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二 如何理解網(wǎng)絡(luò)交換機的工作原理

云知道

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二層交換機 基于MAC地址
三層交換機 具有VLAN功能 有交換和路由 ///基于IP，就是網(wǎng)絡(luò)
四層交換機 基于端口，就是應(yīng)用
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二層交換技術(shù)從網(wǎng)橋發(fā)展到VLAN（虛擬局域網(wǎng)），在局域網(wǎng)建設(shè)和改造中得到了廣泛的應(yīng)用 。第二層交換技術(shù)是工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層 。它按照所接收到數(shù)據(jù)包的目的MAC地址來進行轉(zhuǎn)發(fā)，對于網(wǎng)絡(luò)層或者高層協(xié)議來說是透明的 。它不處理網(wǎng)絡(luò)層的IP地址，不處理高層協(xié)議的諸如TCP、UDP的端口地址，它只需要數(shù)據(jù)包的物理地址即MAC地址，數(shù)據(jù)交換是靠硬件來實現(xiàn)的，其速度相當(dāng)快，這是二層交換的一個顯著的優(yōu)點 。但是，它不能處理不同IP子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換 。傳統(tǒng)的路由器可以處理大量的跨越IP子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，但是它的轉(zhuǎn)發(fā)效率比二層低，因此要想利用二層轉(zhuǎn)發(fā)效率高這一優(yōu)點，又要處理三層IP數(shù)據(jù)包，三層交換技術(shù)就誕生了 。
三層交換技術(shù)的工作原理
第三層交換工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層即網(wǎng)絡(luò)層，是利用第三層協(xié)議中的IP包的包頭信息來對后續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流進行標(biāo)記，具有同一標(biāo)記的業(yè)務(wù)流的后續(xù)報文被交換到第二層數(shù)據(jù)鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路 。這條通路經(jīng)過第二層鏈路層 。有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數(shù)據(jù)包進行拆包來判斷路由，而是直接將數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)流進行交換
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二層交換技術(shù)
二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中 。具體的工作流程如下：
（1） 當(dāng)交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源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；
（2） 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口；
（3） 如表中有與這目的MAC地址對應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上；
（4） 如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機器對源機器回應(yīng)時，交換機又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個端口對應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進行廣播了 。
不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學(xué)習(xí)到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表 。
從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：
（1） 由于交換機對多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現(xiàn)線速交換；
（2） 學(xué)習(xí)端口連接的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大?。ㄒ话銉煞N表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數(shù)值），地址表大小影響交換機的接入容量；
（3） 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能 。
以上三點也是評判二三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術(shù)參數(shù)，這一點請大家在考慮設(shè)備選型時注意比較 。
（二）路由技術(shù)
路由器工作在OSI模型的第三層---網(wǎng)絡(luò)層操作，其工作模式與二層交換相似，但路由器工作在第三層，這個區(qū)別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的控制信息，實現(xiàn)功能的方式就不同 。工作原理是在路由器的內(nèi)部也有一個表，這個表所標(biāo)示的是如果要去某一個地方，下一步應(yīng)該向那里走，如果能從路由表中找到數(shù)據(jù)包下一步往那里走，把鏈路層信息加上轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果不能知道下一步走向那里，則將此包丟棄，然后返回一個信息交給源地址 。

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