交换机，路由器和集线器的工作原理和区别(2)

与网桥和集线器相比，交换机在以下几个方面提高了性能:

（1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量.

（2）将传统大型LAN上的用户分为几个工作组，每个端口都连接到设备或工作组，有效地解决了拥挤现象. 这种方法称为网络微分段技术.

（3）虚拟网络（VirtuaI LAN）技术的出现为交换机的使用和管理带来了更大的灵活性. 稍后我们将专门介绍虚拟网络.

（4）端口密度可以与集线器相媲美. 通用网络系统具有一台或几台服务器，其中大多数是普通客户端. 客户端都需要访问服务器，这使得服务器的通信和事务处理能力成为整体网络性能的关键.

交换机主要通过提高连接到服务器的端口的速度和相应的帧缓冲区的大小来满足用户的需求，从而提高整个网络的性能. 一些高端交换机还使用全双工技术来进一步增加端口带宽. 以前的网络设备基本上都采用半双工工作模式，即主机发送数据包时不能接收数据包，接收数据包时就不能发送数据包. 由于采用全双工技术，因此主机在发送数据包的同时也可以接收数据包. 普通的10M端口可以变成20M端口，普通的100M端口可以变成200M端口，这可以进一步改善信息. 吞吐量.

3. 开关的工作原理

传统交换机实质上是具有流量控制功能的多端口网桥，即传统（第2层）交换机. 交换机中引入路由技术可以完成网络层路由，因此称为三层交换，这是交换机的一项新发展. 交换机（二层交换）的工作原理与网桥相同. 交换机是在链路层工作的网络设备. 每个端口都具有桥接功能. 每个端口都可以连接到LAN或高性能网站或服务器. 通过自学了解每个端口的设备连接状态. 所有端口均由专用处理器控制，并通过控制和管理总线转发信息.

同时，可以使用特殊的网络管理软件进行集中管理. 另外，为了提高数据交换的速度和效率，交换机通常支持多种方法.

（1）存储并转发

所有常规的网桥都使用此方法. 在将数据帧发送到其他端口之前，他们必须将接收到的帧完全存储在内部存储器中，进行检查，然后将其发送到其他端口，以使延迟等于接收完整数据帧的时间和处理时间. 时间总和. 如果级联时间很长，则会导致严重的性能问题，但是这种方法可以过滤掉错误的数据帧.

（2）插入方法:

此方法仅检查数据帧的目标地址，这使得数据帧几乎可以立即发送，从而大大减少了延迟.

缺点是错误帧也将被发送. 当错误帧的概率较小时，可以使用插入方法来提高传输速度. 当错误帧的概率较高时，可以使用存储转发方法来减少错误帧的重传.

4. 开关配置

我们将以Cisco的Catlystl900交换机为例，介绍该交换机的一般配置过程.

对于新的Catlystl900交换机，请使用其默认配置来工作. 这是因为它是在FlashMemory中安装软件的硬件设备. 通电后，它将首先执行一系列自检. 测试所有端口后，交换机处于工作状态. 此时，其切换表为空. 通过自学习，可以了解每个端口的设备连接状态，并在交换表中记录设备的MAC地址. 进行信息交换时，交换机将根据交换表执行数据. 前进.

但是为了便于网络管理，Catlystl900交换机拥有自己的MAC地址，因此可以为其分配IP地址和掩码代码. 网络管理员必须通过交换机的串行端口连接终端或仿真终端，以为其分配IP地址. 默认值为0.0.0.0. 指定IP地址后，网络管理员可以通过网络进行远程管理. Catlystl900交换机的配置界面采用菜单形式. 默认情况下，其所有端口都属于同一VLAN. 在许多情况下，不需要修改.

（1）通过RS-232电缆将微型计算机的串行端口连接到Cat1yst1900的Console端口，运行仿真终端软件，然后启动Catalyst 1900.

（2）按Enter键后，进入主菜单.

（3）按“ S”键进入系统配置菜单: （配置系统名称，位置，日期）.

（4）在主菜单中按“ N”进入网络管理菜单.

（5）配置IP位置.

（6）配置SNMP参数.

5. 开关类型

该交换机是数据链路层设备. 它可以将多个物理LAN网段连接到大型网络. 与网络类似，交换机的传输和溢出也基于MAC地址传输. 由于该开关是通过硬件实现的，因此传输速度非常快. 在传输数据包时，交换机将使用存储转发交换模式或从断开到打开的交换模式. 交换机的类型很多，包括ATM交换机，LAN交换机和不同类型的WAN交换机.

ATM开关

ATM（异步传输模式）交换机为工作组，公司网络集线器和许多其他领域提供高速信息交换和可扩展的带宽功能. ATM交换机支持语音，视频和文本数据应用程序，并可用于交换固定长度的信息单元（有时称为元素）. 企业网络是通过ATM主干链路连接多个LAN组成的.

局域网交换机

LAN交换机用于多个LAN网段的相互连接. 它在网络设备之间进行专用的非冲突通信，并​​同时支持多个设备之间的对话. LAN交换机主要用于数据帧的高速交换. 0Mbps以太网和100Mbps以太网通过LAN交换机互连.

路由器的工作方式

传统上，路由器在OSI七层协议的第三层上工作. 它的主要任务是从网络接口接收数据包，并根据其中包含的目标地址决定转发到下一个目标地址. 因此，路由器必须首先在转发路由表中查找其目标地址. 如果找到了目的地址，它将在数据包的帧之前添加下一个MAC地址，并且IP数据包头的TTL（生存时间）字段也将开始. 减去数字并重新计算校验和. 当数据包发送到输出端口时，它需要等待才能传输到输出链路.

路由器工作时，可以根据特定的路由通信协议在设备中查找路由表. 如果到一个特定节点的路径不止一个，则基本的预定路由标准是选择最佳（或最经济）的传输路径. 由于各个网络段及其互连条件可能会因环境变化而发生变化，因此通常会根据所使用的路由信息​​协议定期更新路由信息.

在网络中，每个路由器的基本功能是根据某些规则动态更新其维护的路由表，以保持路由信息的有效性. 为了促进消息在网络之间的传输，路由器总是根据预定规则将较大的数据分解为适当大小的数据包，然后通过相同或不同的路径发送这些数据包. 当这些数据包按顺序到达目的地时，分解后的数据包按一定顺序打包成原始消息形式. 路由器的分层寻址功能是路由器的重要功能之一. 此功能可以帮助具有许多节点站的网络存储地址信息，同时可以拦截和转发发送到网络之间的远程网段的消息. 功能: 选择最合理的路由，指导通讯也是路由器的基本功能；多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的网段，从而成为不同通信协议的网段之间的通信平台.

通常来说，路由器的主要工作是存储和转发数据包. 具体过程如下:

第一步: 当数据包到达路由器时，根据网络物理接口的类型，路由器调用相应的链路层功能模块来解释用于处理该数据包的链路层协议头. 此步骤相对简单，主要用于验证数据的完整性，例如CRC校验，帧长校验等.

步骤2: 在链路层完成数据帧的完整性验证后，路由器开始处理数据帧的IP层. 此过程是路由器功能的核心. 路由器根据数据帧中IP报头的目的IP地址，在路由表中查找下一跳的IP地址. 同时，IP数据包报头的TTL（生存时间）字段开始递减并重新计算校验和（Checksum）.

步骤3: 根据路由表中找到的下一跳IP地址，将IP数据包发送到相应的输出链路层，封装相应的链路层头，最后将输出网络物理接口发送出去.

简而言之，路由器的主要工作是为通过路由器的每个数据包找到最佳的传输路径，并有效地将数据包传输到目标站点. 可以看出，选择最佳路径策略或选择最佳路由算法是路由器的关键. 为了完成这项工作，与各种传输路径相关的路由表（Routing Table）被存储在路由器中用于路由选择. 以上过程描述了路由器的主要和关键工作过程，但没有说明其他附加功能，例如访问控制，网络地址转换和排队优先级.

ARP的全名局域网信息中的地址解析协议以帧为单位传输. 要记住该地址，必须有一个ARP缓存表，我忘了每隔几分钟刷新一次. 保存的是当前LAN中与您连接的计算机的IP和MAC地址. ARP-a可以查看此表. 首先是IP. 第二个是网卡地址. 第三种是连接类型.

交换机如何学习MAC地址？

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