通讯网络中路由和交换的对比

1、通讯网络中路由和交换的对比路由和交换是网络世界中两个重要的概念。传统的交换发生在网络的第二层，即数据链路层，而路由则发生在第三层，网络层。在新的网络中，路由的智能和交换的性能被有机的结合起来，三层交换机和多层交换机在园区网络中大量使用。本文将介绍一些路由和交换的基本概念，分为网络层次结构、交换、路由和全交换园区网络四个部分。网络层次结构网络参考模型的定义给出了清晰的功能层次划分。最常被提及的是ISOOSI参考模型和TCP/IP协议簇。路由和交换是网络世界中两个重要的概念。传统的交换发生在网络的第二层，即数据链路层，而路由则发生在第三层，网络层。在新的网络中，路由的智能和交换的性能被有机的结合起

2、来，三层交换机和多层交换机在园区网络中大量使用。本文将介绍一些路由和交换的基本概念，分为网络层次结构、交换、路由和全交换园区网络四个部分。网络层次结构网络参考模型的定义给出了清晰的功能层次划分。最常被提及的是ISOOSI参考模型和TCP/IP协议簇。国际标准化组织定义的OSI参考模型将计算机网络按功能划分为七个层次，这就是我们常说的七层模型或七层结构。网络功能分层的直接好处是这些层次可以各司其职，由不同厂家开发的不同层次的软硬件设备可以配合使用。一个层次的设备更新或软件重写也不会影响到其它层次。TCP/IP协议体系中的各个层次和ISO的参考模型有大致的对应关系。如下图所示：OSI中间一层，即第

3、四层执行传输功能，它负责提供从一台计算机到另外一台计算机之间的可靠数据传输。传输层(Transport Layer)是承上启下的一层，在它的下面有三层，都是与数据传输相关的功能;上面也有三层，提供与网络应用相关的功能。OSI下三层中。物理层(Physical Layer)负责实际的传送数据信号，数据链路层(Data Link Layer)负责网络内部的帧传输，而网络层(Network Layer)负责网络间的计算机寻址和数据传输。OSI上三层中。应用层(Application Layer)是最高的层次，它负责提供用户操作的界面，因特网中常用的电子邮件服务，文件传输服务等都是这一层提供的。表示层

4、(Presentation Layer)负责数据的表示，比如发送数据之前的加密，接收数据时的解密，中英文的翻译等等都是这一层提供的功能。会话层(Session Layer)负责建立和终止网络的数据传输，计算机名字转换成地址的工作也在这层完成。传统意义上的交换是第二层的概念。数据链路层的功能是在网络内部传输帧。所谓网络内部是指这一层的传输不涉及网间的设备和网间寻址。通俗的理解，一个以太网内的传输，一条广域网专线上的传输都由数据链路层负责。所谓帧是指所传输的数据的结构，通常帧有帧头和帧尾，头中有源目二层地址，而帧尾中通常包含校验信息，头尾之间的内容即是用户的数据。数据链路层涵盖的功能很多，所以又将

5、它划分为两个子层， MAC(Media Access Control，介质访问控制)层和LLC(Logical Link Control，逻辑链路控制)层。常见的局域网和城域网的二层标准是IEEE的802协议。而在广域网中，HDLC(High-level Data Link Control，高级链路控制)、PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)和Frame Relay(帧中继)等协议都有广泛的使用。路由是第三层的概念。网络层在Internet中是最重要的，它的功能是端到端的传输，这里端到端的含义是无论两台计算机相距多远，中间相隔多少个网络，这一层保障它们可以互相通

6、信。例如我们常用的PING命令就是一个网络层的命令，PING通了，就是指网络层的功能正常了。通常，网络层不保障通讯的可靠性，也就是说，虽然正常情况下数据可以到达目的地，但即便出现异常，网络层也不作任何更正和恢复的工作。网络层常用的协议有IP、IPX、APPLETALK等等，其中IP协议更是Internet的基石。在TCP/IP协议体系中，第三层的其他辅助协议还包括ARP(地址解析) 、RARP(反向地址解析)、 ICMP(网际报文控制)和IGMP(组管理协议)等等。由于网络互连设备都具有路径选择功能，所以我们经常将 RIP、OSPF等路选协议也放在这一层讨论。交换谈到交换的问题，从广义上讲，任

7、何数据的转发都可以称作交换。当然，现在我们指的是狭义上的交换，仅包括数据链路层的转发。做网络的人理解交换大多是从交换机开始的，电路交换机在通信网中已经使用了几十年了，做帧交换的设备，尤其是以太网交换机的大规模使用则是近几年的事情。理解以太网交换机的作用还要从网桥的原理讲起。传统以太网是共享型的，如果网段上有四台计算机A、B 、C和D，那么A与B通信的同时，C和D只能是被动的收听。假如将缆段分开(即微化)，A、B在一段上，C、D在另一段上，那么A和B通信的同时，C和D也可以通信，这样原有10M的带宽从理论上讲就变成20M了。同时，为了确保这两个网段可以互相通信，需要用桥将它们连接起来，桥是有两块

8、网卡的计算机，如下图所示：在整个网络刚刚启动时，桥对网络的拓朴一无所知。这时，假设A发送数据给B，因为网络是广播式的，所以桥也收到了，但桥不知到B在自己的左边还是右边，它就进行缺省的转发，即在另外一块网卡上发送这个信息。虽然做了一次无用的转发，但通过这个过程，桥学习到数据的发送者A在自己的左边。当网络上的每一台计算机都发送过数据之后，桥就是智能的了，它了解每一台计算机在哪一个网段上。当A再发送数据给B时，桥就不进行数据转发了，与此同时，C可以发送数据给D。从上面的例子可以看出，桥可以减少网络冲突发生的几率，这就是我们使用桥的主要目的，称作减小冲突域。但桥并不能阻止广播，广播信息的隔绝要靠三层的连接设备，路由器。按照缆段微化的思想，缆段越多，可用带宽就越高。极限情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上，如果网络上有十台计算机，就需要一个十端口的桥将它们连接起来。但实现这样一个桥不太现实，软件转发的速度也跟不上，于是有了交换机，交换机就是将上述多端口的桥硬件或固件化，以达到更低的成本和更高的性能。交换机的一个重要的功能是避免交换循环，这就涉及到了STP(Spanning Tree Protocol，分支树协议)。分支树协议的功能是避免数据帧在交换机构成的