓扑结构的网络。路由协议发现的路由→开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓扑结构的网络。路由度量值表示到达这条路由所指目的地址的代价。通常影响路由度量值的因素：→线路延迟、带宽、线路使用线路可信度、跳数、最大传输单元不同路由协议参考的因素不同路由器度量值只在同一种路由协议内有比较意义，不同路由协议之间的路由度量值没有可比性，也不存在换算关系。路由优先级如果到相同目的地址有多个路由来源，则：→以Preferebce（优先级）确定不同类型优先级→Preferebce越小，优先级越高→优先级最高的路由被添加进路由表在计算路由信息的时候，因为不同路由协议所考虑的因素不同，所以计算出的路径也可能会不同。在这种情况下就取决于路由优先级，具有较高优先级(数值越小表明优先级越高)的路由协议发现的路由将成为最优路由，并加入路由表中。各类路由默认优先级交换机设备工作原理•交换机的作用→连接多个以太网物理段，隔离冲突域→对以太网帧进行高速而透明的交换机转发→自行学习和维护MAC地址信息•交换机的特点→主要工作在OSI模型的物理层、数据链路层→提供以太网间的透明桥接和交换→依据链路层的MAC地址，将以太网数据帧的端口间进行转发•共享式以太网共享式以太网中，所有的终端主机都处于同一个冲突域中，局域网中的所有接入终端共享总线的带宽在交换式以太网中，交换机的每个端口处于独立的冲突域中，终端主机独占端口的带宽•交换机的MAC地址表学习过程MAC地址表初始化交换机刚启动时，MAC地址表内无表项•MAC地址表学习过程1PCA发出数据帧交换机把PCA的帧中的源地址MAC_A与接收到此帧的端口E1/0/1关联起来交换机把PCA的帧从所有其他端口发送出去（除了接收到帧的端口E1/0/1•MAC地址表学习过程2PCB、PCC、PCD发出数据帧交换机把接收到的帧中的源地址与相应的端口联系起来•交换机对数据帧的转发和过滤单播帧的转发PCA发出目的到PCD的单播数据帧交换机根据帧中的目的地址，从相应的端口E1/0/4发送出去交换机不在其他端口上转发此单播数据帧•广播、组播和未知单播帧的转发交换机会把广播、组播和未知单播帧从所有其他发送出去（除了接收到帧的端口）•广播域路由器或三层交换机的三层接口处于独立的广播域中，终端主机发出的广播帧在三层接口被终止总结◆路由的作用是指导IP报文转发◆路由表主要表项有目的地址/掩码、下一跳、出接口等◆路由的来源◆路由的度量值、优先级◆共享式以太网中所有终端共享总线带宽，交换式以太网中每个终端处于独立的冲突域◆交换机根据接收到的数据帧的源地址进行MAC地址表的学习◆交换机根据MAC地址表对数据帧进行转发◆路由器或三层交换机的三层接口的属于独立的广播域