講解路由器技術與二層交換機的基礎知識

隨著我國路由行業(yè)的發(fā)展，同時也推動了路由器技術的更新升級，這里我們主要講解了路由器技術與二層交換機的基礎知識。為了適應網絡應用深化帶來的挑戰(zhàn)，網絡在規(guī)模和速度方向都在急劇發(fā)展，局域網的速度已從最初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s，目前千兆以太網技術已得到普遍應用。

在網絡結構方面也從早期的共享介質的局域網發(fā)展到目前的交換式局域網。交換式局域網技術使專用的帶寬為用戶所獨享，極大的提高了局域網傳輸的效率。可以說，在網絡系統集成的技術中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術方面已得到令人滿意的答案。但是，作為網絡核心、起到網間互連作用的路由器技術卻沒有質的突破。在這種情況下，一種新的路由器技術應運而生，這就是第三層交換技術：說它是路由器，因為它可操作在網絡協議的第三層，是一種路由理解設備并可起到路由決定的作用；說它是交換器，是因為它的速度極快，幾乎達到第二層交換的速度。二層交換機、三層交換機和路由器這三種技術究竟誰優(yōu)誰劣，它們各自適用在什么環(huán)境？為了解答這問題，我們先從這三種技術的工作原理入手：

1.二層交換技術

二層交換機是數據鏈路層的設備，它能夠讀取數據包中的MAC地址信息并根據MAC地址來進行交換。交換機內部有一個地址表，這個地址表標明了MAC地址和交換機端口的對應關系。當交換機從某個端口收到一個數據包，它首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的，它再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口，如果表中有與這目的MAC地址對應的端口，則把數據包直接復制到這端口上，如果在表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數據時就不再需要對所有端口進行廣播了。

二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。由于二層交換機一般具有很寬的交換總線帶寬，所以可以同時為很多端口進行數據交換。如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，而它的交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現線速交換。二層交換機對廣播包是不做限制的，把廣播包復制到所有端口上。二層交換機一般都含有專門用于處理數據包轉發(fā)的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非常快。

2.路由器技術

路由器是在OSI七層網絡模型中的第三層——網絡層操作的。路由器內部有一個路由表，這表標明了如果要去某個地方，下一步應該往哪走。路由器從某個端口收到一個數據包，它首先把鏈路層的包頭去掉（拆包），讀取目的IP地址，然后查找路由表，若能確定下一步往哪送，則再加上鏈路層的包頭（打包），把該數據包轉發(fā)出去；如果不能確定下一步的地址，則向源地址返回一個信息，并把這個數據包丟掉。

路由器技術和二層交換看起來有點相似，其實路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的第二層（數據鏈路層），而路由發(fā)生在第三層。這一區(qū)別決定了路由和交換在傳送數據的過程中需要使用不同的控制信息，所以兩者實現各自功能的方式是不同的。

路由技術其實是由兩項最基本的活動組成，即決定最優(yōu)路徑和傳輸數據包。其中，數據包的傳輸相對較為簡單和直接，而路由的確定則更加復雜一些。路由算法在路由表中寫入各種不同的信息，路由器會根據數據包所要到達的目的地選擇最佳路徑把數據包發(fā)送到可以到達該目的地的下一臺路由器處。當下一臺路由器接收到該數據包時，也會查看其目標地址，并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。依次類推，直到數據包到達最終目的地。

路由器之間可以進行相互通訊，而且可以通過傳送不同類型的信息維護各自的路由表。路由更新信息主是這樣一種信息，一般是由部分或全部路由表組成。通過分析其它路由器發(fā)出的路由更新信息，路由器可以掌握整個網絡的拓撲結構。鏈路狀態(tài)廣播是另外一種在路由器技術之間傳遞的信息，它可以把信息發(fā)送方的鏈路狀態(tài)及進的通知給其它路由器。

編輯：博子