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交換機與路由器的區(qū)別 交換機的基本工作原理

科技綠洲 ? 來源:網絡整理 ? 作者:網絡整理 ? 2024-12-12 17:24 ? 次閱讀
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交換機與路由器的區(qū)別

1. 工作層次不同

  • 交換機 :工作在OSI模型的第二層,即數據鏈路層。它主要負責在局域網內部進行數據幀的轉發(fā)。
  • 路由器 :工作在OSI模型的第三層,即網絡層。它負責不同網絡之間的數據包轉發(fā),包括局域網和廣域網。

2. 轉發(fā)依據不同

  • 交換機 :根據MAC地址表進行數據幀的轉發(fā)。交換機內部有一個MAC地址表,記錄了各個端口的MAC地址。
  • 路由器 :根據IP地址進行數據包的轉發(fā)。路由器內部有一個路由表,記錄了不同網絡的IP地址范圍。

3. 功能定位不同

  • 交換機 :主要用于構建局域網內部的高速數據傳輸,減少網絡擁塞,提高網絡效率。
  • 路由器 :主要用于連接不同網絡,實現不同網絡之間的通信,包括局域網和廣域網。

4. 配置復雜度不同

  • 交換機 :配置相對簡單,主要涉及到端口配置、VLAN劃分等。
  • 路由器 :配置較為復雜,涉及到路由協(xié)議、NAT、ACL(訪問控制列表)等多種網絡技術。

5. 應用場景不同

  • 交換機 :常用于企業(yè)內部網絡、數據中心等局域網環(huán)境。
  • 路由器 :常用于家庭寬帶、企業(yè)出口、ISP(互聯網服務提供商)等場景。

交換機的基本工作原理

交換機的基本工作原理涉及到以下幾個關鍵步驟:

1. 學習階段

  • 當交換機首次啟動時,它的MAC地址表是空的。交換機會通過監(jiān)聽經過的數據幀來學習MAC地址。
  • 交換機接收到數據幀后,會檢查數據幀的源MAC地址,并將其與接收數據幀的端口號一起記錄到MAC地址表中。

2. 轉發(fā)階段

  • 當交換機收到一個數據幀時,它會查看數據幀的目的MAC地址,并查找MAC地址表。
  • 如果在MAC地址表中找到了匹配的條目,交換機會將數據幀轉發(fā)到對應的端口。
  • 如果沒有找到匹配的條目,交換機會將數據幀廣播到所有端口,除了接收數據幀的端口。這個過程稱為“泛洪”(Flooding)。

3. 過濾階段

  • 交換機通過MAC地址表過濾不需要的數據幀,減少不必要的數據轉發(fā),提高網絡效率。
  • 只有當數據幀的目的MAC地址與接收端口的MAC地址匹配時,數據幀才會被轉發(fā)到該端口。

4. 交換機的三種轉發(fā)模式

  • 存儲轉發(fā)(Store-and-Forward) :交換機在轉發(fā)數據幀之前,會先完整地接收整個數據幀,并檢查數據幀的CRC(循環(huán)冗余校驗)。這種方式可以減少錯誤幀的轉發(fā),但會增加延遲。
  • 直通轉發(fā)(Cut-through) :交換機在接收到數據幀的前6個字節(jié)(目的MAC地址)后,就開始轉發(fā)數據幀。這種方式可以減少延遲,但可能會轉發(fā)錯誤幀。
  • 碎片隔離(Fragment Free) :交換機在接收到數據幀的前64個字節(jié)后,就開始轉發(fā)數據幀。這種方式可以在一定程度上減少錯誤幀的轉發(fā),同時保持較低的延遲。

5. VLAN(虛擬局域網)

  • VLAN是一種將物理局域網劃分為多個邏輯局域網的技術。通過VLAN,可以隔離不同用戶的數據流量,提高網絡安全性。
  • 交換機支持VLAN功能,可以配置不同的VLAN ID,實現不同VLAN之間的隔離和通信。

6. 交換機的堆疊和級聯

  • 堆疊(Stacking):通過特定的連接方式,將多個交換機連接在一起,形成一個邏輯上的單一交換機。這樣可以簡化管理,提高帶寬。
  • 級聯(Cascading):通過交換機的端口將多個交換機連接在一起,形成一個更大的網絡。這種方式可以擴展網絡的覆蓋范圍,但可能會增加轉發(fā)延遲。

7. 交換機的高級功能

  • 鏈路聚合(Link Aggregation) :將多個物理鏈路捆綁在一起,形成一個邏輯鏈路,提高鏈路的帶寬和冗余性。
  • 端口鏡像(Port Mirroring) :將一個或多個端口的數據幀復制到另一個端口,用于網絡監(jiān)控和故障診斷。
  • QoS(Quality of Service) :通過優(yōu)先級隊列、流量整形等技術,保證關鍵業(yè)務的數據傳輸質量。
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