關于路由器交換機知識學習筆記
也許很多人還不了解路由器交換機的相關知識,這里我們主要介紹路由器交換機的綜合知識。交換機是我們組網所必需的設備之一,通過交換機來連接各個局域網,路由器交換機在網絡建設中,發揮著越來越重要的作用。不過在購買交換機的時候,會提到交換機會為二層、三層和四層的說法,他們之間有什么區別嗎?
一、二層交換機
二層交換機發展到現在,其技術已經比較成熟,二層交換機屬于數據鏈路層的設備,它能夠識別出數據包中的MAC地址信息,根據MAC地址進行轉發。當交換機從某個端口收到一個數據包的時候,它首先讀取數據包中的源MAC地址,這樣能夠確定出源MAC地址的機器連接到了路由器交換機的哪個端口上,然后再讀取數據包中的目的MAC地址,并在地址表中查找相應的端口,如果地址表中能夠找到與目的MAC地址相對應的商品,那么交換機就會把數據包直接復制到這個口上,完成數據轉發的任務。如果在地址表中找不到相對應的端口,就會把數據包廣播到路由器交換機的所有端口,當發現目的機器對源機器有回應的時候,路由器交換機就會學習目的MAC地址與哪個端口對應,并對其進行記錄,以方便下次傳送數據的時候,不再對所有的端口進行廣播。通過不斷的循環上面的過程,對于全網的MAC地址信息就都可以學習到,所以二層交換機就是這樣來建立與維護它自己的地址表的。
二層交換機主要用于小型的局域網中,在網絡中廣播包的影響不大,通過二層交換機的快速交換功能,多個接入端口與低廉的價格為小型網絡用戶提供了一個很完善的解決方案。
二、三層交換機
三層交換是相對于傳統的交換概念而提出的,傳統的交換技術是在OSI網絡標準模型中的數據鏈路層進行操作的,而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發,簡單的說三層交換機就是在二層交換機的基礎上采用了三層轉發技術,從而解決了局域網中網段劃分后,子網依賴路由器進行管理的局面,解決了傳統路由器低速、復雜造成的網絡瓶頸問題。當有數據從路由器交換機的端口芯片接收進來以后,首先會在二層交換機芯片中查找對應的目的MAC地址,如果能夠在MAC地址表中找到,就直接進行二層轉發,從而實現數據的快速傳送。但是當找不到目的MAC地址的時候,交換機就會把數據傳送到CPU,然后由CPU查找相應的路由表信息,與數據的目的IP地址相對比,然后發送ARP數據包到目的主機,得到該主機的MAC地址,接著將MAC地址發送到二層芯片,由二層芯片轉發該數據包,最后實現數據的傳送。
三層交換機根據處理數據的不同分為硬件與軟件兩個大類,硬件交換機的路由技術相對來說比較復雜,成本較高,但是傳送數據速度快,性能好,其負載能力非常強。工作的時候是通過ASIC芯片,采用硬件的方式進行路由表的查找與刷新的。而軟件路由器交換機的三層交換技術簡單,成本比較低,但是傳送數據的速度比較慢一些,不適合作為主干交換機,采用CPU用軟件的方式查找路由表。
三層交換機即可以完成第二層交換機的端口交換功能,又可以完成部分路由器的路由功能。三層交換機最重要的功能就是加快大型網絡內的數據快速轉發,從而使更大的數據流量能夠實現在內網中高速傳送。
三、四層交換機
四層交換技術實際上是一種功能,它決定傳輸數據時不只是依據MAC地址或是源/目的IP地地下,而是根據TCP/UDP應用端口號來傳送的。第四層的交換功能就如果虛IP指向物理服務器,該層路由器交換機傳輸時服從的協議多種多樣,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其它協議,這些頁面在物理服務器基礎上,需要復雜的載量平衡算法。在IP世界,業務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定,在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。 在第四層交換中為每個供搜尋使用的服務器組設立虛IP地址(VIP),每組服務器支持某種應用。在域名服務器(DNS)中存儲的每個應用服務器地址是VIP,而不是真實的服務器地址。 當某用戶申請應用時,一個帶有目標服務器組的VIP連接請求(例如一個TCP SYN包)發給服務器交換機。服務器交換機在組中選取最好的服務器,將終端地址中的VIP用實際服務器的IP取代,并將連接請求傳給服務器。這樣,同一區間所有的包由服務器路由器交換機進行映射,在用戶和同一服務器間進行傳輸。 第四層交換的原理 OSI模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責端對端通信,即在網絡源和目標系統之間協調通信。在IP協議棧中這是TCP(一種傳輸協議)和UDP(用戶數據包協議)所在的協議層。
四層交換機的交換信息所描述的具體內容,實質上是一個包含在每個IP包中的所有協議或進程,如用于WEB傳輸的HTTP,用于文件傳輸的FTP等等,在一個IP網絡中,普遍使用的第四層交換協議,其實就是TCP與UDP這兩個協議。
四、總結
通過上面的介紹,看到了二層、三層與四層交換機他們工作原理的不同,以及它們在工作時的具體的流程,從而明白了他們之間的區別。讓我們在選購企業交換機的時候,能夠根據自己的需要來選擇相對應的交換機。