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詳談交換機和路由器的區(qū)別 什么是交換機( 二 )

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五、原理
工作在數(shù)據鏈路層，交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣 。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數(shù)據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內部MAC地址表中 。使用交換機也可以把網絡“分段”，通過對照MAC地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機 。通過交換機的過濾和轉發(fā)，可以有效的減少沖突域，但它不能劃分網絡層廣播，即廣播域 。交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據傳輸 。每一端口都可視為獨立的網段，連接在其上的網絡設備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用 。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據，而且這兩個傳輸都享有網絡的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接 。假使這里使用的是10Mbps的以太網交換機，那么該交換機這時的總流通量就等于
2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps 。總之，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數(shù)據幀功能的網絡設備 。交換機可以“學習”MAC地址，并把其存放在內部地址表中，通過在數(shù)據幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據幀直接由源地址到達目的地址 。
六、交換機與路由器的區(qū)別
傳統(tǒng)交換機從網橋發(fā)展而來，屬于OSI第二層即數(shù)據鏈路層設備 。它根據MAC地址尋址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行 。路由器屬于OSI第三層即網絡層設備，它根據IP地址進行尋址，通過路由表路由協(xié)議產生 。交換機最大的好處是快速，由于交換機只須識別幀中MAC地址，直接根據MAC地址產生選擇轉發(fā)端口算法簡單，便于ASIC實現(xiàn)，因此轉發(fā)速度極高 。
但交換機的工作機制也帶來一些問題 。
1．回路：根據交換機地址學習和站表建立算法，交換機之間不允許存在回路 。一旦存在回路，必須啟動生成樹算法，阻塞掉產生回路的端口 。而路由器的路由協(xié)議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負載，提高可靠性 。
2．負載集中：交換機之間只能有一條通路，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進行動態(tài)分配，以平衡負載 。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點，OSPF路由協(xié)議算法不但能產生多條路由，而且能為不同的網絡應用選擇各自不同的最佳路由 。
3．廣播控制：交換機只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域 。整個交換式網絡就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網絡 。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進行廣播 。
4．子網劃分：交換機只能識別MAC地址 。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址結構，因此不能根據MAC地址來劃分子網 。而路由器識別IP地址，IP地址由網絡管理員分配，是邏輯地址且IP地址具有層次結構，被劃分成網絡號和主機號，可以非常方便地用于劃分子網，路由器的主要功能就是用于連接不同的網絡 。
5．保密問題：雖說交換機也可以根據幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內容對幀實施過濾，但路由器根據報文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內容對報文實施過濾，更加直觀方便 。
七、交換機與集線器的區(qū)別
1．從OSI體系結構來看，集線器屬于第一層物理層設備，而交換機屬于OSI的第二層數(shù)據鏈路層設備 。也就是說集線器只是對數(shù)據的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對于數(shù)據傳輸中的短幀=碎片等無法進行有效的處理，不能保證數(shù)據傳輸?shù)耐暾院驼_性；而交換機不但可以對數(shù)據的傳輸做到同步、放大和整形，而且可以過濾短幀、碎片等 。

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