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交換機(jī)是2層設(shè)備,應(yīng)用在交換式的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。它是根據(jù)數(shù)據(jù)幀上的硬件地址,來實(shí)現(xiàn)地址學(xué)習(xí)和幀轉(zhuǎn)發(fā)的功能。交換機(jī)有六大工作原理,今天跟著小編詳細(xì)了解一下交換機(jī)的一、二大工作原理:
1、基于源MAC地址的學(xué)習(xí)
交換機(jī)是接收'幀'和轉(zhuǎn)發(fā)“幀”的,而上層的IP包經(jīng)過2層的封裝之后形成幀。幀結(jié)構(gòu)中有目的MAC地址和源MAC地址。目的MAC地址就是該幀要去往的主機(jī)的硬件地址,而源MAC地址就是封裝該幀的設(shè)備的地址。由于初始的時(shí)候,交換機(jī)根本不知道對(duì)應(yīng)的目的MAC地址要從哪個(gè)接口發(fā)出去,就只好向其他接口泛洪,但是每次都這樣并不合適,會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)的帶寬。所以,在每次收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)候,交換機(jī)都會(huì)記錄下收到該幀的接口和該幀中的源MAC地址,并將其對(duì)應(yīng)起來。這樣,交換機(jī)就知道哪個(gè)接口是對(duì)應(yīng)哪個(gè)MAC地址的了,交換機(jī)使用方法,從而形成了MAC地址表。經(jīng)過一段時(shí)間,MAC地址表就會(huì)穩(wěn)定下來,那么到時(shí)候,收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)候,看下幀中的目的MAC地址,再查找MAC地址表,就知道從哪個(gè)接口發(fā)送出去了。

2、基于目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)
就像上面所說的,得到了MAC地址表之后,交換機(jī)批發(fā),收到一個(gè)幀,就查看目的MAC地址,再查找MAC地址表中該地址對(duì)應(yīng)的接口,轉(zhuǎn)發(fā)出去就行了。
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交換機(jī)和路由器的區(qū)別:
傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來,屬于OSI第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)MAC地址尋址,通過站表選擇路由,站表的建立和維護(hù)由 CISCO思科交換機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。路由器屬于OSI第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,它根據(jù)IP地址進(jìn)行尋址,通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。 三層萬兆交換機(jī)的好處是快速,交換機(jī)采購(gòu),由于交換機(jī)只須識(shí)別幀中MAC地址,直接根據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡(jiǎn)單,便于ASIC實(shí)現(xiàn),因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作機(jī)制也帶來一些問題。

1.回路:根據(jù)交換機(jī)地址學(xué)習(xí)和站表建立算法,交換機(jī)之間不允許存在回路。一旦存在回路,必須啟動(dòng)生成樹算法,阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而路由器的路由協(xié)議沒有這個(gè)問題,路由器之間可以有多條通路來平衡負(fù)載,提高可靠性。
2.負(fù)載集中:交換機(jī)之間只能有一條通路,使得信息集中在一條通信鏈路上,不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,以平衡負(fù)載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點(diǎn),OSPF路由協(xié)議算法不但能產(chǎn)生多條路由,而且能為不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的路由。
3.廣播控制:交換機(jī)只能縮小沖突域,而不能縮小廣播域。整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)大的廣播域,廣播報(bào)文散到整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域,廣播報(bào)文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。
4.子網(wǎng)劃分: 交換機(jī)只能識(shí)別MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址結(jié)構(gòu),因此不能根據(jù)MAC地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識(shí)別IP地址,IP地址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配,是邏輯地址且IP地址具有層次結(jié)構(gòu),被劃分成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào),可以非常方便地用于劃分子網(wǎng),路由器的主要功能就是用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)。
5.保密問題:雖說交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內(nèi)容對(duì)幀實(shí)施過濾,但路由器根據(jù)報(bào)文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內(nèi)容對(duì)報(bào)文實(shí)施過濾,更加直觀方便。
6.介質(zhì)相關(guān):交換機(jī)作為橋接設(shè)備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉(zhuǎn)換,但這種轉(zhuǎn)換過程比較復(fù)雜,不適合 ASIC實(shí)現(xiàn),勢(shì)必降低交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速度。因此目前交換機(jī)主要完成相同或相似物理介質(zhì)和鏈路協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連,而不會(huì)用來在物理介質(zhì)和鏈路層協(xié)議相差甚元的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互連。而路由器則不同,它主要用于不同網(wǎng)絡(luò)之間互連,因此能連接不同物理介質(zhì)、鏈路層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。路由器在功能上雖然占據(jù)了優(yōu)勢(shì),但價(jià)格昂貴,報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度低。
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