运维实施08-交换机与路由器

交换机与路由器

1、交换机

• 交换机（Switch）是一种用于电信号转发的网络设备，它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
• 交换机工作在OSI模型的数据链路层（第二层），但也有支持第三层甚至更高层功能的多层交换机。它主要用于局域网（LAN）内设备之间的通信。

1.1交换机的作用

• 数据帧转发：交换机的主要任务是在局域网内的不同端口之间高效地转发数据帧。通过MAC地址表来确定数据帧应该发送到哪个端口。

• 提高带宽利用率：相比集线器（Hub），交换机可以同时在多个端口之间建立连接，从而提高了网络的整体带宽利用率。

• 分割冲突域：交换机能够有效地将网络分隔成多个冲突域，减少网络拥堵和碰撞的发生，提升网络性能。

• 支持虚拟局域网（VLAN）：高级交换机支持VLAN技术，可以在物理网络之上划分出逻辑上的子网，增强网络安全性和管理灵活性。

• 服务质量（QoS）：一些交换机还支持基于优先级的服务质量配置，确保关键业务流量优先处理。

1.2交换机的运行原理

交换机的工作原理主要依赖于其内部维护的一个MAC地址表：

1. 学习：当交换机接收到一个数据帧时，它会检查源MAC地址，并记录下这个MAC地址与接收端口的对应关系，更新或添加到MAC地址表中。

2. 过滤/转发决策 根据目标MAC地址查找MAC地址表：

   • 如果找到匹配项，则只向对应的端口转发该数据帧（如果目标端口是接收帧的同一端口，则丢弃该帧以避免回环）。

   • 如果没有找到匹配项，交换机会广播该数据帧到除接收端口外的所有端口，等待响应并学习正确的端口映射。

3. 老化机制：为了适应网络拓扑的变化，MAC地址表中的条目通常会设置一个老化时间（如300秒）。

   如果在这段时间内没有再次从某个端口收到具有相同MAC地址的数据帧，相应的条目会被删除。

通过这种方式，交换机能够智能地管理和优化局域网内的数据传输，实现高效、安全的网络通信。

2、路由器

1. 路由器的作用

路由器中的NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是一种用于修改网络传输过程中IP数据包的地址信息的技术。它主要用来允许位于不同地址空间的设备之间进行通信，并且在许多情况下，特别是当内部网络使用私有IP地址时，NAT使得这些设备能够访问外部网络如互联网

• 连接不同网段，进行路由转发
• NET地址转换，可以使得内网中的机器也可以上网

• 工作层次：路由器主要工作在OSI模型的第三层（网络层），能够根据IP地址进行数据包的转发。

• 功能：它主要用于连接不同的网络，并选择数据传输的最佳路径。路由器可以连接局域网（LAN）与广域网（WAN），或连接两个以上的局域网。

• 路由选择：路由器具有智能路径选择能力，可以根据网络状况动态调整数据传输路径。

• NAT功能：多数家用路由器支持网络地址转换（NAT），允许一个公网IP地址服务多个内部网络的私有IP地址。

• 安全性：提供基本的防火墙功能，保护内部网络不受外部攻击。

2. 路由器分类

1. 家用路由

特点：

• 价格便宜
• 使用简单
• 即插即用

2.企业级路由

特点：

• 配置复杂，需要专业技术人员配置
• 功能强大，可以为网络提供安全保护，访问控制，VPN功能，流量控制，负载均衡等等
• 价格昂贵，几万，几十万不等
• 一般用在企业级的数据中心中