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淺談集線器、交換機(jī)、路由器及其異同
（作者未知） 2007/6/20
（接上頁(yè)） ，交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個(gè)交換矩陣，為任意兩端口間的通信提供通路，或是一個(gè)快速交換總線，以使由任意端口接收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。在實(shí)際設(shè)備中，交換矩陣的功能往往由專門的芯片(ASIC)完成。另外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)思想上有一個(gè)重要的假設(shè)，即交換核心的速度非常之快，以致通常的大流量數(shù)據(jù)不會(huì)使其產(chǎn)生擁塞，換句話說，交換的能力相對(duì)于所傳信息量而無窮大(與此相反，ATM交換機(jī)在設(shè)計(jì)上的思路是，認(rèn)為交換的能力相對(duì)所傳信息量而言有限)。雖然以太網(wǎng)第二層交換機(jī)是基于多端口網(wǎng)橋發(fā)展而來，但畢竟交換有其更豐富的特性，使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑，而且還使網(wǎng)絡(luò)更易管理。
傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來，屬于OR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)由交換自動(dòng)進(jìn)行。交換機(jī)最大的好處是快速，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。交換機(jī)為了提高數(shù)據(jù)交換的速度和效率，一般支持多種方式。
第一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā):是交換機(jī)的基本轉(zhuǎn)發(fā)方式，與網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)方式類似，交換機(jī)首先把整個(gè)幀全部讀入到內(nèi)部緩沖區(qū)中，并對(duì)信息幀進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)，無錯(cuò)后才執(zhí)行幀過濾轉(zhuǎn)發(fā)操作，因此出錯(cuò)的幀不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)。利用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)管理員還可以定義一些過濾算法來控制通過該交換機(jī)的通信流量。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的缺點(diǎn)在于其傳輸延遲較大，并且隨轉(zhuǎn)發(fā)幀的長(zhǎng)短而有所不同。
第二種直通方式轉(zhuǎn)發(fā):直通方式轉(zhuǎn)發(fā)信息時(shí)，并不需要把整個(gè)幀全部接收下來后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而只需要接收一個(gè)幀中最前面的目的地址部分(幀的前14B)即可開始執(zhí)行過濾轉(zhuǎn)發(fā)操作。
第三種無碎片直通方式轉(zhuǎn)發(fā):根據(jù)以太網(wǎng)幀的結(jié)構(gòu)可知，一個(gè)正常的幀的長(zhǎng)度至少是64B，而小于64B的幀(稱為碎片)肯定是錯(cuò)誤的幀。為了既擁有直通方式快速的優(yōu)點(diǎn)，又使小于64B的錯(cuò)誤的幀。為了既擁有直通方式快速的優(yōu)點(diǎn)，又使小于64B的錯(cuò)誤幀不再轉(zhuǎn)發(fā)，可以讓交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前，不僅接收目的MAC地址，還要求收到幀必須大于64B,這種轉(zhuǎn)發(fā)方式就稱為無碎片直通方式。
3 路由器及技術(shù)原理
路由器 ( Router)是用于連接多個(gè)邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)。邏輯網(wǎng)絡(luò)是指一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋�(gè)子網(wǎng)時(shí)，可通過路由器來完成。因此，路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)。路由器是屬于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的一種互聯(lián)設(shè)備，只接收源站或其他路由器的信息，它不關(guān)心各子網(wǎng)使用的硬件設(shè)備，但要求運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件。路由器分本地路由器和遠(yuǎn)程路由器，本地路由器是用來連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的，如光纖、同軸電纜和雙絞線;遠(yuǎn)程路由器是用來與遠(yuǎn)程傳輸介質(zhì)連接并要求相應(yīng)的設(shè)備。
3.1 路由原理
當(dāng)IP子網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)方就能收到。而要送給不同IP于網(wǎng)上的主機(jī)時(shí)，它要選擇一個(gè)能到達(dá)目的子網(wǎng)上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負(fù)責(zé)把
IP分組送到目的地。如果沒有找到這樣的路由器，主機(jī)就把IP分組送給一個(gè)稱為“缺省網(wǎng)關(guān)(defaultga teway)”的路由器上�！叭笔【W(wǎng)關(guān)”是每臺(tái)主機(jī)上的一個(gè)配置參數(shù)，它是接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器端口的III地址。路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組時(shí)，只根據(jù)IP分組目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，選擇合適的端口，把IP分組送出去。同主機(jī)一樣，路由器也要判定端口所接的是否是目的子網(wǎng)，如果是，就直接把分組通過端口送到網(wǎng)絡(luò)上，否則，也要選擇下一個(gè)路由器來傳送分組。路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān)，用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣，通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉(zhuǎn)發(fā)出去，不知道的IP分組送給“缺省網(wǎng)關(guān)”路由器，這樣一級(jí)級(jí)地傳送，IP分組最終將送到目的地，送不到目的地的IP分組則被網(wǎng)絡(luò)丟棄了。
3.2 路由動(dòng)作包括兩項(xiàng)基本內(nèi)容:尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。
尋徑即判定到達(dá)目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實(shí)現(xiàn)。由于涉及到不同的路由選擇協(xié)議和路由選擇算法，要相對(duì)復(fù)雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇算法必須啟動(dòng)并維護(hù)包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴于所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填人路由表中，根據(jù)路由表可將目的網(wǎng)絡(luò)與下一(nexthop)的關(guān)系告訴路由器。路由器間互通信息進(jìn)行路由更新，更新維護(hù)路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓�，并由路由器根�?jù)量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協(xié)議(routing protocol)，如路由信息協(xié)議(RIP)（未完，下一頁(yè)）
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