交換機(jī)與路由器的區(qū)別

1. 工作層次不同

• 交換機(jī) ：工作在OSI模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。它主要負(fù)責(zé)在局域網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。
• 路由器 ：工作在OSI模型的第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。它負(fù)責(zé)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

2. 轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)不同

• 交換機(jī) ：根據(jù)MAC地址表進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)內(nèi)部有一個(gè)MAC地址表，記錄了各個(gè)端口的MAC地址。
• 路由器 ：根據(jù)IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。路由器內(nèi)部有一個(gè)路由表，記錄了不同網(wǎng)絡(luò)的IP地址范圍。

3. 功能定位不同

• 交換機(jī) ：主要用于構(gòu)建局域網(wǎng)內(nèi)部的高速數(shù)據(jù)傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)效率。
• 路由器 ：主要用于連接不同網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

4. 配置復(fù)雜度不同

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

5. 應(yīng)用場景不同

• 交換機(jī) ：常用于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、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(wù)提供商）等場景。

交換機(jī)的基本工作原理

交換機(jī)的基本工作原理涉及到以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：

1. 學(xué)習(xí)階段

• 當(dāng)交換機(jī)首次啟動(dòng)時(shí)，它的MAC地址表是空的。交換機(jī)會(huì)通過監(jiān)聽經(jīng)過的數(shù)據(jù)幀來學(xué)習(xí)MAC地址。
• 交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，會(huì)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(hào)一起記錄到MAC地址表中。

2. 轉(zhuǎn)發(fā)階段

• 當(dāng)交換機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，它會(huì)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(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的端口。
• 如果沒有找到匹配的條目，交換機(jī)會(huì)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(gè)過程稱為“泛洪”（Flooding）。

3. 過濾階段

• 交換機(jī)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(zhuǎn)發(fā)，提高網(wǎng)絡(luò)效率。
• 只有當(dāng)數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址與接收端口的MAC地址匹配時(shí)，數(shù)據(jù)幀才會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到該端口。

4. 交換機(jī)的三種轉(zhuǎn)發(fā)模式

• 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-Forward） ：交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀之前，會(huì)先完整地接收整個(gè)數(shù)據(jù)幀，并檢查數(shù)據(jù)幀的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）。這種方式可以減少錯(cuò)誤幀的轉(zhuǎn)發(fā)，但會(huì)增加延遲。
• 直通轉(zhuǎn)發(fā)（Cut-through） ：交換機(jī)在接收到數(shù)據(jù)幀的前6個(gè)字節(jié)（目的MAC地址）后，就開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。這種方式可以減少延遲，但可能會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀。
• 碎片隔離（Fragment Free） ：交換機(jī)在接收到數(shù)據(jù)幀的前64個(gè)字節(jié)后，就開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。這種方式可以在一定程度上減少錯(cuò)誤幀的轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)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(gè)邏輯局域網(wǎng)的技術(shù)。通過VLAN，可以隔離不同用戶的數(shù)據(jù)流量，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。
• 交換機(jī)支持VLAN功能，可以配置不同的VLAN ID，實(shí)現(xiàn)不同VLAN之間的隔離和通信。

6. 交換機(jī)的堆疊和級(jí)聯(lián)

• 堆疊（Stacking）：通過特定的連接方式，將多個(gè)交換機(jī)連接在一起，形成一個(gè)邏輯上的單一交換機(jī)。這樣可以簡化管理，提高帶寬。
• 級(jí)聯(lián)（Cascading）：通過交換機(jī)的端口將多個(gè)交換機(jī)連接在一起，形成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。這種方式可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，但可能會(huì)增加轉(zhuǎn)發(fā)延遲。

7. 交換機(jī)的高級(jí)功能

• 鏈路聚合（Link Aggregation） ：將多個(gè)物理鏈路捆綁在一起，形成一個(gè)邏輯鏈路，提高鏈路的帶寬和冗余性。
• 端口鏡像（Port Mirroring） ：將一個(gè)或多個(gè)端口的數(shù)據(jù)幀復(fù)制到另一個(gè)端口，用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和故障診斷。
• QoS（Quality of Service） ：通過優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、流量整形等技術(shù)，保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。