交换机、路由器的工作方式详解

您所在的位置:网站首页 交换机常用的交换方式 交换机、路由器的工作方式详解

交换机、路由器的工作方式详解

2024-07-07 21:38| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 Switch、Route工作方式1.1 二层交换机1.1.1 作用1.1.2 工作原理 1.2 三层交换机1.3 路由器1.4 交换方式1.5 网络类型

参考阅读: 一篇文章带你看清《OSPF网络类型》的真面目 VLAN的产生及作用 网络100问之交换技术(贰)

Switch、Route工作方式 1.1 二层交换机 1.1.1 作用

1、提供端口密度,用于更多结点的互联(说白了,就是为了扩大网络; 集线器(HUB)也可以实现,但是集线器只是简单的对电流进行放大,并没有对波形的失真进行处理,所以就衍生出了交换机)

2、可以对电流信息进行识别在转发(即对电流及进行了放大,还对波形进行了识别并恢复);所以理论上可以无限延长传输距离

3、隔离了冲突域(HUB上存在冲突域,从物理结构来说,就是所有的接口共用一条交换信道,而交换机的每个接口都有独立的交换信道);实现了所有结点间可以同时进行数据的收发;产生广播风暴(广播域)

4、实现单播传输,即一对一传输(节约资源,保证数据私密)

冲突域: HUB上存在的一种结构问题,同一时刻只有一个接口的下联设备可以发送数据,那么将产生冲突,协议方面的解决有CSMA/CD,带冲突检测的载波侦听多路访问技术,核心为以下三点;或提高设备层级 1.发送前先侦听 2.边发送,变侦听 3.检测到冲突,立即停止发送 广播域: 交换机的所有接口是一个广播域(前提没有配置VLAN,若配置了VLAN,那么一个VLAN就是一个广播域),大量的洪范包,即广播包在一个广播域内发送,造成交换机的高负荷,即广播风暴;协议的解决有VLAN;;或提高设备层级 VLAN 虚拟局域网 1.控制广播 2.安全 3.便于管理

Switch展示: 在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述HUB展示: 在这里插入图片描述在这里插入图片描述

1.1.2 工作原理

自学习:数据帧进入交换机后,交换机先查看源MAC,将其与接收到的接口进行绑定

查询MAC地址表(CAM表):查看数据帧中的目的MAC地址在CAM表中有无记录,有->直接转发;没有->洪范(除收到数据帧的接口外,向同一VLAN的其余接口发送广播包 全F)

什么是MAC地址表? MAC地址表:CAM表 标准CAM MAC + 接口编号 哈希运算 支持VLAN基础的CAM MAC地址 + 接口编号 + VLAN ID 哈希运算 有哪些洪范情况? 1.广播 目标MAC地址为全F 2.组播 (可能洪范-无组播部署时) 3.未知的单播 为什么向同一VLAN洪范? 一个VLAN代表一个逻辑网段,即一个广播域,即一个洪范范围 什么是哈希运算?哈希算法是加密算法吗? Hash算法就是散列函数,不是加密算法 常用 MD5 SHA-1 -128 -256 -512 特点: 1. 不等长输入,等长输出 (无论用多大的数据进行HASH,计算出来的都是等长的字符串) 2. 雪崩效应(源数据产生微小的变化,HASH运算后都会差异十分大) 3. 不可逆向运算(使用HASH运算后字符串不能逆向算出原始的数据) 加密算法有对称加密、非对称加密两种 加密算法三大核心: 1. Key值 2. 可以解密 3. 加密后的内容比源数据大

总结:基于源MAC地址学习,基于目标MAC地址转发,对于未知单播洪范

1.2 三层交换机

二层交换机和路由器的功能集合设备;

当一个数据包进入3层交换机后

1、先查看源mac地址,生成CAM

2、 再查看目标mac地址

a.广播 洪泛 同时解封装

b.组播 洪泛或者基于组转发 若该设备处于该组同时解封

c.单播 目标mac为本地,直接解封 目标mac为其他设备基于cam表转发

3、解封装后,查看目标ip地址;此时行为将和路由器一致

1.3 路由器

概述:三层设备,存在逻辑地址(IP地址)

当数据包进入路由器时,路由器先查看数据包中的目标MAC地址;

1、广播 解封装到3层

2、组播 每一个组播地址均存在自己的MAC地址;基于目标MAC就可以判断本地是否需要解封装;若本地加入了该组将解包,否则直接丢弃

3、单播 目标MAC为路由器接收到该流量的接口mac地址 --解封装;目标MAC不是本地路由器的mac地址 --丢弃

二层解封装完成后,查看3层报头;默认路由器仅查看目标ip地址;

目标ip:

1、 广播 解封装

2、 组播 若路由器加入了该组,解封;若没有加入,丢弃

3、 单播 目标ip地址为路由器,继续解封

​ 目标ip地址为其他设备,路由器将查询本地的路由表—TCAM

交换机的CAM表二进制表格,TCAM由1、0、x构成 x标识主机位

Route展示: 企业网路由器 在这里插入图片描述在这里插入图片描述家用路由器 在这里插入图片描述在这里插入图片描述家用路由器上网方式 1.电话线接入上网 2.光纤接入上网

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

1.4 交换方式

数据交换机方式(路由方式)

1、原始包交换—先查询本地的TCAM表,再查看本地的ARP表来确定目标或者下一跳的mac地址—前提网络环境为以太网

2、快速交换 – 一次路由多次交换 基于数据流的第一个包进行TCAM和ARP表查询;之后将该通过过程—源目ip地址、进出接口、新的二层封装记录到缓存中;生成一个cache列表;该数据量的第二个包将基于缓存直接转发;

3、特快交换 最早由cisco提出;CEF技术 无需路由直接交换 基于流的转发,第一个数据流通过后,后续的数据流将不再查询,直接通过

路由器将本地的路由表和ARP直接转换为二进制的列表;之后将两个表格整合形成转发规则;

路由表—FIB转发信息数据库 –解决完了递归

ARP—adj 邻居关系表

1.5 网络类型

注意,这里的网络类型是层模型中的,而不是OSPF协议中的网络类型,

网络类型:

1、点到点 – 在一网段内只能存在两个物理接口

2、 BMA – 广播型多路访问网络 在一个MA网络中,同时存在广播洪泛机制

3、 NBMA – 非广播型多路访问网络 在一个MA中不支持洪泛机制,只能使用伪广播来进行广播或组播行为

MA:多路访问,在一个网段内物理节点数量不做限制

以上的网络模型如何区分? 查看二层的封装 路由器还有一个重要的作用 用于不同网络类型的互联,比如连接以太网和帧中继网络


【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3