交換機與路由器的區(qū)別

1. 工作層次不同

• 交換機 ：工作在OSI模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。它主要負責在局域網(wǎng)內部進行數(shù)據(jù)幀的轉發(fā)。
• 路由器 ：工作在OSI模型的第三層，即網(wǎng)絡層。它負責不同網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)包轉發(fā)，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

2. 轉發(fā)依據(jù)不同

• 交換機 ：根據(jù)MAC地址表進行數(shù)據(jù)幀的轉發(fā)。交換機內部有一個MAC地址表，記錄了各個端口的MAC地址。
• 路由器 ：根據(jù)IP地址進行數(shù)據(jù)包的轉發(fā)。路由器內部有一個路由表，記錄了不同網(wǎng)絡的IP地址范圍。

3. 功能定位不同

• 交換機 ：主要用于構建局域網(wǎng)內部的高速數(shù)據(jù)傳輸，減少網(wǎng)絡擁塞，提高網(wǎng)絡效率。
• 路由器 ：主要用于連接不同網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡之間的通信，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

4. 配置復雜度不同

• 交換機 ：配置相對簡單，主要涉及到端口配置、VLAN劃分等。
• 路由器 ：配置較為復雜，涉及到路由協(xié)議、NAT、ACL（訪問控制列表）等多種網(wǎng)絡技術。

5. 應用場景不同

• 交換機 ：常用于企業(yè)內部網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心等局域網(wǎng)環(huán)境。
• 路由器 ：常用于家庭寬帶、企業(yè)出口、ISP（互聯(lián)網(wǎng)服務提供商）等場景。

交換機的基本工作原理

交換機的基本工作原理涉及到以下幾個關鍵步驟：

1. 學習階段

• 當交換機首次啟動時，它的MAC地址表是空的。交換機會通過監(jiān)聽經(jīng)過的數(shù)據(jù)幀來學習MAC地址。
• 交換機接收到數(shù)據(jù)幀后，會檢查數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，并將其與接收數(shù)據(jù)幀的端口號一起記錄到MAC地址表中。

2. 轉發(fā)階段

• 當交換機收到一個數(shù)據(jù)幀時，它會查看數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，并查找MAC地址表。
• 如果在MAC地址表中找到了匹配的條目，交換機會將數(shù)據(jù)幀轉發(fā)到對應的端口。
• 如果沒有找到匹配的條目，交換機會將數(shù)據(jù)幀廣播到所有端口，除了接收數(shù)據(jù)幀的端口。這個過程稱為“泛洪”（Flooding）。

3. 過濾階段

• 交換機通過MAC地址表過濾不需要的數(shù)據(jù)幀，減少不必要的數(shù)據(jù)轉發(fā)，提高網(wǎng)絡效率。
• 只有當數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址與接收端口的MAC地址匹配時，數(shù)據(jù)幀才會被轉發(fā)到該端口。

4. 交換機的三種轉發(fā)模式

• 存儲轉發(fā)（Store-and-Forward） ：交換機在轉發(fā)數(shù)據(jù)幀之前，會先完整地接收整個數(shù)據(jù)幀，并檢查數(shù)據(jù)幀的CRC（循環(huán)冗余校驗）。這種方式可以減少錯誤幀的轉發(fā)，但會增加延遲。
• 直通轉發(fā)（Cut-through） ：交換機在接收到數(shù)據(jù)幀的前6個字節(jié)（目的MAC地址）后，就開始轉發(fā)數(shù)據(jù)幀。這種方式可以減少延遲，但可能會轉發(fā)錯誤幀。
• 碎片隔離（Fragment Free） ：交換機在接收到數(shù)據(jù)幀的前64個字節(jié)后，就開始轉發(fā)數(shù)據(jù)幀。這種方式可以在一定程度上減少錯誤幀的轉發(fā)，同時保持較低的延遲。

5. VLAN（虛擬局域網(wǎng)）

• VLAN是一種將物理局域網(wǎng)劃分為多個邏輯局域網(wǎng)的技術。通過VLAN，可以隔離不同用戶的數(shù)據(jù)流量，提高網(wǎng)絡安全性。
• 交換機支持VLAN功能，可以配置不同的VLAN ID，實現(xiàn)不同VLAN之間的隔離和通信。

6. 交換機的堆疊和級聯(lián)

• 堆疊（Stacking）：通過特定的連接方式，將多個交換機連接在一起，形成一個邏輯上的單一交換機。這樣可以簡化管理，提高帶寬。
• 級聯(lián)（Cascading）：通過交換機的端口將多個交換機連接在一起，形成一個更大的網(wǎng)絡。這種方式可以擴展網(wǎng)絡的覆蓋范圍，但可能會增加轉發(fā)延遲。

7. 交換機的高級功能

• 鏈路聚合（Link Aggregation） ：將多個物理鏈路捆綁在一起，形成一個邏輯鏈路，提高鏈路的帶寬和冗余性。
• 端口鏡像（Port Mirroring） ：將一個或多個端口的數(shù)據(jù)幀復制到另一個端口，用于網(wǎng)絡監(jiān)控和故障診斷。
• QoS（Quality of Service） ：通過優(yōu)先級隊列、流量整形等技術，保證關鍵業(yè)務的數(shù)據(jù)傳輸質量。