路由器交换机工作原理全解

路由器、交换机的工作原理福建电信有限公司龙岩分公司一、路由器的基本概念二、路由器的功能和作用三、路由器的工作原理四、路由器的分类及特点五、交换机的基本概念六、交换机的工作原理七、交换机的分类及特点目录快闪开，我要迟到了！去九寨沟怎么走啊？呵呵，开老爷车出去溜达溜达浪漫之旅开始了～在一个十字路口…PC分支机构二MP2630MP3600MP2690分支机构一公共IP网络（Internet)中心机房ServerPCPCPC路由器通过一定的策略决定数据的转发。转发策略称为路由选择（routing）网络上传输的IP数据包就是“行人、车辆”路由器是IP互联网络的枢纽、主要节点设备、“交通警察”路由器的基本概念路由器是网络中进行网间连接的关键设备，是互连网络的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互连网络Internet的主体骨架。在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中，路由器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向，成为整个Internet研究的一个缩影。路由器之所以在互连网络中处于关键地位，是因为它处于网络层，一方面能够跨越不同的物理网络类型，另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。路由器的功能和作用路由：指寻找一条将IP数据报从源主机传往目的主机的传输路径的过程。路由器：工作于网络层的设备，能连接相同或不同类型的局域网。具有网上传递数据时选择最佳路径的能力；基于协议或IP地址转发数据包；可过滤广播数据包的问题。最简单的网络可以想象成单线的总线，各个计算机可以通过向总线发送分组以互相通信。但随着网络中的计算机数目增长，这就很不可行了，会产生许多问题：（1）带宽资源耗尽。（2）每台计算机都浪费许多时间处理无关的广播数据。（3）网络变得无法管理，任何错误都可能导致整个网络瘫痪。（4）每台计算机都可以监听到其他计算机的通信。把网络分段可以解决这些问题，但同时必须提供一种机制使不同网段的计算机可互相通信，这通常涉及到在一些OSI网络协议层选择性地在网段间传送数据1、集成将多个网络连接在一起。2、隔离有效地隔离交通量，提高网络效能。没有路由器A与B的数据传输将使其它站点无法通信。用路由器有效地隔离交通量A与B的数据传输不影响其它站点的通信。3、隔绝“广播风暴”路由器连接两个子网，形成两个逻辑网段。可以杜绝“广播风暴”，防止多个网络受某个网络的影响太大。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器工作的关键。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（RoutingTable），供路由选择时使用。路径表中保存着目的网络号、出口端、路由器个数（跳数）和下一个路由器的端口地址（下一跳）等内容。路由表既可以由系统管理员固定设置好，即静态路由表；也可以由系统动态修改，即动态路由表。路由器的工作原理举例：A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起，路由器又是如何发挥其路由、数据转发的作用的？现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信号，信号传递的步骤如下：第1步，用户A1将目的用户C3的IP地址连同数据信息以数据报的形式通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点，当路由器A5端口侦听到后分析得知所发目的节点不是本网段的，需要路由转发，就把数据帧接收下来。第2步，路由器A5端口收到用户A1的数据报后，先从报头中取出目的用户C3的IP地址，并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径，从分析得知到C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同，所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途径。第3步，路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主机ID号，如果在网络中有交换机则可先发给交换机，由交换机根据MAC地址表找出具体的网络节点位置，如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据报发送给用户C3，一个完整的数据通信转发过程也完成了。对于更复杂的网络，路由器的C5端口会将数据报转发给下一个路由器的端口，如此逐个转发，最终到达目的主机所在的网络。1、按处理能力划分：路由器可分高端路由器和中低端路由器，通常将背板交换能力大于40GB的路由器称为高端路由器，背板交换能力40GB以下的路由器称为中低端路由器。2、按结构划分：路由器可分为模块化结构与非模块化结构。通常中高端路由器为模块化结构，低端路由器为非模块化结构。路由器的分类及特点3、按所处网络位置划分：路由器可分为核心路由器与接入路由器。核心路由器位于网络中心，通常是使用高端路由器。要求快速的包交换能力与高速的网络接口，通常是模块化结构。接入路由器位于网络边缘，通常使用中低端路由器，要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力。4、按功能划分：路由器可分为通用路由器与专用路由器。通常所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等作专门优化。5、按性能划分：路由器可分为线速路由器以及非线速路由器。通常线速路由器是高端路由器，能以媒体速率转发数据包；中低端路由器是非线速路由器。但是一些新的宽带接入路由器也有线速转发能力。交换机是一种用于网络连接的主要设备。交换机工作在MAC层，能完成该层数据包的转发和封装功能。交换机基本概念表面上看，交换机的作用有点象集线器，主要用于网络设备的连接。但两者在性能上的差别是较大的。集线器工作时以广播方式对所有节点发数据包，实际上同一时刻，一台集线器只可能有一台网络设备在发送数据，其它只能接收，一台集线器就是一个冲突域。而交换机可以识别网络节点上的网络设备的MAC地址，同一时刻一台交换机上可有多个网络设备交换数据。在左图中，AB进行通信时，CD不能同时通信。在右图中，AB进行通信时，CD能同时通信。交换机工作原理当交换机从某一端口收到一个以太网帧后，将立即在其内存中的地址表（端口号－MAC地址对照表）进行查找，以确认该目的MAC的网卡连接在哪一个接口上，然后将该帧转发至相应的接口，如果在地址表中没有找到该MAC地址，交换机就将数据包广播到除源端口外的所有端口，拥有该MAC地址的网卡在接收到该广播帧后，将立即做出应答，交换机就将该网卡的MAC地址添加到表中。根据传输速度，交换机可划分为10兆以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网交换机等。根据交换机工作的协议层，可划分第二层交换机、第三层交换机等。根据交换机在网络中的作用可以分为桌面交换机、汇聚交换机、核心交换机等。交换机的分类