【无标题】路由器、交换机及其操作系统介绍-程序员宅基地

技术标签：网络

路由器、交换机及其操作系统介绍

构建各种规模的企业网络的主要设备是路由器(router)和交换机(switch)。传统意义上，路由器是利用第三层 IP 地址信息进行报文转发的互联设备，交换机是利用第二层 MAC 地址信息进行数据帧交换的互联设备。本章将对路由器和交换机的上述区别和其它特点进行描述分析。(在本书中，如无特殊说明，“路由器”均指IP路由器，“交换机”均指以太网交换机)

H3C 公司提供全系列路由器、交换机及其它网络设备。本章在描述路由器和交换机的一般通用概念后，将向学员简单介绍H3C的路由器和交换机产品系列。

控制路由器和交换机工作的核心软件是网络设备的操作系统。H3C 网络设备使用的操作系统软件是H3C Comware。本章将说明H3C Comware的概念、作用与特点。

作为网络互联的一种关键设备，路由器是伴随着 Internet 和网络行业发展起来的。正如其名字的寓意一样，这种设备最重要的功能是在网络中对IP报文寻找一条合适的路径进行“路由”。也就是向合适的方向转发。它的实质是完成了 TCP/IP 协议族中 IP 层提供的无连接、尽力而为的数据报文传送服务。

在上图中，PCA和PCB分别处于两个网段当中，因此，PCA和 PCB 的通信必须依靠路由器这类网络中转设备来进行。先来考察PCA向PCB发送报文时，沿途经过的路由器的作用。

首先，PCA 会对 IP 报文的目的地址进行判断，对需要到达其他网段的报文，一律交给其默认网关进行转发，在本例中 PCA 的默认网关设置为 RTA。RTA 为了完成转发任务，会检查IP 报文的目的地址，找到与自身维护的路由转发信息相匹配的项目，从而知道应该将报文从哪个接口转发给哪个下一跳路由器。在这个例子中, 假设RTA 通过路由转发将报文发送给了 RTB。类似地，RTB 经过路由查找将报文发送给 RTE。因为 RTE 通过 IP 报文的目的地址判断 PCB处于其直连网络上，所以将报文直接发送给 PCB。(以上是对路由器进行 IP 报文转发过程和原理的大致描述，在后续的模块中，我们还将进一步学习路由信息和转发过程的细节。)

在上图中，路由器之间的连接可以是同样的链路类型，也可以是完全不同的链路类型。比如，对于RTD来讲，它的一侧使用时分复用的串行链路，而另外一侧使用共享介质同时与 RTE和PCB连接。因此，路由器的第二个重要作用就是用来连接“异质”的网络。

最后，路由器进行报文转发依赖自身所拥有的路由转发信息，这些信息可以手工配置，但更常见的情况是路由器之间自动地进行路由信息的交换，以适应网络动态变化和扩展的要求，因此，路由器的另一个重要作用是交互路由等控制信息并进行最优路径的计算。

了解了路由器的作用，对路由器的特点就比较容易理解：

按照 ISO/OSI 参考模型，路由器主要工作在物理层、数据链路层和网络层。当然，为了实现一些管理功能，比如路由器本身也可以作为FTP 的服务器端，因此路由器也要实现传输层和应用层的某些功能。但从作为网络互联设备的角度讲，提供物理层、数据链路层和网络层的功能是路由器的基本特点；

路由器的接口类型比较丰富，因此可以用来连接不同介质的“异质”网络。比照第一个特点，也可以看出，路由器因此要支持较为丰富的物理层和链路层的协议和标准；如在上面的例子看到，路由器要依靠路由转发信息对IP 报文进行转发。这是 IP 层也是路由器的核心功能； 5

为了形成路由表和转发表，路由器要交互路由等协议控制信息。

如上图所示，PCA、PCB、PCC、PCD 和交换机 SWA、SWB 处于同一个局域网中，因

此，SWA和SWB的核心作用是利用桥接和交换将局域网进行扩展。

从数据转发机制上看，交换机与路由器的作用也有不同。假设PCB要和PCC进行通信，

由于两者处于同一个网络，PCB 首先要根据 PCC 的二层地址(即 MAC 地址)信息，将信息

封装成以太网帧，并通过自身的网络接口发出，于是SWA将收到此帧。与路由器不同，SWA

不是依靠第三层IP目的地址，而是第二层的MAC地址来决定如何转发报文。SWA在MAC地

址表中查找与报文目的 MAC 地址匹配的表项, 从而知道应该将报文从与 SWB 相连的端口转发

出去；如果没有匹配的项目，报文将广播到除收到报文的入端口外的所有其他端口。SWB 也

会执行同样的操作，直到把报文交给PCC。

不难发现，在整个发送过程中，PCB并不需要了解SWA的存在，而SWA 同样不需要了

解SWB的存在，因此这种交换过程是透明的。

至此，从交换机的作用和转发报文过程看，我们可以将传统以太网交换机的特点归纳如下：它主要工作在OSI模型的物理层、数据链路层，不依靠三层地址和路由信息：

一传统交换机提供以太局域网间的桥接和交换，而不必连接不同种类的网络；

交换机上的数据交换依靠 MAC 地址映射表，这个表是交换机自行学习到的，而不需

要相互交换目的地的位置信息。

6.2.3交换机和路由器的发展趋势

路由器和交换机的发展趋势体现在两个融合上。

首先，路由器和交换机在功能上逐渐走向融合。路由主要体现在第三层(IP)互联的功能，

而交换特指以太网数据链路层的交换。

第6章路由器、交换机及其操作系统介绍

与功能；交换机也不仅仅提供二层交换的基本功能，而增加了路由等三层功能。如今，路由器

和交换机依然是网络互联主要和关键的设备, 交换和路由的融合扩展了这两种设备的应用范围，

增加了设备使用的灵活性。

其次是多业务功能的融合。在网络应用的驱动下，安全、语音、无线等业务功能逐步被集

成到路由器和交换机中。使得传统的路由交换设备不仅仅完成网络互联功能，还可以提供一定

的增值业务功能。同时，这方面的特征还体现在设备厂商开放一定的接口，以促成厂商间在网

络设备上实现一定程度的集成。

路由器和交换机有多种分类方法。比如，传统上根据设备的功能和性能分为高端、中端和

低端路由器或交换机。也可以根据设备所在的网络位置，分为核心、汇聚、接入路由器或交换

机。另外，其他的一些分类和命名方法——如多业务路由器或交换机——则从另一个角度展示

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