分析通訊網(wǎng)絡(luò)中路由和交換的對(duì)比方案

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 分析通訊網(wǎng)絡(luò)中路由和交換的對(duì)比方案 OSI下三層中。物理層（Physical Layer）負(fù)責(zé)實(shí)際的傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的幀傳輸，而網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)間的計(jì)算機(jī)尋址和數(shù)據(jù)傳輸。 OSI上三層中。應(yīng)用層（Application Layer）是的層次，它負(fù)責(zé)提供用戶操作的界面，因特網(wǎng)中常用的電子郵件服務(wù)，會(huì)話層（Session Layer）負(fù)責(zé)建立和終止網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，計(jì)算機(jī)名字轉(zhuǎn)換成地址的工作也在這層完成。 傳統(tǒng)意義上的交換是第二層的概念。數(shù)據(jù)鏈路層的功能是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸幀。所謂網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是

2、指這一層的傳輸不涉及網(wǎng)間的設(shè)備和網(wǎng)間尋址。所謂幀是指所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的構(gòu)造，通常幀有幀頭和幀尾，頭中有源目二層地址，而幀尾中通常包含校驗(yàn)信息，頭尾之間的內(nèi)容即是用戶的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)鏈路層涵蓋的功能很多，所以又將它劃分為兩個(gè)子層， MAC（Media Access Control，介質(zhì)訪問控制）層和LLC（Logical Link Control，邏輯鏈路控制）層。常見的局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的二層標(biāo)準(zhǔn)是IEEE的802協(xié)議。而在廣域網(wǎng)中，HDLC（High-level Data Link Control，鏈路控制）、PPP（Point-to-Point Protocol，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）和Frame Relay

3、（幀中繼）等協(xié)議都有廣泛的使用。 路由是第三層的概念。網(wǎng)絡(luò)層在Internet中是重要的，它的功能是端到端的傳輸，這里端到端的含義是無(wú)論兩臺(tái)計(jì)算機(jī)相距多遠(yuǎn)，中間相隔多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這一層保障它們可以互相通信。例如我們常用的PING命令就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的命令，PING通了，就是指網(wǎng)絡(luò)層的功能正常了。通常，網(wǎng)絡(luò)層不保障通訊的可靠性，也就是說，雖然正常情況下數(shù)據(jù)可以到達(dá)目的地，但即便出現(xiàn)異常，網(wǎng)絡(luò)層也不作任何更正和恢復(fù)的工作。 網(wǎng)絡(luò)層常用的協(xié)議有IP、IPX、APPLETALK等等，其中IP協(xié)議更是Internet的基石。在TCP/IP協(xié)議體系中，第三層的其他輔助協(xié)議還包括ARP（地址解析） 、RARP（

4、反向地址解析）、 ICMP（網(wǎng)際報(bào)文控制）和IGMP（組管理協(xié)議）等等。由于網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備都具有路徑選擇功能，所以我們經(jīng)常將 RIP、OSPF等路選協(xié)議也放在這一層討論。 交換 談到交換的問題，從廣義上講，任何數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)都可以稱作交換。當(dāng)然，現(xiàn)在我們指的是狹義上的交換，僅包括數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)發(fā)。做網(wǎng)絡(luò)的人理解交換大多是從交換機(jī)開始的，電路交換機(jī)在通信網(wǎng)中已經(jīng)使用了幾十年了，做幀交換的設(shè)備，尤其是以太網(wǎng)交換機(jī)的大規(guī)模使用則是近幾年的事情。 理解以太網(wǎng)交換機(jī)的作用還要從網(wǎng)橋的原理講起。傳統(tǒng)以太網(wǎng)是共享型的，如果網(wǎng)段上有四臺(tái)計(jì)算機(jī)A、B 、C和D，那么A與B通信的同時(shí)，A、B在一段上，C、D在另一段上，

5、那么A和B通信的同時(shí)，C和D也可以通信，這樣原有10M的帶寬從理論上講就變成20M了。同時(shí)，為了確保這兩個(gè)網(wǎng)段可以互相通信，需要用橋?qū)⑺鼈冞B接起來，橋是有兩塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)，如下列圖所示： 在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)剛剛啟動(dòng)時(shí)，橋?qū)W(wǎng)絡(luò)的拓樸一無(wú)所知。這時(shí)，假設(shè)A發(fā)送數(shù)據(jù)給B，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)是廣播式的，所以橋也收到了，但橋不知到B在自己的左邊還是右邊，它就開展缺省的轉(zhuǎn)發(fā)，即在另外一塊網(wǎng)卡上發(fā)送這個(gè)信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都發(fā)送過數(shù)據(jù)之后，橋就是智能的了，它了解每一臺(tái)計(jì)算機(jī)在哪一個(gè)網(wǎng)段上。當(dāng)A再發(fā)送數(shù)據(jù)給B時(shí)，橋就不開展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)了，與此同時(shí)，C可以發(fā)送數(shù)據(jù)給D。 從上面的例子可以看出，橋可以減少網(wǎng)絡(luò)沖突發(fā)生的幾率，

6、這就是我們使用橋的主要目的，稱作減小沖突域。但橋并不能阻止廣播，廣播信息的隔絕要靠三層的連接設(shè)備，路由器。 按照纜段微化的思想，纜段越多，可用帶寬就越高。極限情況是每一臺(tái)計(jì)算機(jī)處在一個(gè)獨(dú)立的纜段上，如果網(wǎng)絡(luò)上有十臺(tái)計(jì)算機(jī)，就需要一個(gè)十端口的橋?qū)⑺鼈冞B接起來。但實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)橋不太現(xiàn)實(shí)，軟件轉(zhuǎn)發(fā)的速度也跟不上，于是有了交換機(jī)，交換機(jī)就是將上述多端口的橋硬件或固件化，以到達(dá)更低的成本和更高的性能。 交換機(jī)的一個(gè)重要的功能是防止交換循環(huán)，這就涉及到了STP（Spanning Tree Protocol，分支樹協(xié)議）。分支樹協(xié)議的功能是防止數(shù)據(jù)幀在交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)傳送。如下列圖所示，如果網(wǎng)絡(luò)中有冗

7、余鏈路的話，STP協(xié)議現(xiàn)選出根交換機(jī)（Route Bridge），然后確定每一臺(tái)非根交換機(jī)到根交換機(jī)之間的路徑，將此路徑上的所有鏈路置成轉(zhuǎn)發(fā)（Forward）狀態(tài)，其余的交換機(jī)之間的連接就是冗余鏈路，置為阻塞（Block）狀態(tài)。 工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換時(shí)機(jī)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添參加內(nèi)部

8、MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對(duì)照MAC地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少?zèng)_突域，但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。交換機(jī)在同一時(shí)刻可開展多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備單獨(dú)享有全部的帶寬，無(wú)須同其他設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)B可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。 交換機(jī)的另外一個(gè)重要功能是VLAN（Virtual LAN，虛擬局域網(wǎng)）。VLAN的好處主要有三個(gè)： 端口的分隔。即便在同一個(gè)交換機(jī)上，處于不同VLAN的端口也是不能通信的。這樣一個(gè)物理的交換機(jī)可以當(dāng)作多個(gè)邏輯的交換機(jī)使用。 網(wǎng)絡(luò)的安全。不同VLAN不能直接通信，杜絕了廣播信息的不安全性。 靈活的管理。更改用戶所屬的網(wǎng)絡(luò)不必?fù)Q端口和聯(lián)線，只該軟件配置就可以了。 VLAN可以按端口或MAC地址來劃分。 交換技術(shù)的發(fā)展，也加快了新的交換技術(shù)（VLAN）的應(yīng)用速度。通過將企業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分為虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN網(wǎng)段，可以強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。在共享網(wǎng)