交換機(jī)與路由器組網(wǎng)

交換機(jī)與路由器組網(wǎng)之圖解完Jab"iLe!整版Lt全程圖解交換機(jī)與路由器組網(wǎng)說(shuō)到交換機(jī)和路由器有的那么根本搞不清楚它們各自到底有什么用，而有的那么是弄不清它們之間的到底有什么區(qū)別，特別是在各媒體大肆宣揚(yáng)三層交換機(jī)的“路由〞功能的背景下。其實(shí)說(shuō)到這里，我自己也不得不成認(rèn)，現(xiàn)在交換機(jī)與路由器區(qū)別是越來(lái)越模糊了，它們之間的功能也開(kāi)始相互滲透。不僅三層交換機(jī)具有了局部原來(lái)獨(dú)屬于路由器的“路由〞功能，而且現(xiàn)在寬帶和高端企業(yè)級(jí)路由器中也開(kāi)始兼?zhèn)浣粨Q機(jī)的“交換〞功能了?？芍^是相互滲透，于是有人就預(yù)言，將來(lái)交換機(jī)和路由器很可能會(huì)合二為一，筆者也堅(jiān)信這一點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)在從技術(shù)上看，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)根本沒(méi)有太大難度，同時(shí)對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)也是迫切需求的。一方面可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，另一方面用戶(hù)不必購(gòu)置兩種價(jià)格那么昂貴的設(shè)備，何樂(lè)而不為呢?但就目前來(lái)說(shuō)，它們之間還是存在著較大區(qū)別的，當(dāng)然這不僅表達(dá)在技術(shù)理論上，更主要表達(dá)在應(yīng)用上。本文就要全面向大家解讀交換機(jī)與路由器在應(yīng)用的主要區(qū)別。一、交換機(jī)的星形集中連接我們知道，交換機(jī)的最根本功能和應(yīng)用就是集中連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如效勞器、工作站、PC機(jī)、筆記本電腦、路由器、防火墻、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等），只要交換機(jī)的端口支持相應(yīng)設(shè)備的端口類(lèi)型都可以直接連接在交換機(jī)的端口，共同構(gòu)成星形網(wǎng)絡(luò)。根本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在星形連接中，交換機(jī)的各端口連接設(shè)備都彼此平等，可以相互訪問(wèn)（除非做了限制），而不是像許多剛涉入網(wǎng)管行列的朋友那樣，認(rèn)為連接在交換機(jī)的效勞器是最高級(jí)的。二、交換機(jī)的級(jí)聯(lián)與堆棧交揍機(jī)容戶(hù)機(jī)拓?fù)鋱D

上圖所示的僅是一個(gè)最根本的星形以太網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)際的星形企業(yè)網(wǎng)絡(luò)比這可能要復(fù)雜許多。這復(fù)雜性不僅表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何高檔，配置如何復(fù)雜，更重要的是表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)交換層次比擬復(fù)雜。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的路由器和防火墻通常只需配備一個(gè)，但交換機(jī)通常不會(huì)只是一個(gè)（除了只有20個(gè)用戶(hù)左右的小型網(wǎng)絡(luò)）。如果用戶(hù)數(shù)比擬多，如上百個(gè)，甚至上千個(gè)，就必須依靠交換機(jī)

的級(jí)聯(lián)或者堆棧擴(kuò)展連接了。但級(jí)聯(lián)技術(shù)和堆棧技術(shù)也有所不同，它們的應(yīng)用范圍也不同。交換機(jī)級(jí)聯(lián)就是交換機(jī)與交換機(jī)之間通過(guò)交換端口進(jìn)行擴(kuò)展，這樣一方面解決了單一交換機(jī)端口數(shù)缺乏的問(wèn)題，另一方面也解決離機(jī)房較遠(yuǎn)距離的客戶(hù)端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接。因?yàn)閱味谓粨Q雙絞以太網(wǎng)電纜可到達(dá)了100米，每級(jí)聯(lián)一個(gè)交換機(jī)就可擴(kuò)展100米的距離。但這也不是說(shuō)可以任意級(jí)聯(lián)，因?yàn)榫€路過(guò)長(zhǎng)，一方面信號(hào)在線路上的衰減也較多，另一方面，畢竟下級(jí)交換機(jī)還是共享上級(jí)交換機(jī)的一個(gè)端口可用帶寬，層次越多，最終的客戶(hù)端可用帶寬也就越低（盡管你可能用的是百兆交換機(jī)），這樣對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連接性能影響非常大，所以從實(shí)角度來(lái)看，建議最多部署三級(jí)交換機(jī)，那就是核心交換機(jī)-二級(jí)交換機(jī)-三級(jí)交換機(jī)。這里的三級(jí)并不是說(shuō)只能允許最多三臺(tái)交換機(jī)，而是從層次上講只能三個(gè)層次。連接在同一交換機(jī)上不同端口的交換機(jī)都屬于同一層次，所以每個(gè)層次又能允許幾個(gè)，甚至幾十個(gè)交換機(jī)級(jí)聯(lián)。層級(jí)聯(lián)所用端口可以是專(zhuān)門(mén)的UpLink端口，也可以是普通的交換端口。有些交換機(jī)配有專(zhuān)門(mén)的級(jí)聯(lián)(UpLink)端口，但有些卻沒(méi)有。如果有專(zhuān)門(mén)的級(jí)聯(lián)端口，那么最好利用，因?yàn)樗膸捦ǔ１绕胀ń粨Q端口寬，可進(jìn)一步確保下級(jí)交換機(jī)的帶寬。如果沒(méi)有那么只能通過(guò)普通交換端口級(jí)聯(lián)了。通過(guò)級(jí)聯(lián)端口進(jìn)行級(jí)聯(lián)的方法如下列圖所示;通過(guò)級(jí)聯(lián)端口進(jìn)行級(jí)聯(lián)而通過(guò)普通端口所進(jìn)行的級(jí)聯(lián)方法如下列圖所示。通過(guò)普通端口所進(jìn)行的級(jí)聯(lián)注意它們之間不僅所用端口不同，所采用的電纜也不一樣:采用級(jí)聯(lián)端口進(jìn)行的級(jí)聯(lián)，需采用普通直通線;而采用普通端口進(jìn)行的級(jí)聯(lián)電纜為交叉電纜，就像兩臺(tái)主機(jī)對(duì)連一樣。至于交換機(jī)的堆棧，就不是所有交換機(jī)都可以的，而是要具有堆棧模塊的。交換機(jī)的堆棧不是通過(guò)交換端口進(jìn)行的，而是通過(guò)專(zhuān)門(mén)的背板堆棧模塊，采用專(zhuān)門(mén)的堆棧電纜進(jìn)行的連接。而且要注意的是，因?yàn)榻粨Q機(jī)堆棧通常是放在同一位置，連接電纜也較短，所以交換機(jī)的堆棧的目的主要是用于擴(kuò)充交換端口，而不是用于擴(kuò)展距同時(shí)，交換機(jī)堆棧還可提高各實(shí)際使用的交換機(jī)端口可用帶寬，因?yàn)樗前讯褩Ｔ谝黄鸬慕粨Q機(jī)的背板帶寬聚集在一起，這樣交換機(jī)堆棧的總背板帶就是幾臺(tái)堆棧交換機(jī)的背板帶寬之和。背板帶寬提高后，如果交換機(jī)的每個(gè)端口都用上了，這一優(yōu)勢(shì)就不是很明顯（也是有效果的，因?yàn)椴豢赡苊繒r(shí)每刻每個(gè)端口都同時(shí)通信），但如果有交換機(jī)端口空余，效果會(huì)更明顯，因?yàn)樗沙浞掷媒粨Q機(jī)的所有帶寬。堆棧連接如下列圖所示。堆棧連接交換機(jī)的堆棧連接端口通常是又排D形插孔的，一個(gè)交換機(jī)有兩個(gè)這樣的端口，分別標(biāo)有“UP〃和“DOWN"字樣（如上圖所示），表示對(duì)應(yīng)用于向上和向上堆棧連接的，不能接錯(cuò)。三、三層交換機(jī)的路由連接前面我們介紹到，三層交換機(jī)也具有一定的“路由"功能，可以實(shí)現(xiàn)不同子網(wǎng)的連接。但要注意的是，它的路由功能相對(duì)路由器來(lái)說(shuō)還是要弱許多的。三層交換機(jī)的路由功能只能用于同一類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，而且通常只是局域網(wǎng)子網(wǎng)之間的互聯(lián)，并不能把局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)，或者互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，因?yàn)槿龑咏粨Q機(jī)所支持的路由協(xié)議非常有限，畢竟這不是它的主要功能。我們知道，在局域網(wǎng)上，二層的交換機(jī)通過(guò)源MAC地址來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的發(fā)送者，根據(jù)目的MAC地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。對(duì)于一個(gè)目的地址不在本局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)包，二層交換機(jī)不可能直接把它送到目的地，需要通過(guò)路由設(shè)備（比方傳統(tǒng)的路由器）來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)就要把交換機(jī)連接到路由設(shè)備上。如果把交換機(jī)的缺省網(wǎng)關(guān)設(shè)置為路由設(shè)備的IP地址，交換時(shí)機(jī)把需要經(jīng)過(guò)路由轉(zhuǎn)發(fā)的包送到路由設(shè)備上。路由設(shè)備檢查數(shù)據(jù)包的目的地址和自己的路由表，如果在路由表中找到轉(zhuǎn)發(fā)路徑，路由設(shè)備把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到其它的網(wǎng)段上，否那么，丟棄該數(shù)據(jù)包。專(zhuān)用路由器昂貴、復(fù)雜、速度慢、易成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，因?yàn)樗治鏊械牟ニ桶⑥D(zhuǎn)發(fā)其中的一局部，還要和其它的路由器交換路由信息，而且這些處理過(guò)程都是由CPU來(lái)處理的（不是專(zhuān)用的ASIC）。MAC地址來(lái)標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，也能像傳統(tǒng)路由器那樣在兩個(gè)網(wǎng)段之間進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。傳統(tǒng)路由器采用軟件來(lái)維護(hù)路由表，而三層交換機(jī)是通過(guò)專(zhuān)用的ASIC芯片來(lái)處理路由轉(zhuǎn)發(fā)的。與傳統(tǒng)路由器相比，第三層交換機(jī)的路由速度一般要快十倍或數(shù)十倍。三層交換機(jī)的路由連接如下列圖所示。

亙0fl□站吹4Slnt?rnel服勢(shì)傘洪機(jī)jcS^尸-亙0fl□站吹4Slnt?rnel服勢(shì)傘洪機(jī)jcS^尸-十—Ej報(bào)1 MMF三層交換機(jī)的路由連接路由器的局域網(wǎng)連接大家都知道，路由器可以連接企業(yè)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)（如因特網(wǎng)），但卻忽略了一路由器的另一個(gè)應(yīng)用，那就是它的局域網(wǎng)連接功能。路由器的廣域網(wǎng)連接可參見(jiàn)拓?fù)鋱D圖和三層交換機(jī)的路由連接圖。路由器的作用因不同的路由器類(lèi)型而定，我們常說(shuō)的路由器通常是指邊界路由器，就是位于不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的邊界，如拓?fù)鋱D圖和三層交換機(jī)的路由連接圖所示。還有一種路由器，它設(shè)計(jì)的目的就不是用于不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的連接，而是用于同為局域網(wǎng)的不同局域網(wǎng)或不同子網(wǎng)之間的連接，這就是“中間節(jié)點(diǎn)路由器〞。它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下列圖所示。它與三層交換機(jī)的路由連接圖相比，只是用中間節(jié)點(diǎn)路由器接替了原來(lái)的三層交換機(jī)。防吹Jfl耳種用將■at亙aaaai□vrsSB防吹Jfl耳種用將■at亙aaaai□vrsSB干占邊界諮由誓Xa—S■■■I i?5!5?t■ss軽枚 告曲5-口口遠(yuǎn)尸就中間節(jié)點(diǎn)路由器連接“邊界路由器〞處于網(wǎng)絡(luò)邊界的邊緣或末端，用于不同網(wǎng)絡(luò)路由器的連接，這也是目前大多數(shù)路由器的類(lèi)型。如前面介紹的互聯(lián)網(wǎng)接入路由器和后面要介紹的VPN路由器都屬于邊界路

由器。這類(lèi)路由器所支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和路由協(xié)議比擬廣，背板帶寬非常高，具有較高的吞吐能力以滿(mǎn)足各類(lèi)不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)（包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）的互聯(lián)。而“中間節(jié)點(diǎn)路由器〞那么處于局域網(wǎng)的內(nèi)部，通常用于連接不同局域網(wǎng)，起到一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的橋梁作用。中間節(jié)點(diǎn)路由器更注重MAC地址的記憶能，要求較大的緩存。因?yàn)樗B接的網(wǎng)絡(luò)根本上是局域網(wǎng)，所以所支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議比擬單一，背板帶寬也較小，這些都是為了獲得最高的性?xún)r(jià)比，適應(yīng)一般企業(yè)的隨能力。它與三層交換機(jī)的路由功能相比，在路由功能上肯定比三層交換機(jī)的強(qiáng)，但在局域網(wǎng)這種數(shù)據(jù)交換頻繁的網(wǎng)絡(luò)中，采用中間節(jié)點(diǎn)路由器來(lái)進(jìn)行局域網(wǎng)的連接，網(wǎng)絡(luò)性能可