怎么理解橋接、交換和路由知識介紹
怎么理解橋接、交換和路由知識介紹
交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。交換機中三個重要概念是橋接、交換和路由。今天我就帶大家來了解什么是橋接、交換和路由，并且對于三者之間的區(qū)別及應用場景做個詳細的介紹
一、什么是橋接
橋接工作在OSI網(wǎng)絡參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，是一種以MAC地址來作為判斷依據(jù)來將網(wǎng)絡劃分成兩個不同物理段的技術，其被廣泛應用于早期的計算機網(wǎng)絡當中。
我們都知道，以太網(wǎng)是一種共享網(wǎng)絡傳輸介質的技術,在這種技術下，如果一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，在同一物理網(wǎng)絡介質上的計算機都需要接收，在接收后分析目的MAC地址，如果是屬于目的MAC地址和自己的MAC地址相同便進行封裝提供給網(wǎng)絡層，如果目的MAC地址不是自己的MAC地址，那么就丟棄數(shù)據(jù)包。
橋接的工作機制是將物理網(wǎng)絡段(也就是常說的沖突域)進行分隔，根據(jù)MAC地址來判斷連接兩個物理網(wǎng)段的計算機的數(shù)據(jù)包發(fā)送。
下面，我們舉個例子來為各位網(wǎng)友講解：在下圖中的網(wǎng)絡結構中，有兩臺集線器分別連接多臺計算機，我們分別將A集線器和B集線器定為A沖突域和B沖突域。在這樣的網(wǎng)絡環(huán)境中，如果計算機A向計算機C發(fā)送數(shù)據(jù)包時，集線器A會將數(shù)據(jù)包在整個網(wǎng)絡中的全部計算機(包括集線器B)發(fā)送一遍，而不管這些數(shù)據(jù)包是不是需要發(fā)送到另一臺區(qū)域B。
我們再將集線器A和集線器B分別連接到網(wǎng)橋的兩個端口上，如果計算機A再向計算機C發(fā)送數(shù)據(jù)包時會遇到什么樣的情況呢?這時集線器A也是同樣會將數(shù)據(jù)包在全網(wǎng)發(fā)送，當?shù)竭_網(wǎng)橋后，網(wǎng)橋會進行數(shù)據(jù)包目的MAC地址的分析，然后對比自己學習到的MAC地址表，如果這個表中沒有此MAC地址，網(wǎng)橋便會在兩個網(wǎng)段上的發(fā)送數(shù)據(jù)包，同時會將計算機A的MAC地址記錄在自己的表當中。
經(jīng)過多次這樣的記錄，網(wǎng)橋會將所有的MAC地址記錄，并劃分為兩個段。這時計算機A再次發(fā)送數(shù)據(jù)包給B的時候，因為這兩臺計算機同處在一個物理段位上，數(shù)據(jù)包到達網(wǎng)橋時，網(wǎng)橋會將目的MAC地址和自己的表進行對比，并且判斷計算機A和計算機B在同一個段位上，便不會轉發(fā)到區(qū)域B當中，而如果不在同一個物理段當中，網(wǎng)橋便會允許數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)橋。
通過以上的例子我們了解到，網(wǎng)橋實際上是一種控制沖突域流量的設備。網(wǎng)橋現(xiàn)在基本上已經(jīng)很少用到了，除了隔離沖突域以外，網(wǎng)橋還可以實現(xiàn)不同O類型網(wǎng)絡的連接(令牌環(huán)網(wǎng)和以太網(wǎng)之間的連接)和網(wǎng)絡的擴展(IEEE的5.4.3連接規(guī)則)等等功能。
二、什么是交換
交換同樣工作在OSI網(wǎng)絡參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，也是一種以MAC地址來作為判斷依據(jù)來將網(wǎng)絡劃分成兩個不同段的技術，不同的是交換將物理網(wǎng)段劃分到每一個端口當中，簡單的理解就是一種多端口的網(wǎng)橋，它實際上是一種橋接技術的延伸。
在前面的了解當中，我們已經(jīng)知道橋接是連接兩個不同的物理網(wǎng)段(沖突域)的技術，交換是連接多個物理網(wǎng)段技術，典型的交換機通常都有多個端口，每個端口實際上就是一個網(wǎng)橋，當連接到交換機端口的計算機要發(fā)送數(shù)據(jù)包時，所有的端口都會判斷這個數(shù)據(jù)包是否是發(fā)給自己的，如果不是就將其丟棄，這樣就將沖突域的概念擴展到每個交換機端口上。
我們還是舉例為大家說明，在下面的圖中，我們可以看到計算機A、B分別連接到交換機的不同端口當中，當計算機A向B發(fā)送數(shù)據(jù)包時，假設這時A端口并沒有學習到B端口的MAC地址，這時，A端口便會使用廣播將數(shù)據(jù)包發(fā)送到除A端口以外的所有端口(廣播域)，當其他計算機接收到數(shù)據(jù)包后會與自己的MAC地址進行對比，然后簡單的丟棄數(shù)據(jù)包;當B接收到數(shù)據(jù)包后，通過對比后接收數(shù)據(jù)包，并且記錄源地址。通過反復這樣的學習，交換機會構建一個基于所有端口的轉發(fā)數(shù)據(jù)庫，存儲在交換機的內容可尋址存儲器當中(CAM)。
在交換機學習到所有端口的信息后，計算機A再次發(fā)送數(shù)據(jù)包給B時，就不再廣播地址，而是直接發(fā)送到轉發(fā)數(shù)據(jù)庫中所對應的B端口。通過這樣的學習，在交換機上實現(xiàn)了微分段，每個連接到交換機端口的計算機都可以獨享帶寬。
三、什么是路由
路由工作在OSI參考模型的第三層網(wǎng)絡層當中，它是基于第三層的IP地址信息來作為判斷依據(jù)來將網(wǎng)絡劃分成不同段(IP子網(wǎng))的技術，與橋接和交換不同，路由劃分的是獨立的邏輯網(wǎng)段，每個所連接的網(wǎng)段都具有獨立的網(wǎng)絡IP地址信息，而不是以MAC地址作為判斷路徑的依據(jù)，這樣路由便有隔離廣播的能力;而交換和橋接是劃分物理網(wǎng)段，它們僅僅是將物理傳輸介質進行分段處理。同時路由具備路徑選擇的功能，會根據(jù)不同的目的IP地址來分析到達目的地最合適的路徑。
在下圖中，我們看到路由器所連接了三臺交換機，這三臺交換機分別被劃分為三個不同的子網(wǎng)地址段：192.168.0.0、192.168.1.0、192.168.3.0。當計算機A向B發(fā)送數(shù)據(jù)包時，在不知道到達B的路徑時，交換機A會將數(shù)據(jù)包在自己所在的段上全網(wǎng)廣播，當?shù)竭_路由器中，路由器便不會再廣播這個數(shù)據(jù)包，它根據(jù)路由協(xié)議的規(guī)則來判斷到達B應該選擇將其轉發(fā)到那個段上，這時便會將數(shù)據(jù)包轉發(fā)到對應的IP地址段當中，而不廣播到不需要這個數(shù)據(jù)包的C網(wǎng)段當中。如果路由器中沒有規(guī)則定義到達目的IP地址的路徑時，它會直接丟棄這個數(shù)據(jù)包。
路由器主要有路徑選擇和數(shù)據(jù)轉發(fā)兩個基本功能，但在很多場景下，路由器一般都承擔著網(wǎng)關的角色。在國內，我們通常都是采用PPPOE撥號或者靜態(tài)路由兩種方式實現(xiàn)局域網(wǎng)共享上網(wǎng)。這時，路由器主要的功能是實現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的協(xié)議轉換，這同樣也是網(wǎng)關的主要用途。
四、三者之間的區(qū)別
1、位于參考模型的層數(shù)不同
在開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型當中，網(wǎng)橋和交換機都是位于參考模型的第二層-數(shù)據(jù)鏈路層，而路由器則位于更高一層-網(wǎng)絡層。
2、基于的路徑判斷條件不同
由于位于OSI參考模型的層數(shù)不同，所以使交換機、網(wǎng)關這兩種設備判斷路徑的條件也不相同，網(wǎng)橋和交換機是根據(jù)端口的MAC地址來判斷數(shù)據(jù)包轉發(fā)，而路由器則使用IP地址來進行判斷。
3、控制廣播的能力不同
網(wǎng)橋和交換機(三層交換機或支持VLAN功能的除外)這兩種設備是無法控制網(wǎng)絡的廣播，如果有廣播數(shù)據(jù)包，就會向所有的端口轉發(fā)，所以在大的網(wǎng)絡環(huán)境當中，必須得要有路由器來控制網(wǎng)絡廣播。
4、智能化程度不同
在判斷數(shù)據(jù)的時候，網(wǎng)橋只能判斷是否在同一個物理網(wǎng)段，交換機則可以判斷數(shù)據(jù)包是屬于那個端口，但是這兩種設備都沒有選擇最優(yōu)路徑的能力，而路由器基于IP地址判斷路徑，所以會根據(jù)IP地址信息來判斷到達目的地的最優(yōu)路徑。
五、三者的不同應用場景及未來發(fā)展
在現(xiàn)實的應用環(huán)境當中，網(wǎng)橋已經(jīng)基本上不會被使用了，在中小型的局域網(wǎng)當中，最常用到的組網(wǎng)設備便是交換機，是否選擇路由器會根據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)模和功能來決定，在大型網(wǎng)絡中，路由器是必須的，用來控制廣播，但是由于技術的不斷延伸，交換機也被集成了基于IP地址判斷路徑及控制廣播的功能，所以，路由器現(xiàn)在逐步在被可路由式交換機所取代。
前面提到，路由器在很多場景下都是被用過網(wǎng)關，所以，隨著寬帶技術的迅速發(fā)展，在最末一公里，一種新興的設備-寬帶路由器將會逐步取代傳統(tǒng)路由器來實現(xiàn)網(wǎng)絡的接入功能。
相信通過上面的介紹，大家對于網(wǎng)橋、交換、路由及網(wǎng)關的功能有了更清
補充：交換機基本使用方法
作為基本核心交換機使用，連接多個有線設備使用：網(wǎng)絡結構如下圖，基本連接參考上面的【方法/步驟1：基本連接方式 】
作為網(wǎng)絡隔離使用：對于一些功能好的交換機，可以通過模式選擇開關選擇網(wǎng)絡隔離模式，實現(xiàn)網(wǎng)絡隔離的作用，可以只允許普通端口和UPlink端口通訊，普通端口之間是相互隔離不可以通訊的
除了作為核心交換機(中心交換機)使用，還可以作為擴展交換機(接入交換機)來擴展網(wǎng)絡
放在路由器上方，擴展網(wǎng)絡供應商的網(wǎng)絡線路(用于一條線路多個IP的網(wǎng)絡)，連接之后不同的路由器用不同的IP連接至公網(wǎng)
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電源故障：
由于外部供電不穩(wěn)定，或者電源線路老化或者雷擊等原因導致電源損壞或者風扇停止，從而不能正常工作。
由于電源緣故而導致機內其他部件損壞的事情也經(jīng)常發(fā)生。
如果面板上的POWER指示燈是綠色的，就表示是正常的;如果該指示燈滅了，則說明交換機沒有正常供電。
這類問題很容易發(fā)現(xiàn)，也很容易解決，同時也是最容易預防的。
針對這類故障，首先應該做好外部電源的供應工作，一般通過引入獨立的電力線來提供獨立的電源，并添加穩(wěn)壓器來避免瞬間高壓或低壓現(xiàn)象。
如果條件允許，可以添加UPS(不間斷電源)來保證交換機的正常供電，有的UPS提供穩(wěn)壓功能，而有的沒有，選擇時要注意。
在機房內設置專業(yè)的避雷措施，來避免雷電對交換機的傷害?，F(xiàn)在有很多做避雷工程的專業(yè)公司，實施網(wǎng)絡布線時可以考慮。
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