网络基础 – 路由/交换原理

交换机原理

交换机是一种用于电(光)信号转发的网络设备,它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。

最常见的交换机是以太网交换机 (以太网是一种计算机局域网技术)。

交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。

交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵,在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。

交换机的传输模式有全双工,半双工,全双工/半双工自适应。[1]

路由器原理

路由工作简单原理图

1)主机1.1要发生数据包给主机4.1.因为IP地址不在同一网段,所以主机会将数据包发送给本网段的网关路由器。

2)路由器A 接收到数据包,先查看数据包IP首部中的目标IP地址。再查找自己的路由表。数据包的目标IP地址是4.1.属于4.0网段,路由器A 在路由表中查到4.0网段转发的接口是S0接口,于是路由器A将数据从S0接口转发出去。

3)网络中的每个路由器都是按照这样的步骤转发数据的,直到到达路由器B,再用同样的方法从E0接口转发出去,最后主机4.1接收到这个数据包。

路由器转发数据包的分装过程

1)HostA在网络层将上层的报文封装成IP数据包,其首部包含源地址和目的地址。源地址即本机IP地址192.168.1.2,目的地在为HostB的IP地址192.168.2.2,HostA使用本机配置的24位掩码于目的地址进行“与”运算,得出目的地在与本机地址不在同一网段,因此发往HostB的数据包需要经过网关路由器A转发。

2)HostA通过ARP请求获得默认网关路由器A 的E0接口MAC 地址00-11-12-21-22-22.在数据链路层HostA将IP数据包封装成以太网数据帧,在以太网首部的源MAC地址为00-11-12-21-11-11,目的MAC地址为网关E0接口的MAC地址00-11-12-21-22-22

3)路由器A从E0接口接收到数据帧,把数据链路层的封装去掉。路由器A认为这个IP数据包是要通过自己进行路由转发,所以路由器A会自己查找自己的路由表,寻找与目标IP地址192.168.2.2相匹配的路由表项,然后根据路由表的下一跳地址将数据包转发到E1接口。

4)在E1接口路由器A 重新封装以太网帧,此时源MAC地址为路由器A的E1接口MAC地址00-11-12-21-33-33,目的MAC地址为与之相连的路由器B的E1接口MAC地址00-11-12-21-44-44

5)路由器B从E1接口接收到数据帧,同样会吧数据链路层的封装去掉。对目的IP地址进行检查,并与路由表进行匹配,然后根据路由表的下一跳信息将数据包转发到E0接口。路由器B发现目的网段与自己的E0接口相连,通过ARP广播,路由器B获得HostB以太口的MAC地址00-11-12-21-66-66.路由器B在将IP数据包封装成以太网帧,源MAC地址为路由器B的E0接口的MAC地址00-11-12-21-55-55,目的MAC地址为HostB的MAC地址00-11-12-21-66-66.封装完毕,将以太网帧从E0接口发往HostB.

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THE END
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