交换机工作原理

交换机负责局域网内主机之间的数据转发

交换机内部有一个MAC地址表,记录了MAC地址与交换机端口的对应信息,当数据需要转发时主机将数据包发送给交换机,交换机将数据包中的源地址映射到端口,并缓存到MAC地址表中,而后根据数据包中的目标地址去MAC地址表中匹配

       匹配成功,则会通过单播将数据从端口转发到对应的MAC地址

       匹配不成功,则会在局域网内进行广播,目标地址收到广播后会响应交换机,交换机将目标地址映射到对应的端口,并缓存到MAC地址表中,然后转发数据

MAC地址表有一个老化机制,一定时间内没有通信的MAC地址和端口会被遗忘,从而提升效率,这个老化的时间默认是300秒

一层/二层/三层交换机

交换机分为一层,二层,和三层交换机

一层交换机工作在物理层,主要负责局域网内的数据转发

二层交换机工作在数据链路层,可以划分VLAN,从而区分广播域,在数据转发的时候多了一个判断VLAN的步骤,同一VLAN内可以互相通信

三层交换机工作在网络层,提供路由功能,但不能完全取代路由器,因为基础原理不同

路由器工作原理

路由器是一种具有多个输入端口和输出端口的计算机,工作在网络层,负责跨域传输数据,每个路由器都有一个路由表和转发表

       路由表用来保存路由信息(比如源地址,目标地址,跳数,下一跳)

       转发表是基于路由生成的,用来保存IP地址,子网以及映射的端口

路由器提供了两种重要的机制:路由和转发

       路由可以根据数据包的目标地址选择一条最优的路由路径

       转发负责将数据包传输到路由器的输出端

RIP/OSPF协议

路由器之间的数据传输需要遵循内部网关协议(IGP),IGP协议包括RIP协议和OSPF协议

RIP协议利用距离矢量算法来判断最优路径,它将到达目的地所需要经过的路由器的个数称为跳数,跳数越大,开销也就越大,当跳数大于或等于16时,将会判定为不可达,这也就意味着RIP协议只能应用在小型网络

OSPF协议根据链路状态来判断最优路径,链路状态是指路由器和那些路由器相邻,OSPF通过输出端口向所有相邻的路由器进行广播,获取相邻路由器的链路状态,而每一个相邻的路由器又再次向所有相邻的路由器进行广播,最终区域内的所有路由器都能建立一个链路状态数据库,也就是全网拓扑图;这种向全网发送广播的方法叫做洪泛法,只有当链路状态发生变化时,路由器才会使用洪泛法进行广播;