本文為大家介紹路由器和交換機原理(路由器和交換機各自的實現(xiàn)原理是什么)，下面和小編一起看看詳細內(nèi)容吧。
計算機網(wǎng)絡通常由許多不同類型的網(wǎng)絡互連。如果幾個計算機網(wǎng)絡只是在物理上連接在一起，不能相互通信，那么這種“互聯(lián)”就沒有實際意義。因此，在談到“互聯(lián)”時，已經(jīng)暗示了這些相互連接的計算機可以進行通信，也就是從功能和邏輯的角度來看，這些計算機網(wǎng)絡形成了一個龐大的計算機網(wǎng)絡，或者稱為互聯(lián)網(wǎng)，并且也可以簡稱為因特網(wǎng)或因特網(wǎng)。
為了將網(wǎng)絡相互連接，使用了一些中間設備（或中間系統(tǒng)），iso 術語稱為中繼系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng)的級別，中繼系統(tǒng)有五種類型：
1.物理層（即第一層，l1層）中繼系統(tǒng)，即中繼器（repeater）。
2.數(shù)據(jù)鏈路層（即第二層，l2層），即網(wǎng)橋或網(wǎng)橋（bridge）。
3.網(wǎng)絡層（第三層，l3層）中繼系統(tǒng)，即路由器（router）。
4.網(wǎng)橋和路由器的混合網(wǎng)橋（brouter）兼有網(wǎng)橋和路由器的功能。
5、網(wǎng)絡層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關。
當中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時，一般不叫網(wǎng)絡互連，因為它只是擴展了一個網(wǎng)絡，這還是一個網(wǎng)絡。由于其復雜性，目前很少使用高層網(wǎng)關。因此，在討論網(wǎng)絡互連時，一般指的是通過交換機和路由器互連的網(wǎng)絡。本文主要講解交換機和路由器的區(qū)別。
2 交換機和路由器
“切換”是當今網(wǎng)絡中出現(xiàn)頻率最高的詞。從橋接到路由到atm再到電話系統(tǒng)，它可以適用于任何場合。目前還不清楚什么是真正的切換。其實交換這個詞最早出現(xiàn)在電話系統(tǒng)中，特指兩部不同電話之間語音信號的交換。完成這項工作的設備就是電話交換機。所以從最初的角度來看，切換只是一個技術概念，即完成信號從設備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，只要是并且符合這個定義，所有的設備都可以稱為開關設備。可見，“切換”是一個含義廣泛的詞。當用于描述第二層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備時，實際上是指橋接設備；當用于描述第三層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備時，也指路由設備。
我們常說的以太網(wǎng)交換機，其實是一種基于橋接技術的多端口二層網(wǎng)絡設備，它為數(shù)據(jù)幀從一個端口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個任意端口提供了一條低延遲、低開銷的路徑。
由此可見，在交換機的核心應該有一個交換矩陣，為任意兩個端口之間的通信提供通路，或者說是一個快速交換總線，使任何一個端口接收到的數(shù)據(jù)幀從其他端口發(fā)送出去。在實際設備中，開關矩陣的功能往往由專用芯片（asic）來完成。另外，以太網(wǎng)交換機的設計思想中有一個重要的假設，就是交換核心的速度非常快，平時大流量的數(shù)據(jù)不會造成擁塞。而無窮大（與此相反，atm交換機的設計思路是，交換的能力相對于傳輸?shù)男畔⒘渴怯邢薜模?
以太網(wǎng)二層交換機雖然是基于多端口網(wǎng)橋發(fā)展起來的，但畢竟交換有其更豐富的特性，使其不僅是獲得更多帶寬的最佳方式，也使網(wǎng)絡更易于管理。
路由器是osi協(xié)議模型網(wǎng)絡層的分組交換設備（或網(wǎng)絡層中繼設備）。路由器的基本功能是將數(shù)據(jù)（ip包）傳送到正確的網(wǎng)絡，包括：
1、ip數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報的路由和傳輸；
2、子網(wǎng)隔離抑制廣播風暴；
3、維護路由表，與其他路由器交換路由信息，是ip包轉(zhuǎn)發(fā)的基礎。
4. ip數(shù)據(jù)報的錯誤處理和簡單的擁塞控制；
5、實現(xiàn)ip數(shù)據(jù)報的過濾和計費。
路由器---所謂路由是指通過互連的網(wǎng)絡將信息從源位置移動到目的位置的活動。一般來說，在路由過程中，信息至少會經(jīng)過一個或多個中間節(jié)點。通常，人們會比較路由和交換，主要是因為兩者實現(xiàn)的功能在普通用戶眼中是完全一樣的。事實上，路由和交換之間的主要區(qū)別在于，交換發(fā)生在osi 參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而路由發(fā)生在第三層，即網(wǎng)絡層。這種差異決定了路由和交換在移動信息的過程中需要使用不同的控制信息，因此兩者以不同的方式實現(xiàn)各自的功能。
交換機---交換（switching）是一個技術統(tǒng)稱，是根據(jù)通信兩端傳輸信息的需要，采用手動或自動設備方式，將要傳輸?shù)男畔l(fā)送到符合要求的相應路由。廣義的交換機（switch）是通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備。
在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中，交換概念的提出是對共享工作模式的改進。我們之前介紹過的hub集線器就是一個共享設備。 hub本身無法識別目的地址。同一局域網(wǎng)內(nèi)的a主機向b主機傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在基于hub的網(wǎng)絡中以廣播方式傳輸。各終端通過校驗數(shù)據(jù)包頭的地址信息來決定是否接收。也就是說，在這種工作模式下，同一時間網(wǎng)絡上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀通信，如果發(fā)生碰撞，就得重試。這種方法是共享網(wǎng)絡帶寬。
該開關具有非常高帶寬的后備總線和內(nèi)部開關矩陣。交換機的所有端口都連接到這條后臺總線?？刂齐娐肥盏綌?shù)據(jù)包后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表，確定目的mac（網(wǎng)卡的硬件地址）的nic（網(wǎng)卡）。在哪個端口上，數(shù)據(jù)包通過內(nèi)部交換矩陣快速傳送到目的端口。如果目標mac 不存在，則廣播到所有端口。交換機收到端口響應后，會“學習”一個新地址，并將其添加到內(nèi)部mac地址表中。
網(wǎng)絡也可以使用交換機進行“分段”，通過將網(wǎng)絡流量與mac 地址表進行比較，只允許必要的網(wǎng)絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效隔離廣播風暴，減少錯誤包和錯包，避免共享沖突。
一臺交換機可以同時在多個端口對之間傳輸數(shù)據(jù)。每個端口都可以看作是一個獨立的網(wǎng)段，與其相連的網(wǎng)絡設備可以獨立享受所有帶寬，不與其他設備競爭。當節(jié)點a去
節(jié)點d發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點b可同時向節(jié)點c發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)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(wǎng)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(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡設備。交換機可以“學習”mac地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)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(jù)幀直接由源地址到達目的地址
說明二層交換機、三層交換機和路由器的基本工作原理和三者之間的主要區(qū)別。
1.二層交換技術
二層交換機是數(shù)據(jù)鏈路層的設備，它能夠讀取數(shù)據(jù)包中的mac地址信息并根據(jù)mac地址來進行交換。
交換機內(nèi)部有一個地址表，這個地址表標明了mac地址和交換機端口的對應關系。當交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它首先讀取包頭中的源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，它再去讀取包頭中的目的mac地址，并在地址表中查找相應的端口，如果表中有與這目的mac地址對應的端口，則把數(shù)據(jù)包直接復制到這端口上，如果在表中找不到相應的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的mac地址與哪個端口對應，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。
好了，路由器和交換機原理(路由器和交換機各自的實現(xiàn)原理是什么)的介紹到這里就結束了，想知道更多相關資料可以收藏我們的網(wǎng)站。