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图解交换机与路由器组网(2)

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说到交换机和路由器有的则根本搞不清楚它们各自到底有什么用,而有的则是弄不清它们之间的到底有什么区别,特别是在各媒体大肆宣扬三层交换机的“路由”功能的背景下。其实说到这里,我自己也不得不承认,现在交换机与路由器区别是越来越模糊了,它们之间的功能也开始相互渗透。

来源:论坛整理 2008年11月6日

关键字: 网络技术 路由交换 路由器

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而通过普通端口所进行的级联方法如下图所示:
  
图解交换机与路由器组网
拓扑图:通过普通端口所进行的级联
  
  注意它们之间不仅所用端口不同,所采用的电缆也不一样:采用级联端口进行的级联,需采用普通直通线;而采用普通端口进行的级联电缆为交叉电缆,就像两台主机对连一样。

  至于交换机的堆栈,就不是所有交换机都可以的,而是要具有堆栈模块的。交换机的堆栈不是通过交换端口进行的,而是通过专门的背板堆栈模块,采用专门的堆栈电缆进行的连接。而且要注意的是,因为交换机堆栈通常是放在同一位置,连接电缆也较短,所以交换机的堆栈的目的主要是用于扩充交换端口,而不是用于扩展距离的。

  同时,交换机堆栈还可提高各实际使用的交换机端口可用带宽,因为它是把堆栈在一起的交换机的背板带宽聚集在一起,这样交换机堆栈的总背板带就是几台堆栈交换机的背板带宽之和。背板带宽提高后,如果交换机的每个端口都用上了,这一优势就不是很明显(也是有效果的,因为不可能每时每刻每个端口都同时通信),但如果有交换机端口空余,效果会更明显,因为它可充分利用交换机的所有带宽。

  堆栈连接如下图所示:
  
图解交换机与路由器组网
图:堆栈连接

  
  交换机的堆栈连接端口通常是又排D形插孔的,一个交换机有两个这样的端口,分别标有“UP”和“DOWN”字样(如上图所示),表示对应用于向上和向上堆栈连接的,不能接错。

  三、三层交换机的路由连接

  前面我们介绍到,三层交换机也具有一定的“路由”功能,可以实现不同子网的连接。但要注意的是,它的路由功能相对路由器来说还是要弱许多的。三层交换机的路由功能只能用于同一类型的网络互联,而且通常只是局域网子网之间的互联,并不能把局域网与广域网,或者互联网连接起来,因为三层交换机所支持的路由协议非常有限,毕竟这不是它的主要功能。

  我们知道,在局域网上,二层的交换机通过源MAC 地址来标识数据包的发送者,根据目的MAC 地址来转发数据包。对于一个目的地址不在本局域网上的数据包,二层交换机不可能直接把它送到目的地,需要通过路由设备(比如传统的路由器)来转发,这时就要把交换机连接到路由设备上。如果把交换机的缺省网关设置为路由设备的IP 地址,交换机会把需要经过路由转发的包送到路由设备上。

  路由设备检查数据包的目的地址和自己的路由表,如果在路由表中找到转发路径,路由设备把该数据包转发到其它的网段上,否则,丢弃该数据包。专用路由器昂贵、复杂、速度慢、易成为网络瓶颈,因为它要分析所有的广播包并转发其中的一部分,还要和其它的路由器交换路由信息,而且这些处理过程都是由CPU 来处理的(不是专用的ASIC )。

  第三层交换机既能像二层交换机那样通过MAC 地址来标识转发数据包,也能像传统路由器那样在两个网段之间进行路由转发。传统路由器采用软件来维护路由表,而三层交换机是通过专用的ASIC芯片来处理路由转发的。与传统路由器相比,第三层交换机的路由速度一般要快十倍或数十倍。

三层交换机的路由连接如下图所示:

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拓扑图:三层交换机的路由连接


  路由器的局域网连接

  大家都知道,路由器可以连接企业局域网和广域网(如因特网),但却忽略了一路由器的另一个应用,那就是它的局域网连接功能。路由器的广域网连接可参见拓扑图图和三层交换机的路由连接图。

  路由器的作用因不同的路由器类型而定,我们常说的路由器通常是指边界路由器,就是位于不同类型网络的边界,如拓扑图图和三层交换机的路由连接图所示。还有一种路由器,它设计的目的就不是用于不同类型网络的连接,而是用于同为局域网的不同局域网或不同子网之间的连接,这就是“中间节点路由器”。它的网络结构如下图所示。它与三层交换机的路由连接图相比,只是用中间节点路由器接替了原来的三层交换机。

图解交换机与路由器组网
拓扑图:中间节点路由器连接


    “边界路由器”处于网络边界的边缘或末端,用于不同网络路由器的连接,这也是目前大多数路由器的类型。如前面介绍的互联网接入路由器和后面要介绍的VPN路由器都属于边界路由器。这类路由器所支持的网络协议和路由协议比较广,背板带宽非常高,具有较高的吞吐能力,以满足各类不同类型网络(包括局域网和广域网)的互联。

  而“中间节点路由器”则处于局域网的内部,通常用于连接不同局域网,起到一个数据转发的桥梁作用。中间节点路由器更注重MAC地址的记忆能,要求较大的缓存。因为所连接的网络基本上是局域网,所以所支持的网络协议比较单一,背板带宽也较小,这些都是为了获得最高的性价比,适应一般企业的随能力。

  它与三层交换机的路由功能相比,在路由功能上肯定比三层交换机的强,但在局域网这种数据交换频繁的网络中,采用中间节点路由器来进行局域网的连接,网络性能可能会受到一定影响。总的来说,如果所连接的局域网或子网较多、网络互访不是很频繁、路由较复杂的环境中,最好采用中间节点路由器连接方案。但在少数子网连接、网络间互访频繁的环境中,最好还是采用三层交换机连接方式。而且还可节省设备投资,因为三层交换机不仅具有满足应用需求的路由功能,还可当作交换机用,连接许多网络设备。

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