首页智能硬件 ›   2、路由器能连接不同类型的网络,交换式局域网的体系结构

  2、路由器能连接不同类型的网络,交换式局域网的体系结构

把交换式局域网分割成多个广播域

=====================================================================

共享介质局域网面临的难题和交换式以太网的出现

 

前面我们介绍的这些共享介质局域网(FDDI,令牌环网,以太网)在发展的过程中遇到了一些共同的难题:

 

它们所使用的介质访问控制方法(如CSMS/CD,令牌环技术),
是用来保证每个节点都能公平地使用公共传输介质的,所以随着局域网规模不断扩大,一个局域网里的节点不断增加——

  • 每个节点能分到的平均带宽越来越少(在一个10Mbps的局域网中有N个节点,那么每个节点能分到的平均带宽为10Mbps
    / N)
  • 冲突和重发大量发生,网络效率急剧下降,网络传输时延也将会增长

 

为此,
人们发展出了交换式局域网

 

三、交换机:基于MAC(网卡的硬件地址)识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,能过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接同源地址到达目的地址。

也就是交换机比起集线器来说更加智能,可能识别出MAC地址,也可以区分不同的子网。但是它毕竟工作在数据链路层不会具有高层的IP地址方面的功能。

IPX 寻址

  1.IP数据报的转发,包括数据报的寻径和传送;

局域网的分类

局域网可以分成两大类:
共享介质局域网(Shared LAN)和交换式局域网(Switched LAN)

这两大类还可以进一步细分:

共享介质局域网
以太网, 令牌环网和FDDI

交换式局域网
交换以太网,ATM局域网和在此基础上发展起来的虚拟局域网

 

图片 1

 图片 2

 

 

集线器最大的特点就是采用共享型模式,就是指在有一个端口在向另一个端口发送数据时,其他端口就处于“等待”状态。为什么会“等待”呢?举个例子来说,其实在单位时间内A向B发送数据包时,A是发送给B、C、D三个端口的(该现象即紧接下文介绍的IP广播),但是只有B接收,其他的端口在第一单位时间判断不是自己需要的数据后将不会再去接收A发送来的数据。直到A再次发送IP广播,在A再次发送IP广播之前的单位时间内,C,D是闲置的,或者CD之间可以传输数据。如图1,我们可以理解为集线器内部只有一条通道(即公共通道),然后在公共通道下方就连接着所有端口。

(3)非双工传输,网络通信效率低。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信,而不能像交换机那样进行双向双工传输,网络执行效率低,不能满足较大型网络通信需求。

下面的论述将会对这些问题给出合理的解答。

二、交换机和路由器

决定局域网性能的因素

决定局域网性能的主要有三个因素:
传输介质, 拓扑结构, 介质访问控制方法

1. 
传输介质

常用的传输介质包括双绞线,同轴电缆和光纤等,
此外,还有用于建筑物间通信的无线传输。传输介质的特性将影响网络数据通信的质量。

2.
拓扑结构

常用的局域网拓扑结构有星型结构,总线型结构,环型结构,树型结构和混合型结构

3.
介质访问控制方法

介质访问控制方法是局域网最重要的一项基本技术,因为它对局域网体系结构,工作过程和网络性能产生了决定性影响。常用的介质访问控制方法包括:
CSMA/CD, 和令牌环

 

这应该是最简单的一个名词了,也可以理解为Hub的工作频率,比如工作频率为33MHz的Hub,那么在单位时间内Hub能做什么事呢?上面在解释共享型的时候已经举了个例子,但是有一点在这需要解释的是,比如我们有的时候会看到A在向B发送数据的“同时”,C也在向D传送数据,这看起来似乎有点矛盾,也确实是这样,那为什么会看起来2者同时在进行呢?因为A在第一个单位时间内发送数据给B的时候,由于广播的原因,B、C、D在第一个单位时间内会同时接受广播,但是C,D会从第2个单位时间开始拒绝接收A发来的数据,因为C和D已经判断出这些数据不是他们需要的数据。而且在第2个单位时间的时候C也发送一个数据广播,A,B,D都接受,但是只有D会接收这些数据。这些操作只用2到3个单位时间,但是我们却很难察觉到,感觉上就是在同时“进行”一样。

1)协议网关:顾名思义,此类网关的主要功能是在不同协议的网络之间的协议转换。网络发展至今,通用的已经有好几种如:802.3
(Ethernet)、IrDa(Infrared Data
Association,红外线数据联盟)、WAN(Wide Area
Networks,广域网)和802.5(令牌环)、X2.5,802.11a、802.11b、802.11g、WPA等,不同的网络,具有不同的数据封装格式,不同的数据分组大小,不同的传输率。然而,这些网络之间相互进行数据共享、交流却是必不可免的。为消除不同网络之间的差异,使得数据能顺利进行交流,我们需要一个专门的翻译人员,也就是协议网关。靠他使的一个网络能理解其他的网络,也是靠他来使得不同的网络连接起来成为一个巨大的因特网。

当然,路由器完成的功能不止这些。当将局域网连接到广域网上时,路由器承担了许多协议的转换工作,如从局域网的协议到针对专用线路或电话线路连接的点到点协议,或者帧中继。但这些功能因所连接的广域网的不同而有所差异,这里我们只关心在交换式局域网中的情形,因此,我们的焦点就放在上述四个基本功能上。

4、网关是3层及3层以上的概念,是个笼统的概念,比如路由器、防火墙等都可以叫做网关,他是某一网络的出口的意思。

交换表的工作过程

举个例子:

 

假定具有目的地址DD-DD-DD-DD-DD-DD的帧从交换机接口X到达,
交换机用MAC地址DD-DD-DD-DD-DD-DD索引它的表,
可能存在的三种情况如下:

1.
表中有一个表项将DD-DD-DD-DD-DD-DD和接口Y (Y ≠ X)相连起来,
在这种情况下, 交换机将该帧发送到和Y接口相连的节点 ,执行转发功能

2. 
表中有一个表项将DD-DD-DD-DD-DD-DD和接口X相连起来(刚好该帧就是从接口X到达的,没有转发必要),
该交换机通过丢弃该帧执行过滤功能

3.
如果表中没有针对DD-DD-DD-DD-DD-DD的表项。 在这种情况下,
交换机向和交换机相连的所有节点广播该帧。

 

举个例子来说:在网内时,当客户端A发送数据包给客户端B时,集线器便将来自A的数据包群发给每一个端口,此时B就处于接收状态,其它端口则处于拒绝状态;在网外也如此,当客户端A发送域名“www.163.com”时,通过集线器,然后经过DNS域名解析把IP地址(202.108.36.172)发回给集线器。此时,集线器便群发给所有接入的端口,需要此地址的机器便处于接收状态(客户端A处于接收状态),不需要则处于拒绝状态。

  所以说,只有设置好网关的IP地址,TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。
那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢?网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址,具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器(实质上
相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)。
大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层--应用层。

在开始讨论在局域网中交换和路由选择各自的作用之前,首先应该明白这两种技术的差别。局域网交换机有点像网桥,通常它们互连同种类型的局域网段,如都是以太网段或都是令牌环网段的情形。它们在端口之间透明地传送信息,以令牌环网为例,就是用源路由选择的方法。透明交换机对端站是不可见的
,它们通过检查传送到它们端口的局域网段中的所有信息包来进行学习,从而得知各站点的位置,并根据在每个信息包中的目的网络地址把信息包送往适当的端口。这也意味着它们的运作独立于与端站之间互相通信的协议,不管是TCP/IP协议,还是Novell
IPX,NETBIOS或者IBM的SNA协议。令牌环网的源路由选择交换机与透明交换机不同之处仅在于,源路由选择交换机是根据由端站往每个信息包中插入的信息来把信息包送往相应的端口,同样这也是独立于下层网络协议的。

  传统交换机从网桥发展
而来,属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层
设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速,由于交换机只须识别帧中MAC地址,直接根据MAC地址产生选择转发端
口算法简单,便于ASIC实现,因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。
  1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由
协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。
  2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一
点,OSPF路由协议算法不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。

共享介质局域网

 

下面我将介绍三种主要的共享介质局域网: 
以太网, FDDI和令牌环网。 (其中最主要,最重要的是以太网)

 

(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域。由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况会导致通信拥护和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。

  若要使两个完全不同的网络(异构网)连接在一起,一般使用网关,在Internet中两个网络也要通过一台称为网关的计算机实现互联。这台计算机能根据用户通信目标计算机的IP地址,决定是否将用户发出的信息送出本地网络,同时,它还将外界发送给属于本地网络计算机的信息接收过来,它是一个网络与另一个网络相联的通道。为了使TCP/IP协议能够寻址,该通道被赋予一个IP地址,这个IP地址称为网关地址。
  网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.
168.1.254”,子网掩码为255.255.255.0;网络B的IP地址范围“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩
码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,因为瓷缸机工作在数据链路层,只有MAC地址和端口的对应,并没有涉及到网络层的IP地址,也没有IP路由,所以两个网络中的主机没有办法通信。不过在三层交换机中具备路由功能可以实现通信。
TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网
关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。

●提供对从属在局域网上的资源进行安全访问的机制

  3.可以完成特殊服务,如报文过滤或认证;

令牌环网

结构特性

 

这里可参考前面令牌环介质访问控制方法那一节

 

令牌环网的发展

令牌环网源自IBM开发的令牌环局域网技术,前面的FDDI其实是在令牌环网的基础上进行扩展的一个产物。
由于建设价格高居不下以及所支持的提供商逐渐减少的原因,除了IBM的环境以外始终未能得到普及,并且随着以太网的广泛使用,人们已经不再使用令牌环技术(也是被以太网踢出了历史和市场的舞台)

 

1、路由器工作在第三层上,路由器是第三层网络设备,这样说大家可能都不理解,就先说一下集线器和交换机吧。
  集线器工作在第一层(即物理层),它没有智能处理能力,对它来说,数据只是电流而已,当一个端口的电流传到集线器中时,它只是简单地将电流传送到其他端口,至于其他端口连接的计算机接收不接收这些数据,它就不管了。
  交换机工作在第二层(即数据链路层),它要比集线器智能一些,对它来说,网络上的数据就是MAC地址的集合,它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址,因此可以在任意两个端口间建立联系,但是交换机并不懂得IP地址,它只知道MAC地址。
  路由器工作在第三层(即网络层),它比交换机还要“聪明”一些,它能理解数据中的IP地址,如果它接收到一个数据包,就检查其中的IP地址,如果目标地址是本地网络的就不理会,如果是其他网络的,就将数据包转发出本地网络。
  2、路由器能连接不同类型的网络
  我们常见的集线器和交换机一般都是用于连接以太网的,但是如果将两种网络类型连接起来,比如以太网与ATM网,集线器和交换机就派不上用场了。
  路由器能够连接不同类型的局域网和广域网,如以太网、ATM网、FDDI网、令牌环网等。不同类型的网络,其传送的数据单元——帧(Frame)的格式和大小是不同的,就像公路运输是汽车为单位装载货物,而铁路运输是以车皮为单位装载货物一样,从汽车运输改为铁路运输,必须把货物从汽车上放到火车车皮上,网络中的数据也是如此,数据从一种类型的网络传输至另一种类型的网络,必须进行帧格式转换。路由器就有这种能力,而交换机和集线器就没有。
  实际上,我们所说的“互联网”,就是由各种路由器连接起来的,因为互联网上存在各种不同类型的网络,集线器和交换机根本不能胜任这个任务,所以必须由路由器来担当这个角色。
  3、路由器具有路径选择能力
  在互联网中,从一个节点到另一个节点,可能有许多路径,路由器可以选择通畅快捷的近路,会大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,这是集线器和二层交换机所根本不具备的性能。

  交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。 用于L A
N上的交换机与网桥相似,因为它们都运作在数据链路层(第2层)的M A
C子层上,都检验着所有进入的网络流量的设备地址。与网桥还有一点相似,交换机保持一张有关地址的信息表,并用该信息来决定如何过滤并转发L
A
N流量。与网桥不同,交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质的带宽。一般交换机转发延迟很小,能经济地将网络分成小的冲突网域,为每个工作站提供更高的带宽。

在交换式局域网中路由选择的作用是什么?

 
 划分子网可以缩小广播域,减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网,广播报文不能经过路由器广播出去,连接在路由器不同接口的子网属于不
同子网,子网范围由路由器物理划分。对交换机而言,每一个端口对应一个网段,由于子网由若干网段构成,通过对交换机端口的组合,可以逻辑划分子网。广播报
文只能在子网内广播,不能扩散到别的子网内,通过合理划分逻辑子网,达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合,没有物理上的相关性,因此称
虚拟子网,或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题,且虚拟网内网段与其物理位置无关,即相邻网段可以属于不同虚拟网,而相隔甚远
的两个网段可能属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信,增强了对网络内数据的访问控制。
  交换机和路由器是性能和功能的矛盾体,交换机交换速度快,但控制功能弱,路由器控制性能强,但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换,既
有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能。

CSMA/CD

CSMA/CD的全称叫载波监听多路访问/冲突检测技术(Carrier
Sense Multiple Access/Collision),
它是一种争用协议:网络中各个站采用先到先得的方式占用信道发送数据,如果多个网站同时发送帧,则会产生冲突现象。

 

下面我们把CSMA/CD分成两部分介绍:

 

1.CSMA
(载波监听多路访问)

 

在一个由多个节点共享的信道中,
一个节点在传输帧前先监听信道:

  • 如果监听到信道空闲,那么就开始传输帧
  • 如果监听到信道正忙,那么等到监听到信道空闲的的时候再传输帧

 

图片 3

 

图片 4

2.
CD(冲突检测)

 

但是仅仅CSMA技术是不够的,因为可能有一种情况:
发送帧前监听的时候,信道是空闲的,但在发送帧的过程中,
有其他节点发送的帧经过信道而发生碰撞

所以从发送数据开始到结束该节点都要做冲突检测(CD)的工作

 

  • 如果没有检测到冲突,帧的发送将正常完成
  • 如果某个节点在发送帧的过程中检测到了冲突(来自其他节点的信号能量),那么它将先后发生以下过程:

             1.
停止传输它的帧

           
 2. 发送一个48比特的阻塞(jam)信号

             3.
随机延时一段时间后进行重发, 这个阶段被称作是指数后退(exponential
backoff)
阶段

 

图片 5

 

图片 6

 

IP广播(群发):指集线器在发送数据给下层设备时,不分原数据来自何处,将所得数据发给每一个端口,如果其中有端口需要来源的数据,就会处于接收状态,而不需要的端口就处于拒绝状态。

2)应用网关:主要是针对一些专门的应用而设置的一些网关,其主要作用将某个服务的一种数据格式转化为该服务的另外一种数据格式,从而实现数据交流。这种网关常作为某个特定服务的服务器,但是又兼具网关的功能。最常见的此类服务器就是邮件服务器了。我们知道电子邮件有好几种格式,如POP3、SMTP、
FAX、X.400、MHS等,如果SMTP邮件服务器提供了POP3、SMTP、FAX、X.400等邮件的网关接口,那么我们就可以毫无顾忌地通过
SMTP邮件服务器向其他服务器发送邮件了。

对于最常用的C类IP寻址方案,在一个子网的站点数目不得超过254的限制给我们带来了诸多的不便。其他的IP寻址方案没有这样的限制。

  在第三层交换技术出现之前,几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来,他们完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作,然而,现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备,第三层交换机具有以下特征:

交换式局域网

 

【注意】
典型的交换式局域网是交换式以太网

 

相比于共享介质型局域网, 
交换式局域网是一种“非共享介质网络”
局域网中的计算机不是连接到同一条链路,
而是和交换机端口形成一对一的连接
。 交换机, 构成了交换式局域网的核心,
如下图所示:

图片 7

 

图片 8

 

 

虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。

2、骨干级路由器
  只有工作在电信等少数部门的技术人员,才能接触到骨干级路由器。互联网目前由几十个骨干网构成,每个骨干网服务几千个小网络,骨干级路由器实现企业级
网络的互联。对它的要求是速度和可靠性,而价格则处于次要地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术,如热备份、双电源、双数据通路等来获得。这些
技术对所有骨干路由器来说是必须的。
  骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的,它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。

 
 在地区网中,路由器的主要作用是网络连接和路由选择,即连接下层各个基层网络单位--园区网,同时负责下层网络之间的数据转发。
  在园区网内部,路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网(LAN),其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大,局
域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中,处个子网在逻辑上独立,而路由器就是唯一能够分隔它们的设备,它负责子网间的报文转
发和广播隔离,在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。

FDDI

(采用令牌环的介质访问控制方法)

FDDI全称是光纤分布式数据接口(Fiber
Distributed Data Interface,FDDI)
是一个使用光纤的介质的高性能局域网,
它的传输速率是100Mbps,网络覆盖的最大距离可达200KM。

 

FDDI的结构特点

 

FDDI的最大特点是它的双环结构:
一个环顺时针发送信号,另一个环逆时针发送信号,分别被称为主环(Primary
Ring)和副环(Secondary Ring),
主环用于传输数据,副环作为备份,这样的设计使得FDDI具有一定程度的容错能力

  • 当一个环发生故障,则使用另一个环代替
  • 如果两个环在一个点发生断路,则两个环连成一个单环

 图片 9

 

 

图片 10

FDDI的发展

 

由于FDDI具有高速/技术成熟/双环结构的特点,所以曾经在主干网上或计算机间的高速连接上广泛地使用了FDDI,但随着以太网的快速发展(快速以太网的出现)以及相比之下价格高昂的问题,FDDI就逐渐淡出了应用领域
(被以太网踢出了历史和市场的舞台)

 

最初的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层(第二层),而路由器一开始设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。

   在这里我们先了解一下网络的划分:网络的划分类型一般是我们下面常见的几种:

大型局域网总是由多个局域网通过多种网络互连设备,如网桥、路由器或交换机等连接而成的。由于对局域网带宽不断增长的要求必须在以太网或令牌环网固定的10Mbps或16Mbps的带宽限制下,所以在一个典型的局域网设计中不同局域网段的数目正迅速性地增长着。但是这种趋势会持续多久呢?是否有可能局域网中不再需要路由器呢?毫无疑问,广域网中互连的交换式局域网之间需要路由器提供物理连接和协议的转换。但当我们寻求对下列问题的答案时,分歧就产生了:

     1.转发基于第三层地址的业务流;

介质访问控制方法

 

 

3)安全网关:最常用的安全网关就是包过滤器,实际上就是对数据包的原地址,目的地址和端口号,网络协议进行授权。通过对这些信息的过滤处理,让有许可权的数据包传输通过网关,而对那些没有许可权的数据包进行拦截甚至丢弃。这跟软件防火墙有一定意义上的雷同之处,但是与软件防火墙相比较安全网关数据处理量大,
处理速度快,可以很好地对整个本地网络进行保护而不对整个网络造成瓶颈。

网络设计的目标

集线器:
集线器的基本功能是信息分发,它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成,一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。

交换机表的组成

交换机表包含三部分内容:

 

1.
节点的MAC地址

2.
节点连接的交换机接口

3.
用于节点的表项放置在表中的时间

(1)工作层次不同

广域网:一种覆盖范围在数十千米以上的,跨越大的地域性的计算机网络

广播通信流

再补充楼上的

交换式局域网带来的好处

(相比于共享介质型局域网,)

 

1.
解决平均带宽问题把“共享”变成“独享”, 
不用担心用户增多造成的每个节点平均带宽减少的问题

2.
消除碰撞 : 在使用交换机构建的局域网中,
没有因碰撞而浪费的带宽

3.
灵活的接口速度
在共享介质型局域网中,不能在同一个局域网中连接不同速率的站点(如10Base-5仅能够连接10Mbps的站点)
而在交换式局域网中,
由于每个站点都独享介质,在交换机上可以配置10Mbps,100Mbps的自适应的端口,
用于连接不同速率的站点,接口速度有很大的灵活性

4.
能够互联不同标准的局域网:如在一台交换机上能集成以太网,FDDI和ATM

5.
能实现全双工通信

 

共享介质型局域网只能实现半双工通信
同一时刻只能发送数据或接受数据

 

图片 11

 

图片 12

交换式局域网实现了全双工通信
能同时发送数据和接收数据

图片 13

 

 

图片 14

交换机和路由器之间有什么区别?

(1)工作层次不同
  最初的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层(第二
层),而路由器一开始设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的
第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。

网络的现实: 多种协议的局域网

   五、结论

参考书籍

《计算机网络-自顶向下》      
作者 James F. Kurose

《计算机网络技术基础教程》
作者  刘四清, 龚建萍 (教科书)

《图解TCP/IP》                    
作者  竹下隆史,荒井透, 刘田幸雄

路由器有三个特征:工作在网络层上、能够连接不同类型的网络、能够选择数据传的路径。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部MAC地址表中。

路由器能很好地解决广播风暴问题。
客户机发出用来寻找服务器的广播包在路由器处被截获。由路由器进行向前转发。因此路由器提供了一类针对广播包的防火墙。从而抑制了可能引发广播风暴的连锁反应。对广播风暴的恐惧,造成了局域网设计时常常以路由器为中心。后面我们将说明以路由器为中心的网络结构。

  1.物理层(即常说的第一层、层L1)中继系统,即转发器(repeater)。

交换机的自学习(self-learning)

交换机具有强大的自学习功能:
它的交换表能够自动地,动态的建立,
即不需要来自网络管理员或者配置协议的任何干预。

 

实现方式具体如下:

  1. 交换表初始为空
  2. 对于在某接口接收到的每个入帧,该交换机在其表中存储:
    <1>该帧源地址字段中的MAC地址(是源地址不是目的地址!) 
    <2>该帧到达的接口    <3> 当前时间
  3. 在经过一段时间(称为老化期
    aging
    time)后,交换机如果没有接收到以该地址作为源地址的帧,就在表中删除这个地址。
    以这种方式,如果一台PC被另外一台PC替代,
    原来的PC的MAC地址将会从该交换机表中被删除掉

          

例如:

假设在9:
39 分,源地址为01-12-23-34-45-56的一个帧从接口2到达。
假设这个地址不在交换机表中,交换机将在它的表中增加一个新选项:

图片 15

 

图片 16

 

/**

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。

实际上,没有真正的网络在一个子网中包含有65000个站点,更不要说1600万个站点了。为了更好地利用已经分配的IP地址空间。通常再为它配置一个子网屏蔽码。对于一个A类地址而言,IP地址中的网络标识号通常位于IP地址的头8位,而对B类地址,网络标识号占用了头16位。但如果我们在附加6个位给网络标识号的话,则我们就有效地把一个B类地址分割成了62个更小的子网,每个子网中最多可有1022个站点。

  4.网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)兼有网桥和路由器的功能。

局域网的定义

局域网(Local
Area NetWork,
LAN)是将较小的地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。

 

(2)数据转发所依据的对象不同

路由器的种类:
1、接入路由器
  接入路由器是指将局域网用户接入到广域网中的路由器设备,我们局域网用户接触最多的就是接入路由器了。只要有互联网的地方,就会有路由器。如果你通过局域网共享线路上网,就一定会使用路由器。
 我是通过代理服务器上网的,不用路由器不也能接入互联网吗?其实代理服务器也是一种路由器,一台计算机加上网卡,再加上ISDN
(或Modem或ADSL),再安装上代理服务器软件,事实上就已经构成了路由器,只不过代理服务器是用软件实现路由功能,而路由器是用硬件实现路由功能,结构不同,但是功能却是相同的。
  2、企业级路由器
  企业级的路由器是用于连接大型企业内成千上万的计算机,普通的局域网用户就接触不到了。与接入路由器相比,企业级路由器支持的网络协议多、速度快,要
处理各种局域网类型,支持多种协议,包括IP、IPX和Vine,还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略以及VLAN(虚拟局域网)。

转载本站文章请注明出处:金莎娱乐官网最全网站 http://www.djliuxue.com/?p=1177

上一篇:

下一篇:

相关文章