網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是干什么用的
路由器(Router)是一種負(fù)責(zé)尋徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它在互連網(wǎng)絡(luò)中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡(luò)路徑提供給用戶通信。接下來是小編為大家收集的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的介紹，希望能幫到大家。
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的介紹
1.路由器(Router)是一種負(fù)責(zé)尋徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它在互連網(wǎng)絡(luò)中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡(luò)路徑提供給用戶通信。路由器用于連接多個(gè)邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數(shù)據(jù)傳輸選擇路徑，路由表包含網(wǎng)絡(luò)地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數(shù)據(jù)包從當(dāng)前位置到目的地址的正確路徑。路由器使用最少時(shí)間算法或最優(yōu)路徑算法來調(diào)整信息傳遞的路徑，如果某一網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。路由器可進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，成為不同協(xié)議之間網(wǎng)絡(luò)互連的必要設(shè)備。
路由器使用尋徑協(xié)議來獲得網(wǎng)絡(luò)信息，采用基于“尋徑矩陣”的尋徑算法和準(zhǔn)則來選擇最優(yōu)路徑。按照OSI參考模型，路由器是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)。路由器分為單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器。
Internet由各種各樣的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，路由器是其中非常重要的組成部分，整個(gè)Internet上的路由器不計(jì)其數(shù)。Intranet要并入Internet，兼作Internet服務(wù)，路由器是必不可少的組件，并且路由器的配置也比較復(fù)雜。
(一)路由器的尋址和路由選擇
在互連網(wǎng)上交換信息的一個(gè)基本要求是每個(gè)站都具有可達(dá)的唯一地址。像郵政編址類似，互連網(wǎng)地址也由幾部分組成。在互連網(wǎng)上，通常要求使用網(wǎng)絡(luò)地址、主機(jī)地址和計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用。
規(guī)定了地址之后，接下來便是如何選擇路徑到達(dá)報(bào)文的終點(diǎn)。路由選擇涉及規(guī)定路由選擇參數(shù)以及如何獲得這些參數(shù)。
在互連網(wǎng)中使用的地址是32位的IP地址，該地址由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)組成。IP地址分為下述3類：
A類地址使用7位來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，24位用來規(guī)定網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī);
B類地址使用14位來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，16位用來標(biāo)識(shí)主機(jī);
C類地址使用21位來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，8位用來標(biāo)識(shí)主機(jī)。
路由器在選擇路徑時(shí)常用的算法有兩種：一是距離向量;二是鏈路狀態(tài)。前一種由路由選擇信息協(xié)議(RIP)使用，后一種由開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)使用。
現(xiàn)舉例來說明路由器如何工作。假設(shè)由一個(gè)路由器連接了三個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)地址(掩碼)分別為1000、2000 和 3000，相互通信的兩個(gè)站的地址分別是1400和2034。
假定編址為1400的站向2034發(fā)送報(bào)文。信源站首先將其網(wǎng)絡(luò)地址掩碼(1000)與終點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址掩碼進(jìn)行比較，因?yàn)閮烧卟煌凑菊J(rèn)識(shí)到報(bào)文接收者不在同一LAN上， 不能直接發(fā)送到接收者。于是該源站便從其路由選擇表中把它所連接的路由器1的地址和該報(bào)文置于一個(gè)信封內(nèi)，并將信封發(fā)給路由器1。
路由器1收到報(bào)文，丟掉信封，觀察報(bào)文的終點(diǎn)地址，將其與它具有的3個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址掩碼(1000，2000 和 3000)比較。由于與2000相同， 路由器便將報(bào)文直接發(fā)送給接收者。當(dāng)然，這個(gè)例子是互連網(wǎng)絡(luò)中最簡(jiǎn)單的一種，但基本原理是一樣的。
(二)路由器與網(wǎng)橋的差別
路由器在網(wǎng)絡(luò)層提供連接服務(wù)，用路由器連接的網(wǎng)絡(luò)可以使用在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層完全不同的協(xié)議。由于路由器操作的OSI層次比網(wǎng)橋高，所以，路由器提供的服務(wù)更為完善。路由器可根據(jù)傳輸費(fèi)用、轉(zhuǎn)接時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)擁塞或信源和終點(diǎn)間的距離來選擇最佳路徑。路由器的服務(wù)通常要由端用戶設(shè)備明確地請(qǐng)求，它處理的僅僅是由其它端用戶設(shè)備要求尋址的報(bào)文。
路由器與網(wǎng)橋的另一個(gè)重要差別是，路由器了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，維持互連網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，了解網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，因而可使用最有效的路徑發(fā)送包。
網(wǎng)橋和路由器之間功能上的差別經(jīng)常很模糊。由于網(wǎng)橋變得越來越復(fù)雜，它們現(xiàn)在能處理一些以前由路由器處理的日常雜務(wù)，這樣使很多路由器失了業(yè)。執(zhí)行路由功能的網(wǎng)橋有時(shí)也稱為網(wǎng)橋路由器(brouters)。
2.交換機(jī)的英文名稱之為“Switch”，它是集線器的升級(jí)換代產(chǎn)品，從外觀上來看的話，它與集線器基本上沒有多大區(qū)別，都是帶有多個(gè)端口的長(zhǎng)方形盒狀體。交換機(jī)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。廣義的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。
“交換”和“交換機(jī)”最早起源于電話通訊系統(tǒng)(PSTN)。我們以前經(jīng)常在電影或電視中看到一些老的影片時(shí)常看到有人在電話機(jī)旁狂搖幾下(注意不是撥號(hào))，然后就說：跟我接XXX，話務(wù)接線員接到要求后就會(huì)把相應(yīng)端線頭插在要接端子上，即可通話。其實(shí)這就是最原始的電話交換機(jī)系統(tǒng)，只不過它是一種人工電話交換系統(tǒng)，不是自動(dòng)的，也不是我們今天要談的計(jì)算機(jī)交換機(jī)，但是我們現(xiàn)在要講的計(jì)算機(jī)交換機(jī)也就是在這個(gè)電話交換機(jī)技術(shù)上發(fā)展而來。
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出是相對(duì)于共享工作模式的改進(jìn)。我們知道集線器(HUB)是一種共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而且HUB本身不能識(shí)別目的地址，是采用廣播方式向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送。即當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)模瑢?duì)網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送同一信息，然后再由每一臺(tái)終端通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。在這種方式下我們知道很容易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，因?yàn)槠鋵?shí)接收數(shù)據(jù)的一般來說只有一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，而現(xiàn)在對(duì)所有節(jié)點(diǎn)都發(fā)送，那么絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)流量是無效的，這樣就造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率相當(dāng)?shù)?。另一方面由于所發(fā)送的數(shù)據(jù)包每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能偵聽到，那顯然就不會(huì)很安全了，容易出現(xiàn)一些不安全因素。
交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上。控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的MAC地址(網(wǎng)卡的硬件地址)對(duì)照表以確定目的MAC的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)迅速包傳送到目的節(jié)點(diǎn)，而不是所有節(jié)點(diǎn)，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高，不會(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，只是對(duì)目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)堵塞;另一個(gè)方面數(shù)據(jù)傳輸安全，因?yàn)樗皇菍?duì)所有節(jié)點(diǎn)都同時(shí)發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)其它節(jié)點(diǎn)很難偵聽到所發(fā)送的信息。這也是交換機(jī)為什么會(huì)很快取代集線器的重要原因之一。
交換機(jī)還有一個(gè)重要特點(diǎn)就是它不是像集線器一樣每個(gè)端口共享帶寬，它的每一端口都是獨(dú)享交換機(jī)的一部分總帶寬，這樣在速率上對(duì)于每個(gè)端口來說有了根本的保障。另外，使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對(duì)照地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)，這就是后面將要介紹的VLAN(虛擬局域網(wǎng))。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯(cuò)包的出現(xiàn)，避免共享沖突。這樣交換機(jī)就可以在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸，每一節(jié)點(diǎn)都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有固定的一部分帶寬，無須同其他設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用。如當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)B可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個(gè)傳輸都享有帶寬，都有著自己的虛擬連接。打個(gè)比方就是，如果現(xiàn)在使用的是10Mbps 8端口以太網(wǎng)交換機(jī)，因每個(gè)端口都可以同時(shí)工作，所以在數(shù)據(jù)流量較大時(shí)，那它的總流量可達(dá)到8*10Mbps=80Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時(shí)，因?yàn)樗菍儆诠蚕韼捠降?，所以同一時(shí)刻只能允許一個(gè)端口進(jìn)行通信，那數(shù)據(jù)流量再忙HUB的總流通量也不會(huì)超出10Mbps。如果是16端口、24端口的更是明顯了!
交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機(jī)還具備了一些新的功能，如對(duì)VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對(duì)鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有路由和防火墻的功能。
交換機(jī)除了能夠連接同種類型的網(wǎng)絡(luò)之外，還可以在不同類型的網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng))之間起到互連作用。如今許多交換機(jī)都能夠提供支持快速以太網(wǎng)或FDDI等的高速連接端口，用于連接網(wǎng)絡(luò)中的其它交換機(jī)或者為帶寬占用量大的關(guān)鍵服務(wù)器提供附加帶寬。
一般來說，交換機(jī)的每個(gè)端口都用來連接一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，但是有時(shí)為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)直接連接到交換機(jī)的端口上。這樣，網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)器和重要用戶就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。
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