路由器交換機(jī)工作原理

路由器、交換機(jī)的工作原理福建電信有限公司龍巖分公司一、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、路由器的分類及特點(diǎn)五、交換機(jī)的基本概念六、交換機(jī)的工作原理七、交換機(jī)的分類及特點(diǎn)快閃開，我要遲到了！去九寨溝怎么走啊？呵呵，開老爺車出去溜達(dá)溜達(dá)浪漫之旅開始了～在一個(gè)十字路口…PC分支機(jī)構(gòu)二MP2630MP3600MP2690分支機(jī)構(gòu)一公共IP網(wǎng)絡(luò)（Internet)中心機(jī)房ServerPCPCPC路由器通過一定的策略決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱為路由選擇（routing）

網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包就是“行人、車輛”路由器是IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐、主要節(jié)點(diǎn)設(shè)備、“交通警察”路由器的基本概念

路由器是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行網(wǎng)間連接的關(guān)鍵設(shè)備，是互連網(wǎng)絡(luò)的樞紐，路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于TCP/IP的國際互連網(wǎng)絡(luò)Internet的主體骨架。在園區(qū)網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、乃至整個(gè)Internet研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位，其發(fā)展歷程和方向，成為整個(gè)Internet研究的一個(gè)縮影。路由器之所以在互連網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵地位，是因?yàn)樗幱诰W(wǎng)絡(luò)層，一方面能夠跨越不同的物理網(wǎng)絡(luò)類型，另一方面在邏輯上將整個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)分割成邏輯上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)單位，使網(wǎng)絡(luò)具有一定的邏輯結(jié)構(gòu)。路由器的功能和作用路由：指尋找一條將IP數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)傳往目的主機(jī)的傳輸路徑的過程。路由器：工作于網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備，能連接相同或不同類型的局域網(wǎng)。具有網(wǎng)上傳遞數(shù)據(jù)時(shí)選擇最佳路徑的能力；基于協(xié)議或IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；可過濾廣播數(shù)據(jù)包的問題。最簡單的網(wǎng)絡(luò)可以想象成單線的總線，各個(gè)計(jì)算機(jī)可以通過向總線發(fā)送分組以互相通信。但隨著網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)數(shù)目增長，這就很不可行了，會(huì)產(chǎn)生許多問題：（1）帶寬資源耗盡。（2）每臺(tái)計(jì)算機(jī)都浪費(fèi)許多時(shí)間處理無關(guān)的廣播數(shù)據(jù)。（3）網(wǎng)絡(luò)變得無法管理，任何錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。（4）每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以監(jiān)聽到其他計(jì)算機(jī)的通信。把網(wǎng)絡(luò)分段可以解決這些問題，但同時(shí)必須提供一種機(jī)制使不同網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)可互相通信，這通常涉及到在一些OSI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層選擇性地在網(wǎng)段間傳送數(shù)據(jù)1、集成將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在一起。

2、隔離有效地隔離交通量，提高網(wǎng)絡(luò)效能。沒有路由器A與B的數(shù)據(jù)傳輸將使其它站點(diǎn)無法通信。用路由器有效地隔離交通量A與B的數(shù)據(jù)傳輸不影響其它站點(diǎn)的通信。3、隔絕“廣播風(fēng)暴”路由器連接兩個(gè)子網(wǎng)，形成兩個(gè)邏輯網(wǎng)段?？梢远沤^“廣播風(fēng)暴”，防止多個(gè)網(wǎng)絡(luò)受某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響太大。

路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)包有效地傳送到目的站點(diǎn)。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器工作的關(guān)鍵。為了完成這項(xiàng)工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)——路由表（RoutingTable），供路由選擇時(shí)使用。路徑表中保存著目的網(wǎng)絡(luò)號、出口端、路由器個(gè)數(shù)（跳數(shù)）和下一個(gè)路由器的端口地址（下一跳）等內(nèi)容。路由表既可以由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好，即靜態(tài)路由表；也可以由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)修改，即動(dòng)態(tài)路由表。

路由器的工作原理舉例：

A、B、C、D四個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過路由器連接在一起，路由器又是如何發(fā)揮其路由、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用的？現(xiàn)假設(shè)網(wǎng)絡(luò)A中一個(gè)用戶A1要向C網(wǎng)絡(luò)中的C3用戶發(fā)送一個(gè)請求信號，信號傳遞的步驟如下：

第1步，用戶A1將目的用戶C3的IP地址連同數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)報(bào)的形式通過集線器或交換機(jī)以廣播的形式發(fā)送給同一網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)，當(dāng)路由器A5端口偵聽到后分析得知所發(fā)目的節(jié)點(diǎn)不是本網(wǎng)段的，需要路由轉(zhuǎn)發(fā)，就把數(shù)據(jù)幀接收下來。第2步，路由器A5端口收到用戶A1的數(shù)據(jù)報(bào)后，先從報(bào)頭中取出目的用戶C3的IP地址，并根據(jù)路由表計(jì)算出發(fā)往用戶C3的最佳路徑，從分析得知到C3的網(wǎng)絡(luò)ID號與路由器的C5網(wǎng)絡(luò)ID號相同，所以由路由器的A5端口直接發(fā)向路由器的C5端口應(yīng)是信號傳遞的最佳途徑。第3步，路由器的C5端口再次取出目的用戶C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主機(jī)ID號，如果在網(wǎng)絡(luò)中有交換機(jī)則可先發(fā)給交換機(jī)，由交換機(jī)根據(jù)MAC地址表找出具體的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，如果沒有交換機(jī)設(shè)備則根據(jù)其IP地址中的主機(jī)ID直接把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給用戶C3，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)發(fā)過程也完成了。對于更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，路由器的C5端口會(huì)將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器的端口，如此逐個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)。1、按處理能力劃分：路由器可分高端路由器和中低端路由器，通常將背板交換能力大于40GB的路由器稱為高端路由器，背板交換能力40GB以下的路由器稱為中低端路由器。

2、按結(jié)構(gòu)劃分：路由器可分為模塊化結(jié)構(gòu)與非模塊化結(jié)構(gòu)。通常中高端路由器為模塊化結(jié)構(gòu)，低端路由器為非模塊化結(jié)構(gòu)。路由器的分類及特點(diǎn)3、按所處網(wǎng)絡(luò)位置劃分：路由器可分為核心路由器與接入路由器。核心路由器位于網(wǎng)絡(luò)中心，通常是使用高端路由器。要求快速的包交換能力與高速的網(wǎng)絡(luò)接口，通常是模塊化結(jié)構(gòu)。接入路由器位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，通常使用中低端路由器，要求相對低速的端口以及較強(qiáng)的接入控制能力。4、按功能劃分：路由器可分為通用路由器與專用路由器。通常所說的路由器為通用路由器。專用路由器通常為實(shí)現(xiàn)某種特定功能對路由器接口、硬件等作專門優(yōu)化。5、按性能劃分：路由器可分為線速路由器以及非線速路由器。通常線速路由器是高端路由器，能以媒體速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；中低端路由器是非線速路由器。但是一些新的寬帶接入路由器也有線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。

交換機(jī)是一種用于網(wǎng)絡(luò)連接的主要設(shè)備。交換機(jī)工作在MAC層，能完成該層數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)和封裝功能。交換機(jī)基本概念

表面上看，交換機(jī)的作用有點(diǎn)象集線器，主要用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接。但兩者在性能上的差別是較大的。集線器工作時(shí)以廣播方式對所有節(jié)點(diǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，實(shí)際上同一時(shí)刻，一臺(tái)集線器只可能有一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)，其它只能接收，一臺(tái)集線器就是一個(gè)沖突域。

而交換機(jī)可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MAC地址，同一時(shí)刻一臺(tái)交換機(jī)上可有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交換數(shù)據(jù)。在左圖中，AB進(jìn)行通信時(shí)，CD不能同時(shí)通信。在右圖中，AB進(jìn)行通信時(shí)，CD能同時(shí)通信。

交換機(jī)工作原理

當(dāng)交換機(jī)從某一端口收到一個(gè)以太網(wǎng)幀后，將立即在其內(nèi)存中的地址表（端口號－MAC地址對照表）進(jìn)行查找，以確認(rèn)該目的MAC的網(wǎng)卡連接在哪一個(gè)接口上，然后將該幀轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的接口，如果在地址表中沒有找到該MAC地址，交換機(jī)就將數(shù)據(jù)包廣播到除源端口外的所有端口，擁有該MAC地址的網(wǎng)卡在接收到該廣播幀后，將立即做出應(yīng)答，交換機(jī)就將該網(wǎng)卡的MAC