计算机网络基础知识---交换机和路由器

计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网、互连网。

将网络互相连接起来要使用一些中间设备（或中间系统），ＩＳＯ的术语称之为中继（re
lay）系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：
1)       物理层（即常说的第一层、层Ｌ1）中继系统，即转发器（repeater）。
2)       数据链路层（即第二层，层Ｌ2），即网桥或桥接器（bridge）。
3)       网络层（第三层，层Ｌ3）中继系统，即路由器（router）。
4)       网桥和路由器的混合物桥路器（brouter）兼有网桥和路由器的功能。
5)       在网络层以上的中继系统，即网关（gateway）.
当中继系统是转发器时，一般不称之为网络互联，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这
仍然是一个网络。高层网关由于比较复杂，目前使用得较少。因此一般讨论网络互连时都
是指用交换机和路由器进行互联的网络。

交换机：

交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。  

交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址

（1）  第二层交换机和路由器的区别：

二层交换机是数据链路层的设备，它能够读取数据包中的MAC地址信息并根据MAC地址来进行交换。

交换机内部有一个地址表，这个地址表标明了MAC地址和交换机端口的对应关系。当交换机从某个端口收到一个数据包，它首先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的，它再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口，如果表中有与这目的MAC地址对应的端口，则把数据包直接复制到这端口上，如果在表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

传统交换机从网桥发展而来，属于ＯＳＩ第二层即数据链路层设备。它根据ＭＡＣ地址寻
址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于ＯＳＩ第三层
即网络层设备，它根据ＩＰ地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。因特网的路由选择
协议：内部网关协议IGP和外部网关协议EGP。

（2） 第三层交换机和路由器的区别：
在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全
是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统
路由器的大多数功能。
综上所述，交换机一般用于ＬＡＮ－ＷＡＮ的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设
备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于ＷＡＮ－ＷＡＮ之间的连接，可以解
决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向
另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路
由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速
转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广播应用。

路由器：

路由器是在OSI七层网络模型中的第三层——网络层操作的。

路由器内部有一个路由表，这表标明了如果要去某个地方，下一步应该往哪走。路由器从某个端口收到一个数据包，它首先把链路层的包头去掉（拆包），读取目的IP地址，然后查找路由表，若能确定下一步往哪送，则再加上链路层的包头（打包），把该数据包转发出去；如果不能确定下一步的地址，则向源地址返回一个信息，并把这个数据包丢掉。

路由技术和二层交换看起来有点相似，其实路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层。这一区别决定了路由和交换在传送数据的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。

路由技术其实是由两项最基本的活动组成，即决定最优路径和传输数据包。其中，数据包的传输相对较为简单和直接，而路由的确定则更加复杂一些。路由算法在路由表中写入各种不同的信息，路由器会根据数据包所要到达的目的地选择最佳路径把数据包发送到可以到达该目的地的下一台路由器处。当下一台路由器接收到该数据包时，也会查看其目标地址，并使用合适的路径继续传送给后面的路由器。依次类推，直到数据包到达最终目的地。

路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径策略或叫选择最佳路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用。

 

 OSI参考模型和TCP/IP参考模型的区别：
1)   OSI模型有7层，TCP/IP只有4层；
2)   OSI先于协议出现，因此不会偏向于任何一组特定的协议，通用性更强，但有些功能
不知该放哪一层上，因此不得不加入一些子层；TCP/IP后于协议出现，仅是将已有协议的
一个描述，因此两者配合的非常好；但他不适合其他的协议栈，不容易描述其他非TCP/IP
的网络；
3)   OSI中网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但在传输层上只支持面向连接的通
信；TCP/IP中网络层只支持无连接通信，传输层同时支持两种通信；
4)   在技术发生变化时，OSI模型比TCP/IP模型中的协议更容易被替换