路由器与交换机学习笔记整理

路由器的工作原理
定义：三层网络节点设备（兼容二层）
功能：
1.路由-HOST之间最佳传输路径 （in-out）
2.转发-内部数据的端口转发
QOS:Quality of Service-服务质量（网络安全机制，解决网络延迟和阻塞的一种技术）
路由器QoS获取方式
1.大带宽-增加接口宽带。（带宽利用率标准线0.5）
2.端到端带宽预留——资源预留协议。-RSVP
3.接入控制、拥塞控制和区分服务
数据处理：当一个数据包进入路由器后，路由器先查看数据包中的目标MAC地址；
1.广播，二层-三层（解封装）
2.组播，根据组播地址的MAC地址，判断本地是否需要解封装；若本地加入了该组将解包，否则直接丢弃
3.单播，目标MAC为路由器接收到该流量的接口mac地址 --解封装
目标MAC不是本地路由器的mac地址 --丢弃
二层解封装——三层报头查看。
路由器的IP寻址
1.广播-解封装
2.组播-该组解封，否则丢弃
3.单薄，目标IP地址为路由器-解封。
为其他设备，查看本地的路由表（内TCAM表）
TCAM与CAM表
1.TCAM-快速查找ACL、路由等表项。它是从CAM的基础上发展而来
由1、0、x构成 x标识主机位
2.CAM-存贮着与VLAN相结合的物理端口上的有效的MAC地址
CAM表二进制表格
3.FIB-在MPLS中解袭释说的基于CEF所产生的路由表
4.ARP通过IP地址得知其物理地址
数据交换方式
路由方式
1.原始包交换-查询本地的TCAM表，再查看本地的ARP表来确定目标或者下一跳的mac地址—前提网络环境为以太网
2.快速交换-一次路由多次交换
基于数据流的第一个包进行TCAM和ARP表查询；之后将该通过过程—源目ip地址、进出接口、新的二层封装记录到缓存中；生成一个cache列表；该数据量的第二个包将基于缓存直接转发；

3.特快交换
最早由cisco提出；CEF技术 无需路由直接交换
路由器将本地的路由表和ARP直接转换为二进制的列表；之后将两个表格整合形成转发规则；
路由表—FIB转发信息数据库 –解决完了递归
ARP—adj 邻居关系表
当一个数据包从边界路由器进出时
1.路由表-nat（内-外）
2.NAT表-路由（外-内）
网络类型区分
1、点到点 – 在一网段内只能存在两个物理接口
不用进行DR和BDR的选举，直接形成邻接关系
2、BMA – 广播型多路访问网络 在一个MA网络中，同时存在广播洪泛机制
以太网网络，需要进行DR和BDR的选举
3、NBMA – 非广播型多路访问网络 在一个MA中不支持洪泛机制，只能使用伪广播来进行广播或组播行为-完全相连的FR网络
NBMA是交换机来决定如何转发数据帧
BMA则是主机决定是否收某一数据帧，交换机仅仅起到辅助的优化作用
MA：多路访问，在一个网段内物理节点数量不做限制

如何判断网络类型
二层封装
交换机的作用
1、提供端口密度，用于更多节点的互联 集线器（HUB）也可以实现
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2、对电流信息进行识别在转发；故理论上可以无限延长传输距离
3、完全没有冲突；实现所有节点间的同时数据收发
4、二层单播

二层交换机工作原理
基于目标MAC转发数据，有就转发，无就洪泛。
1.二层交换机从某个端口接收到一个数据包，拆开二层头部，识别数据包的源MAC地址，与接收的端口号对应；再读数据包中的目的MAC地址，查地址表有无对应关系，有，复制到这个端口并转发数据，无，把数据包广播到所有端口上
2.当目的机器回应时，机器就可以学习到目的MAC与端口的对应关系，下次传送就不用在对所有端口进行广播了。查MAC地址表，有无目标MAC的对应关系，有就转发；无，向除了接收端口以外的所有端口洪泛。
CAM表是交换机在二层转发数据要查找的表，表中有MAC地址，对应的端口号，端口所属的VLAN。
标准CAM MAC+ 接口编号 哈希运算
支持vlan基础的CAM MAC+接口编号+VLAN ID 哈希运算
哈希运算==hash 散列函数算法 – 摘要提取法
最常用哈希算法 MD5 SHA-1 -128 -256 -512

算法-加密算法
加密算法
非对称加密算法
Hash算法
三层交换机工作原理
二层交换机和路由器的功能集合设备；
当一个数据包进入3层交换机后；
1、先查看源mac地址，生成cam
2、再查看目标mac地址
1）广播 洪泛 同时解封装
2）组播 洪泛或者基于组转发 若该设备处于该组同时解封
3）单播 目标mac为本地，直接解封 目标mac为其他设备基于cam表转发