交換機與路由器組網(wǎng)

交換機與路由器組網(wǎng)之圖解完Jab"iLe!整版Lt全程圖解交換機與路由器組網(wǎng)說到交換機和路由器有的那么根本搞不清楚它們各自到底有什么用，而有的那么是弄不清它們之間的到底有什么區(qū)別，特別是在各媒體大肆宣揚三層交換機的“路由〞功能的背景下。其實說到這里，我自己也不得不成認，現(xiàn)在交換機與路由器區(qū)別是越來越模糊了，它們之間的功能也開始相互滲透。不僅三層交換機具有了局部原來獨屬于路由器的“路由〞功能，而且現(xiàn)在寬帶和高端企業(yè)級路由器中也開始兼?zhèn)浣粨Q機的“交換〞功能了。可謂是相互滲透，于是有人就預言，將來交換機和路由器很可能會合二為一，筆者也堅信這一點。因為現(xiàn)在從技術上看，實現(xiàn)這一目標根本沒有太大難度，同時對用戶來說也是迫切需求的。一方面可以簡化網(wǎng)絡結構，另一方面用戶不必購置兩種價格那么昂貴的設備，何樂而不為呢?但就目前來說，它們之間還是存在著較大區(qū)別的，當然這不僅表達在技術理論上，更主要表達在應用上。本文就要全面向大家解讀交換機與路由器在應用的主要區(qū)別。一、交換機的星形集中連接我們知道，交換機的最根本功能和應用就是集中連接網(wǎng)絡設備，所有的網(wǎng)絡設備（如效勞器、工作站、PC機、筆記本電腦、路由器、防火墻、網(wǎng)絡打印機等），只要交換機的端口支持相應設備的端口類型都可以直接連接在交換機的端口，共同構成星形網(wǎng)絡。根本網(wǎng)絡結構如圖1所示。在星形連接中，交換機的各端口連接設備都彼此平等，可以相互訪問（除非做了限制），而不是像許多剛涉入網(wǎng)管行列的朋友那樣，認為連接在交換機的效勞器是最高級的。二、交換機的級聯(lián)與堆棧交揍機容戶機拓撲圖

上圖所示的僅是一個最根本的星形以太網(wǎng)架構，實際的星形企業(yè)網(wǎng)絡比這可能要復雜許多。這復雜性不僅表現(xiàn)在網(wǎng)絡設備如何高檔，配置如何復雜，更重要的是表現(xiàn)在網(wǎng)絡交換層次比擬復雜。企業(yè)網(wǎng)絡中的路由器和防火墻通常只需配備一個，但交換機通常不會只是一個（除了只有20個用戶左右的小型網(wǎng)絡）。如果用戶數(shù)比擬多，如上百個，甚至上千個，就必須依靠交換機

的級聯(lián)或者堆棧擴展連接了。但級聯(lián)技術和堆棧技術也有所不同，它們的應用范圍也不同。交換機級聯(lián)就是交換機與交換機之間通過交換端口進行擴展，這樣一方面解決了單一交換機端口數(shù)缺乏的問題，另一方面也解決離機房較遠距離的客戶端和網(wǎng)絡設備的連接。因為單段交換雙絞以太網(wǎng)電纜可到達了100米，每級聯(lián)一個交換機就可擴展100米的距離。但這也不是說可以任意級聯(lián)，因為線路過長，一方面信號在線路上的衰減也較多，另一方面，畢竟下級交換機還是共享上級交換機的一個端口可用帶寬，層次越多，最終的客戶端可用帶寬也就越低（盡管你可能用的是百兆交換機），這樣對網(wǎng)絡的連接性能影響非常大，所以從實角度來看，建議最多部署三級交換機，那就是核心交換機-二級交換機-三級交換機。這里的三級并不是說只能允許最多三臺交換機，而是從層次上講只能三個層次。連接在同一交換機上不同端口的交換機都屬于同一層次，所以每個層次又能允許幾個，甚至幾十個交換機級聯(lián)。層級聯(lián)所用端口可以是專門的UpLink端口，也可以是普通的交換端口。有些交換機配有專門的級聯(lián)(UpLink)端口，但有些卻沒有。如果有專門的級聯(lián)端口，那么最好利用，因為它的帶寬通常比普通交換端口寬，可進一步確保下級交換機的帶寬。如果沒有那么只能通過普通交換端口級聯(lián)了。通過級聯(lián)端口進行級聯(lián)的方法如下列圖所示;通過級聯(lián)端口進行級聯(lián)而通過普通端口所進行的級聯(lián)方法如下列圖所示。通過普通端口所進行的級聯(lián)注意它們之間不僅所用端口不同，所采用的電纜也不一樣:采用級聯(lián)端口進行的級聯(lián)，需采用普通直通線;而采用普通端口進行的級聯(lián)電纜為交叉電纜，就像兩臺主機對連一樣。至于交換機的堆棧，就不是所有交換機都可以的，而是要具有堆棧模塊的。交換機的堆棧不是通過交換端口進行的，而是通過專門的背板堆棧模塊，采用專門的堆棧電纜進行的連接。而且要注意的是，因為交換機堆棧通常是放在同一位置，連接電纜也較短，所以交換機的堆棧的目的主要是用于擴充交換端口，而不是用于擴展距同時，交換機堆棧還可提高各實際使用的交換機端口可用帶寬，因為它是把堆棧在一起的交換機的背板帶寬聚集在一起，這樣交換機堆棧的總背板帶就是幾臺堆棧交換機的背板帶寬之和。背板帶寬提高后，如果交換機的每個端口都用上了，這一優(yōu)勢就不是很明顯（也是有效果的，因為不可能每時每刻每個端口都同時通信），但如果有交換機端口空余，效果會更明顯，因為它可充分利用交換機的所有帶寬。堆棧連接如下列圖所示。堆棧連接交換機的堆棧連接端口通常是又排D形插孔的，一個交換機有兩個這樣的端口，分別標有“UP〃和“DOWN"字樣（如上圖所示），表示對應用于向上和向上堆棧連接的，不能接錯。三、三層交換機的路由連接前面我們介紹到，三層交換機也具有一定的“路由"功能，可以實現(xiàn)不同子網(wǎng)的連接。但要注意的是，它的路由功能相對路由器來說還是要弱許多的。三層交換機的路由功能只能用于同一類型的網(wǎng)絡互聯(lián)，而且通常只是局域網(wǎng)子網(wǎng)之間的互聯(lián)，并不能把局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)，或者互聯(lián)網(wǎng)連接起來，因為三層交換機所支持的路由協(xié)議非常有限，畢竟這不是它的主要功能。我們知道，在局域網(wǎng)上，二層的交換機通過源MAC地址來標識數(shù)據(jù)包的發(fā)送者，根據(jù)目的MAC地址來轉發(fā)數(shù)據(jù)包。對于一個目的地址不在本局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)包，二層交換機不可能直接把它送到目的地，需要通過路由設備（比方傳統(tǒng)的路由器）來轉發(fā)，這時就要把交換機連接到路由設備上。如果把交換機的缺省網(wǎng)關設置為路由設備的IP地址，交換時機把需要經(jīng)過路由轉發(fā)的包送到路由設備上。路由設備檢查數(shù)據(jù)包的目的地址和自己的路由表，如果在路由表中找到轉發(fā)路徑，路由設備把該數(shù)據(jù)包轉發(fā)到其它的網(wǎng)段上，否那么，丟棄該數(shù)據(jù)包。專用路由器昂貴、復雜、速度慢、易成為網(wǎng)絡瓶頸，因為它要分析所有的播送包并轉發(fā)其中的一局部，還要和其它的路由器交換路由信息，而且這些處理過程都是由CPU來處理的（不是專用的ASIC）。MAC地址來標識轉發(fā)數(shù)據(jù)包，也能像傳統(tǒng)路由器那樣在兩個網(wǎng)段之間進行路由轉發(fā)。傳統(tǒng)路由器采用軟件來維護路由表，而三層交換機是通過專用的ASIC芯片來處理路由轉發(fā)的。與傳統(tǒng)路由器相比，第三層交換機的路由速度一般要快十倍或數(shù)十倍。三層交換機的路由連接如下列圖所示。

亙0fl□站吹4Slnt?rnel服勢傘洪機jcS^尸-亙0fl□站吹4Slnt?rnel服勢傘洪機jcS^尸-十—Ej報1 MMF三層交換機的路由連接路由器的局域網(wǎng)連接大家都知道，路由器可以連接企業(yè)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)（如因特網(wǎng)），但卻忽略了一路由器的另一個應用，那就是它的局域網(wǎng)連接功能。路由器的廣域網(wǎng)連接可參見拓撲圖圖和三層交換機的路由連接圖。路由器的作用因不同的路由器類型而定，我們常說的路由器通常是指邊界路由器，就是位于不同類型網(wǎng)絡的邊界，如拓撲圖圖和三層交換機的路由連接圖所示。還有一種路由器，它設計的目的就不是用于不同類型網(wǎng)絡的連接，而是用于同為局域網(wǎng)的不同局域網(wǎng)或不同子網(wǎng)之間的連接，這就是“中間節(jié)點路由器〞。它的網(wǎng)絡結構如下列圖所示。它與三層交換機的路由連接圖相比，只是用中間節(jié)點路由器接替了原來的三層交換機。防吹Jfl耳種用將■at亙aaaai□vrsSB防吹Jfl耳種用將■at亙aaaai□vrsSB干占邊界諮由誓Xa—S■■■I i?5!5?t■ss軽枚 告曲5-口口遠尸就中間節(jié)點路由器連接“邊界路由器〞處于網(wǎng)絡邊界的邊緣或末端，用于不同網(wǎng)絡路由器的連接，這也是目前大多數(shù)路由器的類型。如前面介紹的互聯(lián)網(wǎng)接入路由器和后面要介紹的VPN路由器都屬于邊界路

由器。這類路由器所支持的網(wǎng)絡協(xié)議和路由協(xié)議比擬廣，背板帶寬非常高，具有較高的吞吐能力以滿足各類不同類型網(wǎng)絡（包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）的互聯(lián)。而“中間節(jié)點路由器〞那么處于局域網(wǎng)的內(nèi)部，通常用于連接不同局域網(wǎng)，起到一個數(shù)據(jù)轉發(fā)的橋梁作用。中間節(jié)點路由器更注重MAC地址的記憶能，要求較大的緩存。因為所連接的網(wǎng)絡根本上是局域網(wǎng)，所以所支持的網(wǎng)絡協(xié)議比擬單一，背板帶寬也較小，這些都是為了獲得最高的性價比，適應一般企業(yè)的隨能力。它與三層交換機的路由功能相比，在路由功能上肯定比三層交換機的強，但在局域網(wǎng)這種數(shù)據(jù)交換頻繁的網(wǎng)絡中，采用中間節(jié)點路由器來進行局域網(wǎng)的連接，網(wǎng)絡性能可