什么是交换机路由器?是如何工作的?以及网络七层的定义?

有关这些知识越详细越好,谢谢大家啦`

【IT168 专稿】最近看到很多人在询问交换机、集线器、路由器是什么,功能如何,有何区别,笔者就这些问题简单的做些解答。

首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。

这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径 ,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:

(1)工作层次不同

最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。

(2)数据转发所依据的对象不同

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域

由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。

(4)路由器提供了防火墙的服务

路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。

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,因此得以广泛应用。

目前个人比较多宽带接入方式就是ADSL,因此笔者就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL猫大多具有路由功能(很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了,因为电信安装时大多是不启用路由功能的,启用DHCP,打开ADSL的路由功能),如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了,如果电脑比较多你只需要再购买一个或多个集线器或者交换机。

考虑到如今集线器与交换机的 价格相差十分小,不是特殊的原因,请购买一个交换机。不必去追求高价,因为如今产品同质化十分严重,我最便宜的交换机现在没有任何问题。

给你一个参考,建议你购买一个8口的,以满足扩充需求,一般的价格100元左右。接上交换机,所有电脑再接到交换机上就行了。余下所要做的事情就只有把各个机器的网线插入交换机的接口,将猫的网线插入uplink接口。然后设置路由功能,DHCP等, 就可以共享上网了。

看完以上的解说读者应该对交换机、集线器、路由器有了一些了解,目前的使用主要还是以交换机、路由器的组合使用为主,具体的组合方式可根据具体的网络情况和需求来确定。
ISO国际标准组织所定义的开放系统互连七层模型的定义和各层功能。它是网络技术入门者的敲门砖,也是分析、评判各种网络技术的依据—从此网络不再神秘,它也是有理可依,有据可循的。
建立七层模型主要是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来;也使网络的不同功能模块分担起不同的职责
网络发展中一个重要里程碑便是ISO(Internet Standard Organization,国际标准组织)对OSI(Open System Interconnect,开放系统互连)七层网络模型的定义。它不但成为以前的和后续的各种网络技术评判、分析的依据,也成为网络协议设计和统一的参考模型。
建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来:服务说明某一层为上一层提供一些什么功能,接口说明上一层如何使用下层的服务,而协议涉及如何实现本层的服务;这样各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责,从而带来如下好处:
减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;
在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;
能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;
便于研究和教学。
网络分层体现了在许多工程设计中都具有的结构化思想,是一种合理的划分。
网络七层的功能
网络七层包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层,是网络工程师所研究的对象;传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层,是用户所面向和关心的内容。
那么,网络七层的具体定义和相应职责各是什么呢?下图便是OSI七层模型的协议堆栈示意,它们由下到上分别为:
第一层—物理层:物理层定义了通讯网络之间物理链路的电气或机械特性,以及激活、维护和关闭这条链路的各项操作。物理层特征参数包括:电压、数据传输率、最大传输距离、物理连接媒体等。
第二层—数据链路层:实际的物理链路是不可靠的,总会出现错误,数据链路层的作用就是通过一定的手段(将数据分成帧,以数据帧为单位进行传输)将有差错的物理链路转化成对上层来说没有错误的数据链路。它的特征参数包括:物理地址、网络拓朴结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流控等。其中物理地址是相对网络层地址而言的,它代表了数据链路层的节点标识技术;“拓朴”是网络中经常会碰到的术语,标记着各个设备以何种方式互连起来,如:总线型—所有设备都连在一条总线上,星型—所有设备都通过一个中央结点互连;错误警告是向上层协议报告数据传递中错误的发生;数据帧排序可将所传数据重新排列;流控则用于调整数据传输速率,使接收端不至于过载。
OSL参考模型(简单图一)
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
第三层—网络层:网络层将数据分成一定长度的分组,并在分组头中标识源和目的节点的逻辑地址,这些地址就象街区、门牌号一样,成为每个节点的标识;网络层的核心功能便是根据这些地址来获得从源到目的的路径,当有多条路径存在的情况下,还要负责进行路由选择。
第四层—传输层:提供对上层透明(不依赖于具体网络)的可靠的数据传输。如果说网络层关心的是“点到点”的逐点转递,那么可以说传输层关注的是“端到端”(源端到目的端)的最终效果。它的功能主要包括:流控、多路技术、虚电路管理和纠错及恢复等。其中多路技术使多个不同应用的数据可以通过单一的物理链路共同实现传递;虚电路是数据传递的逻辑通道,在传输层建立、维护和终止;纠错功能则可以检测错误的发生,并采取措施(如重传)解决问题。
第五层—会话层:在网络实体间建立、管理和终止通讯应用服务请求和响应等会话。
第六层—表示层:定义了一系列代码和代码转换功能以保证源端数据在目的端同样能被识别,比如大家所熟悉的文本数据的ASCII码,表示图象的GIF或表示动画的MPEG等。
第七层——应用层:应用层是面向用户的最高层,通过软件应用实现网络与用户的直接对话,如:找到通讯对方,识别可用资源和同步操作等。
网络七层的底三层(物理层、数据链路层和网络层)通常被称作媒体层,它们不为用户所见,默默地对网络起到支撑作用,是网络工程师所研究的对象;上四层(传输层、会话层、表示层和应用层)则被称作主机层.
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