CCNP交换篇之三层交换机与路由器的比较

会计考友 · 发表于 2012-8-3 20:20:19

三层交流机与路由器的斗劲

　　为了顺应收集应用深化带来的挑战，拓馇在规模和速度标的目的都在急剧成长，局域网的速度已年夜最初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s，今朝千兆以太网手艺已获得普遍应用。在收集结构方面也年夜早期的共享介质的局域网成长到今朝的交流式局域网。交流式局域网手艺使专用的带宽为用户所独享，极年夜的提高终局域网传输的效率。可以说，在收集系统集成的手艺中，直接面向用户的第一层接口和第二层交流手艺方面已获得令人对劲的谜底。可是，作为收集焦点、起到网间互连浸染的路由器手艺却没有质的打破。在这种情形下，一各新的路由手艺应运而生，这就是第三层交流手艺：说它是路由器，因为它可操作在收集和谈的第三层，是一种路由理解设备并可起到路由抉择的浸染；说它是交流器，是因为它的速度极快，几乎达到第二层交流的速度。二层交流机、三层交流机和路由器这三种手艺事实谁优谁劣，它们各自合用在什么情形？为体味答这问题，我们先年夜这三种手艺的工作事理入手

　　1.二层交流手艺

　　二层交流机是数据链路层的设备，它能够篡夺数据包中的MAC地址信息并按照MAC地址来进行交流。交流机内部有一个地址表，这个地址表标了然MAC地址和交流机端口的对应关系。当交流机年夜某个端口收到一个数据包，它首先篡夺包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机械是连在哪个端口上的，它再去篡夺包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找响应的端口，如不美观表中有与这目的MAC地址对应的端口，则把数据包直接复制到这端口上，如不美观在表中找不到响应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机械对源机械回应时，交流机缘可以进修一目的MAC地址与哪个端口对应，不才次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。二层交流机就是这样成立和维护它自己的地址表。因为二层交流机一般具有很宽的交流总线带宽，所以可以同时为良多端口进行数据交流。如不美观二层交流机有N个端口，每个端口的带宽是M，而它的交流机总线带宽跨越N×M，那么这交流机就可以实现线速交流。二层交流机对广播包是不做限制的，把广播包复制到所有端口上。
　　二层交流机一般都含有专门用于措置数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，是以转发速度可以做到很是快。
2.路由手艺

　　路由器是在OSI七层收集模子中的第三层——收集层操作的。路由器内部有一个路由表，这表标了然如不美观要去某个处所，下一步应该往哪走。路由器年夜某个端口收到一个数据包，它首先把链路层的包头去失踪（拆包），篡精明的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；如不美观不能确定下一步的地址，则向源地址返回一个信息，并把这个数据包丢失踪。

　　路由手艺和二层交流看起滥暌剐点相似，其实路由和交流之间的首要区别就是交流发生在OSI参考模子的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层。这一区别抉择了路由和交流在传送数据的过程中需要使用分歧的节制信息，所以两者实现各自功能的体例是分歧的。

　　路由手艺其实是由两项最根基的勾当组成，即抉择最优路径和传输数据包。此鱿脯数据包的传输相对较为简单和直接，而路由简直定章加倍复杂一些。路由算法在路由表中写入各类分歧的信息，路由器会按照数据包所要达到的目的地选择最佳路径把数据包发送到可以达到该目的地的下一台路由器处。当下一台路由寡领受到该数据包时，也会查看其方针地址，并使用合适的路径继续传送给后面的路由器。依次类推，直到数据包达到最终目的地。

　　路由器之间可以进行彼此通信，而且可以经由过程传送分歧类型的信息维护各自的路由表。路由更新信息主是这样一种信息，一般是由部门或全数路由表组成。经由过水平析其它路由器发出的路由更新信息，路由器可以把握整个收集的拓扑结构。链路状况广播是此外一种在路由器之间传递的信息，它可以把信息发送方的链路状况及进的通知给其它路由器。
3.三层交流手艺

　　一个具有第三层交流功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交流机，但它是二者的有机连系，并不是简单的把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交流机上。
　　年夜硬件上看，第二层交流机的接口模块都是经由过程高速背板/总线（速度可高达几十Gbit/s）交流数据的，在第三层交流机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种体例使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速的交流数据，年夜而打破了传统的外接路由孀居口速度的限制。在软件方面，第三层交流机也有重年夜的行动，它将传统的基于软件的路由器软件进行了界定，其做法是：对于数据包的转发：如IP/IPX包的转发，这些纪律的过程经由过程硬件得以高速实现。

　　对于第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计较、路由简直定等功能，用优化、高效的软件实现。

　　假设两个使用IP和谈的机械经由过程第三层交流机进行通信的过程，机械A在起头发送时，已知目的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）来确定目的MAC地址。机械A把自己的IP地址与目的IP地址斗劲，年夜其软件中设置装备摆设的子网掩码提掏出收集地址来确定目的机械是否与自己在统一子网内。若目的机械B与机械A在统一子网内，A广播一个ARP请求，B返回其MAC地址，A获得目的机械B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第二层交流模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若两个机械不在统一子网内，如发送机械A要与目的机械C通信，发送机械A要向“缺省网关”发出ARP包，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置。这个IP地址现实上对应第三层交流机的第三层交流模块。所以当发送机械A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交流模块在以往的通信过程中已获得目的机械C的MAC地址，则向发送机械A回覆C的MAC地址；否则第三层交流模块按照路由信息向目的机械广播一个ARP请求，目的机械C获得此ARP请示后向第三层交流模块回覆其MAC地址，第三层交流模块保留此地址并回覆给发送机械A。往后，当再进行A与C之间数据包转发进，将用最终的目的机械的MAC

　　地址封装，数据转发过程全数交给第二层交流措置，信息得以高速交流。既所谓的一次选路，多次交流。

　　第三层交流具有以下凸起特点：

　　有机的硬件连系使得数据交流加速；

　　优化的路由软件使得路由过程效率提高；

　　除了需要的路由抉择过程外，年夜部门数据转发过程由第二层交流措置；

　　多个子网互连时只是与第三层交流模块的逻辑毗连，不象传统的外接路由器那样需增添端口，呵护了用户的投资。
4.三种手艺的对比

　　可以看出，二层交流机首要用在小型局域网中，机械数目在二、三十台以下，这样的收集情形下，广播包影响不年夜，二层交流机的快速交流功能、多个接入端口和低谦价钱为小型收集用户供给了很完美的解决方案。在这种小型收集中到净需要惹人路由功能年夜而增添打点的难度和费用，所以没有需要使用路由器，当然也没有需要使用三层交流机。

　　三层交流机是为IP设计的，接口类衅撇，拥有很强二层包措置能力，所以合用于年夜型局域网，为了减小广播风暴的风险，必需把年夜型局域网按功能或地域等身分划他成一个一个的小局域网，也就是一个一个的小网段，这样必然导致分歧网段这寄放在年夜量的互访，纯挚使用二层交流机没法子实现网间的互访而纯挚使用路由器，则因为端口数目有限，路由速度较慢，而限制了收集的规模和访谒速度，所以这种情形下，由二层交流手艺和路由手艺有机连系而成的三层交流机就最为适合。

　　路由器端口类良多，撑持的三层和谈多，路由能力强，所以适合于在年夜型收集之间的互连，虽然不少三层交流机甚至二层交流机都有异质收集的互连端口，但一般年夜型收集的互连端口不多，互连设备的首要功能不在于在端口之间进行快速交流，而是要选择最佳路径，进行负载分管，链路备份和最主要的与其它收集进行路由信息交流，所有这些都是路由完成的功能。在这种情形下，自然不成能使用二层交流机，可是否使用三层交流机，则视具体情形而下。影响的身分首要有收集流量、响应速度要乞降投资预算等。三层交流机的最主要目的是加速年夜型局域网内部的数据交流，揉合进去的路由功能也是为这目的处事的，所以它的路由功能没有统一档次的专业路由器强。在收集流量很年夜的情形下，如不美观三层交流机既做网内的交流，又做网间的路由，必然会年夜年夜加重了它的承担，影响响应速度。在收集流量很年夜，但又要求响应速度很高的情形下由三层交流机做网内的交流，由路由器专门负责网间的路由工作，这样可以充实阐扬分歧设备的优势，是一个很好的配合。当然，如不美观受到投资预算的限制，由三层交流机兼做网间互连，也是个不错的选择。

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