交換機(jī)路由器課件(初版)

計(jì)算機(jī)路由器專題計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交換機(jī)專題路由器專題計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.OSI參考模型2.網(wǎng)絡(luò)分類3.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)5.計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡1.OSI參考模型1.1

OSI參考模型概述1.2OSI參考模型的各層1.3

TCP/IP參考模型1.1OSI參考模型概述

第7層應(yīng)用層Application第6層表示層Presentation第5層會(huì)話層Session第4層傳輸層Transport第3層網(wǎng)絡(luò)層Network第2層數(shù)據(jù)鏈路層DataLink第1層物理層Physical1.2OSI參考模型各層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層5~7層OSI/RM模型層次結(jié)構(gòu)物理層

數(shù)據(jù)鏈路層

網(wǎng)絡(luò)層

傳輸層

會(huì)話層

表示層

應(yīng)用層

由低層到高層提供物理鏈路，實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸。

為數(shù)據(jù)〔幀〕塊發(fā)送提供必要的同步、過失控制和流控制。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母締挝皇菐?。為更高層次提供?dú)立于數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)的系統(tǒng)連接，并負(fù)責(zé)建立、維持和結(jié)束連接。傳輸?shù)母締挝皇欠纸M。為不同系統(tǒng)的會(huì)晤實(shí)體建立端--端之間透明、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并提供端點(diǎn)間的錯(cuò)誤校正和流控制。傳輸?shù)母締挝皇菆?bào)文提供給用進(jìn)程在數(shù)據(jù)表示〔語(yǔ)法〕差異上的獨(dú)立性提供給用戶對(duì)OSI環(huán)境的訪問和分布式信息效勞。應(yīng)用層以下各層均通過應(yīng)用層向應(yīng)用進(jìn)程提供效勞為應(yīng)用程序間的通信提供控制結(jié)構(gòu)，包括建立、管理、終止連接〔任務(wù)〕1.2.1物理層通過物理傳輸比特〔bit〕流中繼器和集線器建立、維護(hù)和取消物理連接1.2.2數(shù)據(jù)鏈路層將比特信息加以組織封裝成數(shù)據(jù)幀〔Frame〕通過使用接收系統(tǒng)的硬件地址或物理地址來(lái)尋址硬件地址或物理地址〔即MAC地址〕兩個(gè)子層媒體訪問控制〔MAC〕邏輯鏈路控制〔LLC〕網(wǎng)卡、網(wǎng)橋和交換機(jī)1.2.4網(wǎng)絡(luò)層基于網(wǎng)絡(luò)層地址進(jìn)行不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的路徑選擇網(wǎng)絡(luò)層地址〔IP地址〕分割和重新組合數(shù)據(jù)包〔Packet〕過失檢驗(yàn)和可能的修復(fù)可能的數(shù)據(jù)流量控制路由器1.2.4傳輸層在不同物理節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序間建立連接以傳輸數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)段〔Segment〕連接類型類型面向連接(Connection-oriented)無(wú)連接(Connectionless)用一個(gè)尋址機(jī)制來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)特定的應(yīng)用程序傳輸層地址〔即端口號(hào)〕1.2.55~7層會(huì)話層建立、管理和終止會(huì)話表示層系統(tǒng)的應(yīng)用層送出的信息可被另一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層所讀取利用一種公用的信息表示格式翻譯多種信息數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)平安、數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)效勞與使用者應(yīng)用程序間的一個(gè)接口1.2.6數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆庋b和封裝1.3TCP/IP參考模型3.1.1TCP/IP與OSI的對(duì)應(yīng)3.1.2TCP/IP參考模型的各層TCP/IP與OSI的對(duì)應(yīng)TCP/IP模型也稱為互聯(lián)網(wǎng)參考模型，雖然它與OSI模型各有自己的結(jié)構(gòu)，但是大體上兩者仍能相互對(duì)照，如圖3-9所示。TCP/IP模型由四個(gè)層次組成，下面介紹它們的功能。1．網(wǎng)絡(luò)接口層2．網(wǎng)際層3．傳輸層3.應(yīng)用層1.3.2TCP/IP參考模型的各層第1層：網(wǎng)絡(luò)接口層(NetworkInterface)網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)OSI物理層和數(shù)據(jù)鏈路層并實(shí)現(xiàn)與它們相同的功能，其中包括LAN和WAN的技術(shù)細(xì)節(jié)。這一層也稱為主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層(Host-to-Network)。1.3.3TCP/IP參考模型的各層第2層：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層(internet)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層的目的是運(yùn)送數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)從任何在相連的網(wǎng)絡(luò)上送到目的地，而不在乎走的是哪個(gè)路徑或網(wǎng)絡(luò)。管理這層的特定協(xié)議稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)。最正確的路徑選定和數(shù)據(jù)包交換都發(fā)生在這層。1.3.4TCP/IP參考模型的各層第3層：傳輸層(Transport)傳輸層負(fù)責(zé)處理有關(guān)效勞質(zhì)量等事項(xiàng)，如可靠度、流量控制和錯(cuò)誤校正。該層可以提供不同效勞質(zhì)量、不同可靠性保證的傳輸效勞，并且協(xié)議發(fā)送端和目標(biāo)端的傳輸速度差異。這一層也稱為主機(jī)到主機(jī)層(Host-to-Host)。1.3.5TCP/IP參考模型的各層

第4層：應(yīng)用層(Application)應(yīng)用層包括會(huì)話層和表示層的功能，用來(lái)建立應(yīng)用層來(lái)處理高層協(xié)議、有關(guān)表達(dá)、編碼和會(huì)話控制。TCP/IP將所有應(yīng)用程序相關(guān)的內(nèi)容都?xì)w為一層，并保證為下層適當(dāng)?shù)膶?shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包。2網(wǎng)絡(luò)的分類2.1按照地理范圍分類2.2按照管理方式分類2.4按照數(shù)據(jù)傳輸方式分類2.1按照地理范圍分類局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)覆蓋范圍一般不超過數(shù)十公里，通常是一幢建筑物內(nèi)、相鄰的幾幢建筑物之間或者是一個(gè)園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。

廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork,WAN)

覆蓋范圍通常為數(shù)百公里到數(shù)千公里，甚至數(shù)萬(wàn)公里，可以是一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國(guó)家，甚至世界幾大洲或整個(gè)地球。

城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork,MAN)

覆蓋的地理范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，通常為數(shù)十公里到數(shù)百公里的一座城市內(nèi)。2.1按照地理范圍分類2.2按照管理方式分類對(duì)等網(wǎng)(PeertoPeer)通常是由很少幾臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的工作組。對(duì)等網(wǎng)采用分散管理的方式，網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)既作為客戶機(jī)又可作為效勞器來(lái)工作，每個(gè)用戶都管理自己機(jī)器上的資源?？蛻魴C(jī)/效勞器網(wǎng)(Client/Server)網(wǎng)絡(luò)的管理工作集中在運(yùn)行特殊網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)效勞器軟件的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，這臺(tái)計(jì)算機(jī)被稱為效勞器，它可以驗(yàn)證用戶名和密碼的信息，處理客戶機(jī)的請(qǐng)求。而網(wǎng)絡(luò)中其余的計(jì)算機(jī)則不需要進(jìn)行管理，而是將請(qǐng)求通過轉(zhuǎn)發(fā)器(Redirector)發(fā)給效勞器。2.2按照管理方式分類2.4按照數(shù)據(jù)傳輸方式分類播送網(wǎng)絡(luò)(BroadcastingNetwork)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)或設(shè)備通過一條共享的通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)收到任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息。這種傳輸方式主要應(yīng)用于局域網(wǎng)中。播送網(wǎng)絡(luò)中有三種傳輸類型：?jiǎn)尾?、組播和播送。在IPv6協(xié)議中還有另一種傳輸類型：任意播。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(PointtoPointNetwork)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)或設(shè)備通過單獨(dú)的鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間都可能會(huì)有多條單獨(dú)的鏈路。這種傳播方式主要應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。播送網(wǎng)絡(luò)的三種類型3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1

總線拓?fù)?.2

星形拓?fù)?.3

環(huán)形拓?fù)?.4

網(wǎng)狀拓?fù)?.5

混合拓?fù)?.6

蜂窩拓?fù)?.1總線拓?fù)?.2星形拓?fù)?.3環(huán)形拓?fù)?.4網(wǎng)狀拓?fù)?.5混合拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

4.1

雙絞線概述4.2同軸電纜4.3光纖4.1雙絞線概述4.1.1雙絞線的兩種類型4.1.2雙絞線的結(jié)構(gòu)4.1.3雙絞線的顏色4.1.4雙絞線的接頭(RJ45)4.1.5雙絞線的線材等級(jí)4.1.1

雙絞線的兩種類型非屏蔽雙絞線(UnshieldedTwisted-Pair,UTP)屏蔽雙絞線(ShieldedTwisted-Pair,STP)比UTP多一層屏蔽層

4.1.2雙絞線的結(jié)構(gòu)(1)

4.1.2雙絞線的結(jié)構(gòu)(2)4.1.3雙絞線的顏色序號(hào)12345678顏色橙白橙綠白藍(lán)藍(lán)白綠棕白棕

4.1.4雙絞線的接頭(RJ45)正面?zhèn)让骐p絞線的線材等級(jí)類別最大傳輸速度應(yīng)用1類2Mbit/s模擬和數(shù)字語(yǔ)音(電話)通信以及低速的數(shù)據(jù)傳輸。2類4Mbit/s語(yǔ)音、ISDN和不超過的4Mbit/s的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。3類16Mbit/s不超過16Mbit/s的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。4類20Mbit/s不超過20Mbit/s的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。5類100Mbit/s100Mbit/s距離100米的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。E5類1000Mbit/s1000Mbit/s的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸6類2.4Gbit/s1000Mbit/s以上的的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?！谱骱蜏y(cè)試雙絞線(UTP)準(zhǔn)備工具和材料連接UTP和RJ45接頭制作和測(cè)試直通纜(參見第四章)制作和測(cè)試交叉纜(參見第四章)準(zhǔn)備工具和材料UTP壓線鉗RJ45接頭護(hù)套簡(jiǎn)易測(cè)線儀連接UTP和RJ45接頭(1)

連接UTP和RJ45接頭(2)

連接UTP和RJ45接頭(3)4.2同軸電纜4.2.1同軸電纜的結(jié)構(gòu)4.2.2同軸電纜的分類和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.2.3同軸電纜的結(jié)構(gòu)同軸電纜的類型和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)類型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜粗纜直徑0.25英寸0.5英寸傳輸距離185m500m接頭螺旋形BNC頭(端接)T形頭(分接)AUI阻抗50Ω50Ω應(yīng)用的局域網(wǎng)類型10Base2(細(xì)纜以太網(wǎng))10Base5(粗纜以太網(wǎng))4.3光纖4.3.1光纖的結(jié)構(gòu)4.3.2光纖的尺寸4.3.3光纖的類型4.3.4光纖通信系統(tǒng)4.3.1光纖的結(jié)構(gòu)4.3.2光纖的尺寸描述光纖尺寸的參數(shù)有兩個(gè)：內(nèi)芯直徑和反射層直徑，其度量單位都為微米(μm,1μm=1×10-6m)。最細(xì)的光纖其內(nèi)芯直徑通常只有5~10μm，粗一些的光纖其內(nèi)芯直徑為50~100μm。局域網(wǎng)中最常用的光纖是62.5μm/125μm的光纖，其中62.5μm是內(nèi)芯直徑，而125μm是反射層的直徑。4.3.3光纖的類型多模光纖(MultimodeFiber,MMF)光信號(hào)不止一種波長(zhǎng)，典型的多模光纖尺寸為62.5μm/125μm單模光纖(SinglemodeFiber,SMF)光信息只有一種波長(zhǎng)，典型的單模光纖尺寸為8μm/125μm4.3.3光纖的類型4.3.4光纖通信系統(tǒng)第2局部網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備2.1中繼器和集線器2.2網(wǎng)橋2.4

交換機(jī)2.4路由器2.5網(wǎng)關(guān)2網(wǎng)卡的MAC地址存在形式由網(wǎng)卡的生產(chǎn)廠商固化在每塊網(wǎng)卡只讀存儲(chǔ)器(ROM)中。作用計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間進(jìn)行通信時(shí)，需要使用MAC地址格式MAC地址由48位二進(jìn)制數(shù)組成，使用12個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字來(lái)表示，如00-80-C8-EF-D2-C3。2MAC地址IEEE的注冊(cè)管理委員會(huì)RAC是局域網(wǎng)全球地址的法定管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)分配地址字段6個(gè)字節(jié)中的前三個(gè)字節(jié)。IEEE規(guī)定地址字段的第一個(gè)字節(jié)的最低位表示單一地址或組地址。IEEE規(guī)定地址字段的第一個(gè)字節(jié)的次最低位表示全球地址或局部地址。網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上受到MAC幀的處理方法，MAC幀的三種目的地址：?jiǎn)尾?、播送、多播?Ethernet地址結(jié)構(gòu)Ethernet地址網(wǎng)絡(luò)物理地址;Ethernet地址=ManufactureID+NICID24bit24bit

公司：Cisco00-00-0cNovell00-00-1B00-00-D83Com00-20-AF

00-60-8CIBM08-00-5A典型的Ethernet地址：

00-60-8C-01-28-12

Ethernet地址具有惟一性，取決于你所使用的網(wǎng)卡；2.1.1中繼器的功能中繼器(Repeater)最簡(jiǎn)單的互連設(shè)備。它工作在OSI模型的物理層，用于擴(kuò)展LAN網(wǎng)段的長(zhǎng)度，延伸信號(hào)傳輸?shù)姆秶缈杉哟缶€纜的傳輸距離。中繼器可以連接不同類型的線纜。2.1.2中繼器的功能中繼器的工作就是重發(fā)bit，將所收到的bit信號(hào)進(jìn)行再生和復(fù)原并傳給每個(gè)與之相連的網(wǎng)段。中斷器是一個(gè)沒有鑒別能力的設(shè)備，它會(huì)精確的再生所收到的bit信號(hào)包括錯(cuò)誤信息，而且再生后傳給每個(gè)與之相連網(wǎng)段而不管目的計(jì)算機(jī)是否在該網(wǎng)段上。但是，中繼器的速度很快且時(shí)延很小。2.1.3集線器的功能

集線器(Hub)其實(shí)是一個(gè)具有多個(gè)端口的中繼器。它可以集中網(wǎng)絡(luò)連接，可以重發(fā)bit信號(hào)。最常用的集線器是連接以太網(wǎng)中計(jì)算機(jī)的集線器，線纜從單個(gè)節(jié)點(diǎn)的NIC連接到中心集線器。一般8~24個(gè)端口。其他類型的集線器包括用于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的多站接入單元(MAU/MSAU)等。中繼器和集線器

MACaMACbMACcPORT1PORT2PORTNbbbACB2.1.4集線器根本工作流程2.1.5集線器的應(yīng)用與計(jì)算機(jī)直接連接與集線器形成堆疊與集線器形成級(jí)聯(lián)2.1.6集線器的安裝購(gòu)置集線器選擇安裝位置識(shí)別接口和指示燈連接電源連接集線器和計(jì)算機(jī)集線器互相連接2.2網(wǎng)橋和交換機(jī)

2.2.1網(wǎng)橋的功能2.2.2網(wǎng)橋的工作原理2.2.4交換機(jī)的功能2.2.4交換機(jī)與集線器的區(qū)別交換機(jī)的類型交換機(jī)的根本工作流程網(wǎng)段的形成交換環(huán)境下的播送2.2.9網(wǎng)橋同交換機(jī)的比較沖突域在同一個(gè)沖突域中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到所有被發(fā)送的幀播送域網(wǎng)絡(luò)中能接收任一設(shè)備發(fā)出的播送幀的所有設(shè)備的集合。播送：指數(shù)據(jù)幀發(fā)給所有的節(jié)點(diǎn)2.2.1網(wǎng)橋的功能

網(wǎng)橋(Bridge)工作在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，可以用于連接具有不同物理層的網(wǎng)絡(luò)，如連接使用同軸電纜和UTP的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋是一種數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它通過緩存、過濾、學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)和擴(kuò)散等功能來(lái)完成操作。

網(wǎng)橋的作用分割網(wǎng)段減少?zèng)_突網(wǎng)橋2.2.2網(wǎng)橋的工作原理(1)

緩存：網(wǎng)橋首先會(huì)對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行緩存并處理

過濾：判斷入幀的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否位于發(fā)送這個(gè)幀的網(wǎng)段中，如果是，網(wǎng)橋就不把幀轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋的其他端口

轉(zhuǎn)發(fā)：如果幀的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位于另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋就將幀發(fā)往正確的網(wǎng)段2.2.2網(wǎng)橋的工作原理(2)

學(xué)習(xí)：每當(dāng)幀經(jīng)過網(wǎng)橋時(shí)，網(wǎng)橋首先在網(wǎng)橋表中查找?guī)脑碝AC地址，如果該地址不在網(wǎng)橋表中，則將有該MAC地址及其所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)橋端口信息參加數(shù)據(jù)幀要去往的目標(biāo)MAC地址使用的網(wǎng)橋端口MACA端口3MACB端口2MACC端口12.2.2網(wǎng)橋的工作原理(2)

擴(kuò)散：如果在表中找不到目標(biāo)地址，則按擴(kuò)散的方法將該數(shù)據(jù)發(fā)送給與該網(wǎng)橋連接的除發(fā)送該數(shù)據(jù)的網(wǎng)段外的所有網(wǎng)段。又稱為擴(kuò)散泛洪〔flooding〕。2.4交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)的功能地址學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)/過濾防止回路交換機(jī)的功能交換機(jī)(Switch)其實(shí)是更先進(jìn)的網(wǎng)橋，它除了具備網(wǎng)橋的所有功能外，還通過在節(jié)點(diǎn)或虛電路間創(chuàng)立臨時(shí)邏輯連接，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬得到最大化的利用。通過交換機(jī)連接的網(wǎng)段內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，都可以使用網(wǎng)絡(luò)上的全部帶寬來(lái)進(jìn)行通信，而不是各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享帶寬。交換機(jī)的特性交換機(jī)的每一個(gè)端口所連接的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域交換機(jī)所連接的設(shè)備仍然在同一個(gè)播送域內(nèi)，也就是說，交換機(jī)不隔絕播送〔惟一的例外是在配有VLAN的環(huán)境中〕交換機(jī)依據(jù)幀頭的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交換機(jī)的分類

直通式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)速度快延遲固定轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀轉(zhuǎn)發(fā)速度慢延遲可變轉(zhuǎn)發(fā)前校驗(yàn)

Frame

Frame

Frame

Frame交換機(jī)與集線器的區(qū)別交換機(jī)的并行程度更高，不同于集線器的共享帶寬。8口集線器(100Mbps)與8口交換機(jī)(400Mbps)的帶寬比較。交換機(jī)的緩存能力更強(qiáng)交換機(jī)的智能化程度更高交換機(jī)具有支持虛擬局域網(wǎng)(VLAN)的能力不可管理交換機(jī)不具備可管理性，沒有CPU或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等優(yōu)于集線器?？晒芾硎浇粨Q除了具有不可管理交換機(jī)的全部功能，還帶有CPU或集中管理芯片，可以支持VLAN及SNMP管理，又稱為智能型交換機(jī)。交換機(jī)的類型二層交換機(jī)二層交換技術(shù)是開展比較成熟，二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個(gè)地址表中。三層交換機(jī)就是具有局部路由器功能的交換機(jī)，三層交換機(jī)的最重要目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這目的效勞的，能夠做到一次路由，屢次轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過程由硬件高速實(shí)現(xiàn)，而象路由信息更新、路由表維護(hù)、路由計(jì)算、路由確定等功能，由軟件實(shí)現(xiàn)。三層交換技術(shù)就是二層交換技術(shù)＋三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。傳統(tǒng)交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型第二層——數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)，既可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由功能，又可根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)狀況做到最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)性能。MACaMACbMACdPORT1PORT2PORTNMACcPORT1PORT2PORT2MACaMACbMACcPORTNMACdMACTABLEbbbADCB交換機(jī)的根本工作流程PORT1PORT2PORTN網(wǎng)段1網(wǎng)段3網(wǎng)段2ABCDcPORT1PORT2PORT2MACaMACbMACcPORTNMACdMACTABLE網(wǎng)段的形成PORT1PORT2PORTN網(wǎng)段1網(wǎng)段3網(wǎng)段2ABCDPORT1PORT2PORT2MACaMACbMACcPORTNMACdMACTABLExx=MAC“FFFFFFFFFFFF未知或廣播xx透明網(wǎng)橋相當(dāng)于交換環(huán)境下的播送交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)以太網(wǎng)交換機(jī)通過內(nèi)部的MAC地址表做出轉(zhuǎn)發(fā)/過濾的決定MAC地址表存放在交換機(jī)的RAM中初始的MAC地址表為空MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)〔續(xù)〕交換機(jī)的接口收到數(shù)據(jù)幀后，查找MAC地址表，如沒有相應(yīng)的表項(xiàng)，交換機(jī)將該數(shù)據(jù)幀泛洪〔flood〕到所有其它的接口上通過讀取幀中的源MAC地址，交換機(jī)將端口及其連接的主機(jī)映射起來(lái)，放入MAC地址表0260.8c01.4444MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.3333E0E1E2E3DCBA交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)(續(xù)〕如果交換機(jī)連接的所有主機(jī)都發(fā)送過數(shù)據(jù)幀，就可以建立起一個(gè)完整的MAC地址表，交換機(jī)將據(jù)此做出轉(zhuǎn)發(fā)/過濾的決定MAC地址表是動(dòng)態(tài)變化的，如果在一定時(shí)間內(nèi)某一主機(jī)沒有新的數(shù)據(jù)幀發(fā)送，則相應(yīng)的表項(xiàng)將被清除0260.8c01.3333E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E2:0260.8c01.4444MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.2222E0E1E2E3DCBA0260.8c01.4444交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)與過濾如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址在MAC地址表中有相應(yīng)的表項(xiàng)，則交換機(jī)將該數(shù)據(jù)幀直接發(fā)往對(duì)應(yīng)的接口，從而保證其它接口上的主機(jī)不會(huì)收到無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)幀播送幀和組播幀仍將被泛洪〔flood〕到除接收接口以外的所有其它接口0260.8c01.33330260.8c01.22220260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.1111E0E1E2E3DCABMACaddresstable網(wǎng)橋同交換機(jī)的比較一般用做網(wǎng)段互連可連PC或網(wǎng)段網(wǎng)橋交換機(jī)基于軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)基于硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)單個(gè)生成樹多個(gè)生成樹通常不超過16個(gè)端口可多至數(shù)百個(gè)端口2.4路由器

路由器的功能路由器的工作原理路由器根本工作流程路由器對(duì)播送的控制路由與交換的比較2.4.1路由器的功能

路由器(Router)工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層，因此可以連接1層和2層結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò)。路由器通過在相鄰的路由器節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行路徑選擇(即路由)功能，通過最正確的路徑來(lái)傳送數(shù)據(jù)包。隔離播送，阻止播送風(fēng)暴。所有通過路由器連接的網(wǎng)絡(luò)必須使用相同的尋址機(jī)制(通常使用IP地址)。路由器路由器簡(jiǎn)介隔絕播送，劃分播送域通過路由選擇算法決定最優(yōu)路徑轉(zhuǎn)發(fā)基于三層地址的數(shù)據(jù)包〔網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備〕其他功能10.120.2.0172.16.1.02.4.2路由器的工作原理(1)

與網(wǎng)橋和交換機(jī)使用幀中的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀相比較，路由器是通過數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)層地址(如IP地址)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的，不對(duì)MAC地址進(jìn)行操作。因此，在用路由器連接的網(wǎng)絡(luò)上，源節(jié)點(diǎn)不需要知識(shí)目的節(jié)點(diǎn)的MAC也能夠找到它。2.4.2路由器的工作原理(2)

與網(wǎng)橋和交換機(jī)類似，路由器的內(nèi)存中也存有一個(gè)表，叫做路由表(RoutingTable)，其中記錄的是數(shù)據(jù)包地址(網(wǎng)絡(luò)層地址)和物理端口號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。路由器根據(jù)路由表來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。如果包中的目標(biāo)地址與源地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，路由器就數(shù)據(jù)流限制在那個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；如果目標(biāo)地址在另一個(gè)網(wǎng)段，路由器就把包發(fā)送到與目標(biāo)網(wǎng)段相對(duì)應(yīng)的物理端口上。PORT1PORT2PORTN子網(wǎng)：192.0.1.XXXABCD子網(wǎng)：192.4.96.XXX子網(wǎng)：192.2.16.XXXPORT1PORT2PORTNROUTETABLE192.0.1.XXX192.2.16.XXX192.4.96.XXXaaIP:aaMAC:aIP:ccMAC:caa播送域：路由器每個(gè)端口是一個(gè)播送域交換機(jī)所有端口都屬于同一個(gè)播送域2.4.3路由器根本工作流程aaaaPORT1PORT2PORTN子網(wǎng)：192.0.1.XXXABCDPORT1PORT2PORTNROUTETABLE子網(wǎng)：192.4.96.XXX子網(wǎng)：192.2.16.XXX192.0.1.XXX192.2.16.XXX192.4.96.XXXIP:aaMAC:aIP:ccMAC:c廣播廣播域2.4.4路由器對(duì)播送的控制IP路由的工作方式依據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)路由表包含路由器直連的網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)到的目的網(wǎng)絡(luò)RoutedProtocol:IP

Network

ProtocolDestination

NetworkExitInterfaceE0

S010.120.2.0

172.16.1.0

Connected

Learned

172.16.1.010.120.2.0S0E0靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由靜態(tài)路由

人工配置在很少或只有一個(gè)路徑時(shí)有用經(jīng)常用于缺省路徑可能會(huì)增加管理負(fù)擔(dān)動(dòng)態(tài)路由

由路由協(xié)議依據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化自動(dòng)修改路由信息路由協(xié)議在路由器間交換彼此的了解的路徑信息周期性的更新或在網(wǎng)絡(luò)變化時(shí)立刻更新，以得到最新的路徑內(nèi)部與外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議自治系統(tǒng)〔AutonomousSystem〕：在同一公共路由選擇策略和公共管理下的網(wǎng)絡(luò)集合，如一個(gè)ISP的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議〔IGP〕：在自主系統(tǒng)內(nèi)交換路由信息外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議〔EGP〕：在自治系統(tǒng)間交換路由信息AutonomousSystem100AutonomousSystem200IGPs:RIP,IGRPEGPs:BGP距離矢量路由協(xié)議周