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交換式局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

云知道

（一）交換式局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)大型局域網(wǎng)總是由多個(gè)局域網(wǎng)通過多種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 ， 如網(wǎng)橋、路由器或交換機(jī)等連接而成的 。由于對局域網(wǎng)帶寬不斷增長的要求必須在以太網(wǎng)或令牌環(huán)網(wǎng)固定的10Mbps或16Mbps的帶寬限制下 ， 所以在一個(gè)典型的局域網(wǎng)設(shè)計(jì)中不同局域網(wǎng)段的數(shù)目正迅速性地增長著 。交換式局域網(wǎng) ， 作為一種能通過增加網(wǎng)段提高局域網(wǎng)容量的技術(shù) ， 已經(jīng)迅速地確立了它自己的地位 。這是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)交換機(jī)能夠以較低的成本在多個(gè)網(wǎng)段提供高質(zhì)量的報(bào)文傳輸服務(wù) 。這正如以前的路由器 ， 作為連接局域網(wǎng)段的互連設(shè)備曾大量替代了互連網(wǎng)橋 ， 而現(xiàn)在交換機(jī)趨向于替代局域網(wǎng)中的路由器 。但是這種趨勢會持續(xù)多久呢？是否有可能局域網(wǎng)中不再需要路由器呢？毫無疑問 ， 廣域網(wǎng)中互連的交換式局域網(wǎng)之間需要路由器提供物理連接和協(xié)議的轉(zhuǎn)換 。但當(dāng)我們尋求對下列問題的答案時(shí) ， 分歧就產(chǎn)生了：

在交換式局域網(wǎng)中路由選擇的作用是什么？
在交換式局域網(wǎng)中交換與路由選擇之間的最優(yōu)平衡是什么？
在局域網(wǎng)中把交換機(jī)與路由器物理地連接起來的最好辦法是什么？
下面的論述將會對這些問題給出合理的解答 。

（二）交換和路由選擇：定義

在開始討論在局域網(wǎng)中交換和路由選擇各自的作用之前 ， 首先應(yīng)該明白這兩種技術(shù)的差別 。局域網(wǎng)交換機(jī)有點(diǎn)象網(wǎng)橋 ， 通常它們互連同種類型的局域網(wǎng)段 ， 如都是以太網(wǎng)段或都是令牌環(huán)網(wǎng)段的情形 。它們在端口之間透明地傳送信息 ， 以令牌環(huán)網(wǎng)為例 ， 就是用源路由選擇的方法 。透明交換機(jī)對端站是不可見的 ， 它們通過檢查傳送到它們端口的局域網(wǎng)段中的所有信息包來進(jìn)行學(xué)習(xí) ， 從而得知各站點(diǎn)的位置 ， 并根據(jù)在每個(gè)信息包中的目的網(wǎng)絡(luò)地址把信息包送往適當(dāng)?shù)亩丝?。這也意味著它們的運(yùn)作獨(dú)立于與端站之間互相通信的協(xié)議 ， 不管是TCP/IP協(xié)議 ， 還是Novell IPX ， NETBIOS或者IBM的SNA協(xié)議 。令牌環(huán)網(wǎng)的源路由選擇交換機(jī)與透明交換機(jī)不同之處僅在于 ， 源路由選擇交換機(jī)是根據(jù)由端站往每個(gè)信息包中插入的信息來把信息包送往相應(yīng)的端口 ， 同樣這也是獨(dú)立于下層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的 。

但在一些情況中 ， 交換機(jī)可用來互連不同類型的局域網(wǎng) ， 例如 ， 一些交換機(jī)可互連FDDI主干網(wǎng)和以太網(wǎng)段 。在這種情形下 ， 交換機(jī)只是在以太網(wǎng)和FDDI幀之間作些簡單的轉(zhuǎn)換工作 ， 這樣就遵循了對端站的透明性原則 。

另一方面 ， 路由器被設(shè)計(jì)成具有把任何類型的網(wǎng)絡(luò)信息包傳送到任何其他類型網(wǎng)絡(luò)的能力 ， 它們對端站是不透明的：事實(shí)上 ， 當(dāng)一個(gè)以太網(wǎng)的端站想要路由器另一端的站點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí) ， 它只是對相應(yīng)的路由器進(jìn)行尋址 ， 而不是目的站點(diǎn) 。當(dāng)一個(gè)路由器從一個(gè)以太網(wǎng)段收到一個(gè)要發(fā)往另一個(gè)網(wǎng)段的信息包時(shí) ， 路由器取出報(bào)文的頭部 ， 檢查報(bào)頭中的目的地址 ， 然后根據(jù)這些信息查詢相應(yīng)的表 ， 確定這個(gè)目的站點(diǎn)是否位于它的一個(gè)直接相連的局域網(wǎng)段中 ， 否則 ， 該信息包應(yīng)被送往另一個(gè)路由器 ， 在作出相應(yīng)的決定后 ， 這個(gè)路由器將為這個(gè)信息包添加新的報(bào)頭并將它發(fā)送出去 。

為了確定信息包往哪一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā) ， 路由器要維護(hù)復(fù)雜的查找表 ， 這些表是由每個(gè)路由器與網(wǎng)絡(luò)中的其它路由器相互合作而構(gòu)造的 ， 這些路由器相互傳遞經(jīng)過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由狀態(tài)信息 ， 在路由選擇中涉及到的協(xié)議和過程是復(fù)雜的 ， 需要進(jìn)行大量的計(jì)算 ， 并且占用內(nèi)存 。

總而言之 ， 在局域網(wǎng)中交換與路由選擇最顯著的差異在于：信息包經(jīng)過路由器要比經(jīng)過交換機(jī)需要復(fù)雜得多的處理 。因此 ， 在取得同一性能水平的前提下 ， 路由器的花費(fèi)比交換機(jī)的花費(fèi)多許多 ， 而且 ， 一個(gè)包經(jīng)過交換機(jī)比要經(jīng)過路由器花的時(shí)間少一些 ， 從而交換機(jī)提供了更短的延遲；但另一方面 ， 可以用路由器的處理能力來提供比交換機(jī)更大程度的控制 。

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