网络交换机有什么用

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  1.路由器(Router)是一种负责寻径的网络设备,它在互连网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。对用户提供最佳的通信路径,路由器利用路由表为数据传输选择路径,路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单,路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径。路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径,如果某一网络路径发生故障或堵塞,路由器可选择另一条路径,以保证信息的正常传输。路由器可进行数据格式的转换,成为不同协议之间网络互连的必要设备。

  路由器使用寻径协议来获得网络信息,采用基于“寻径矩阵”的寻径算法和准则来选择最优路径。按照OSI参考模型,路由器是一个网络层系统。路由器分为单协议路由器和多协议路由器。

  Internet由各种各样的网络构成,路由器是其中非常重要的组成部分,整个Internet上的路由器不计其数。Intranet要并入Internet,兼作Internet服务,路由器是必不可少的组件,并且路由器的配置也比较复杂。

  在互连网上交换信息的一个基本要求是每个站都具有可达的唯一地址。像邮政编址类似,互连网地址也由几部分组成。在互连网上,通常要求使用网络地址、主机地址和计算机上运行的应用。

  规定了地址之后,接下来便是如何选择路径到达报文的终点。路由选择涉及规定路由选择参数以及如何获得这些参数。

  在互连网中使用的地址是32位的IP地址,该地址由网络号和主机号组成。IP地址分为下述3类:

  路由器在选择路径时常用的算法有两种:一是距离向量;二是链路状态。前一种由路由选择信息协议(RIP)使用,后一种由开放式最短路径优先协议(OSPF)使用。

  现举例来说明路由器如何工作。假设由一个路由器连接了三个子网,子网地址(掩码)分别为1000、2000 和 3000,相互通信的两个站的地址分别是1400和2034。

  假定编址为1400的站向2034发送报文。信源站首先将其网络地址掩码(1000)与终点网络地址掩码进行比较,因为两者不同,源站认识到报文接收者不在同一LAN上, 不能直接发送到接收者。于是该源站便从其路由选择表中把它所连接的路由器1的地址和该报文置于一个信封内,并将信封发给路由器1。

  路由器1收到报文,丢掉信封,观察报文的终点地址,将其与它具有的3个网络地址掩码(1000,2000 和 3000)比较。由于与2000相同, 路由器便将报文直接发送给接收者。当然,这个例子是互连网络中最简单的一种,但基本原理是一样的。

  路由器在网络层提供连接服务,用路由器连接的网络可以使用在数据链路层和物理层完全不同的协议。由于路由器操作的OSI层次比网桥高,所以,路由器提供的服务更为完善。路由器可根据传输费用、转接时延、网络拥塞或信源和终点间的距离来选择最佳路径。路由器的服务通常要由端用户设备明确地请求,它处理的仅仅是由其它端用户设备要求寻址的报文。

  路由器与网桥的另一个重要差别是,路由器了解整个网络,维持互连网络的拓扑,了解网络的状态,因而可使用最有效的路径发送包。

  网桥和路由器之间功能上的差别经常很模糊。由于网桥变得越来越复杂,它们现在能处理一些以前由路由器处理的日常杂务,这样使很多路由器失了业。执行路由功能的网桥有时也称为网桥路由器(brouters)。

  2.交换机的英文名称之为“Switch”,它是集线器的升级换代产品,从外观上来看的话,它与集线器基本上没有多大区别,都是带有多个端口的长方形盒状体。交换机是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

  “交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统(PSTN)。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下(注意不是拨号),然后就说:跟我接XXX,话务接线员接到要求后就会把相应端线头插在要接端子上,即可通话。其实这就是最原始的电话交换机系统,只不过它是一种人工电话交换系统,不是自动的,也不是我们今天要谈的计算机交换机,但是我们现在要讲的计算机交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来。

  在计算机网络系统中,交换概念的提出是相对于共享工作模式的改进。我们知道集线器(HUB)是一种共享介质的网络设备,而且HUB本身不能识别目的地址,是采用广播方式向所有节点发送。即当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的,对网络上所有节点同时发送同一信息,然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。在这种方式下我们知道很容易造成网络堵塞,因为其实接收数据的一般来说只有一个终端节点,而现在对所有节点都发送,那么绝大部分数据流量是无效的,这样就造成整个网络数据传输效率相当低。另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到,那显然就不会很安全了,容易出现一些不安全因素。

  交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的MAC地址(网卡的硬件地址)对照表以确定目的MAC的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点,而不是所有节点,目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高,不会浪费网络资源,只是对目的地址发送数据,一般来说不易产生网络堵塞;另一个方面数据传输安全,因为它不是对所有节点都同时发送,发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。

  交换机还有一个重要特点就是它不是像集线器一样每个端口共享带宽,它的每一端口都是独享交换机的一部分总带宽,这样在速率上对于每个端口来说有了根本的保障。另外,使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机,这就是后面将要介绍的VLAN(虚拟局域网)。通过交换机的过滤和转发,可以有效的隔离广播风暴,减少误包和错包的出现,避免共享冲突。这样交换机就可以在同一时刻可进行多个节点对之间的数据传输,每一节点都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有固定的一部分带宽,无须同其他设备竞争使用。如当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有带宽,都有着自己的虚拟连接。打个比方就是,如果现在使用的是10Mbps 8端口以太网交换机,因每个端口都可以同时工作,所以在数据流量较大时,那它的总流量可达到8*10Mbps=80Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,因为它是属于共享带宽式的,所以同一时刻只能允许一个端口进行通信,那数据流量再忙HUB的总流通量也不会超出10Mbps。如果是16端口、24端口的更是明显了!

  交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。目前一些高档交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有路由和防火墙的功能。

  交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。


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