网络之路由器和交换机
的知识总结
路由器
属于三层设备
通用路由器体系结构
输入端口
输出端口
交换结构
路由选择处理器
工作原理
当数据包进入路由器时先查看数据包中的目标MAC地
址；
1、广播 解封装到3层
2、组播
每一个组播地址均存在自己的MAC地址；基于
MAC就可以判断本地是否需要解封装；若本地加
入了该组将解包，否则直接丢弃。
3、单播
目标MAC为路由器接收到该流量的接口mac地址 --解封装
目标MAC不是本地路由器的MAC地址 --丢弃
二层解封装完成后 查看3层报头；默认路由器仅查看目标IP
地址；
1、广播 解封装
2、组播 若路由器加入了该组，解封；若没有加入，丢弃
3、单播
目标IP地址为路由器，继续解封
目标IP地址为其他设备，路由器将查询本地的路由表
基本作用
路由器的作用是实现网络互联为分组数据提供转
发
路由 ：使⽤路由表来实现，包括路由表的建⽴、
更新、维护、查找
隔离⼦⽹，防⽌⼴播蔓延，指定访问规则
⼦⽹间速率适配
路由器经常会收到以某种类型的数据链路帧封装
的数据包，当转发这种数据包时，路由器可能需
要将其封装为另⼀种类型的数据链路帧。数据链
路封装取决于路由器接⼝的类型及其连接的介质
类型。
静态路由、动态路由
数据交互方式（路由方式）
原始包交换
先查询本地的TCAM表，再查看本地的ARP表来
确定目标或者下一跳的mac地址-前提网络环境为
以太网。
快速交换
一次路由多次交换，基于数据流
基于数据流的第一个包进行TCAM和ARP表查
询；之后将通过 过程一源目标IP地址、进出接
口、新的二层封装记录到缓存中；生成一个
cache列表；该数据量的第二个包将基于缓存直
接转发；
特快交换
最早由CISCO提出；CEF技术 无需路由直接交换
路由器将本地的路由表和ARP直接转换为二进制
的列表，之后将两个表格整合形成转发规则。
路由表——FIB（转发信息数据库），解决完了
递归
ARP表——ADJ（类似于邻居表）
二层交换机
作用
1、提供端口密度 用于更多节点的互联 集线器（HUB）也可以实
现。
2、对电流信息进行识别在转发；故理论上可以无限延长传输距
离 。
3、完全没有冲突；实现所有节点间的同时数据收
发。
4、实现二层单播。
工作原理：
网络类型
1、P2P点对点 在一网段内只能存在两个物理接口
2、BMA广播多路访问 广播型多路访问网络 在一个MA网络中，同时存在广播洪泛机制
其实BMA网络根本就不是交换网络，也不需要
交换，BMA网络的逻辑拓扑永远都是总线型拓
扑，在BMA网络引入交换的概念完全是为了优化
网络。
以太网
3、NMBA非广播多路访问 非广播型多路访问网络 在一个MA中不支持洪泛机制
虽然大家都连接在一个链路上，但这并不意味着数据
帧可以随意到达任何地方。NBMA网络中，控制权在
交换机，端主机只能通过交换机到达目标端主机
ATM和帧中继
数据帧进入交换机后，交换机先查看数据帧中的
源mac地址，基于该mac的进入接口记录到本地
的MAC地址表—CAM 表
标准的CAM表：MAC+接口编号，hash运算
支持vlan基础的CAM MAC+接口编号+VLAN ID ，hash运算
特点：主要工作在OSI模型的物理层、数据链路
层
透明桥接 透明桥接是由IEEE802.1d定义的，它描述了对帧处理的五个过程
1、学习learning
2、洪泛flooding
3、过滤filtering
4、转发forwarding
5、老化aging
流量到了边界路由器是先查表还是先NAT？
流量从内网到外网：先查表后NAT转换
流量从外网到内网：先NAT转换后查表
二层、三层、四层交换机的区别
三层交换机
二层交换机和路由器的功能集合设备；
当一个数据包进入3层交换机后；
1、先查看源mac地址，生成cam
2、再查看目标mac地址
1）广播 洪泛 同时解封装
2）组播 洪泛或者基于组转发 若该设备处于该组同时解封
3）单播 目标mac为本地，直接解封 目标mac为其他设备基于cam表转发
3、解封装后，查看目标ip地址；此时行为将和路由器一致
二层交换机
三层交换机
四层交换机
基于接收到帧建立的MAC地址的转发数据库
基于ARP和路由协议建立的转发数据库
管理员基于TCP端口等因素在转发数据库编程
用于台式机和工作组级，为了增加来自共享媒介
集线器的带宽
用在以前的路由器造成瓶颈的任何地方
用于提供服务级别、访问控制和负载平衡的主干
网中
NBMA是一个网络术语，翻译为“非广播
多路访问”，那么BMA就是“广播多路访问”
了。这两个概念描述的是数据链路层的特
征，并且多一个N和少一跟N能影响到该链
路层交换机的设计。 总的来讲，NBMA是
交换机来决定如何转发数据帧的，而BMA
则是主机决定是否收某一数据帧，交换机
仅仅起到辅助的优化作用，比如过滤不必
要的广播等等。NBMA交换机是需要人为
去配置的(即使有所谓的动态配置协议，协
议的运行策略也是人为制定的)，反之，
BMA交换机比如以太网交换机则是被动学
习的。
MA：多路访问，在一个网段的节点数量不限
制；网络类型主要关注的是二层的封装技术。
哈希运算==hash
散列函数算法、摘要提取法
最常用哈希算法 MD5 SHA-1 -128 -256 -512
特点
1、不等长的输入，等长的输出
2、雪崩效应
3、不可逆向运算
TCAM 是种三态内容寻址存储器，主要用于快速查找
ACL、路由等表项。TCAM表由1、0、x构成 x标识主机位
路由器（Router）是一种计算机网络设
备，提供了路由与转发两种重要机制，可
以决定数据包从来源端到目的端所经过的
路由路径（host到host之间的传输路
径），这个过程称为路由；将路由器输入
端的数据包移送至适当的路由器输出端(在
路由器内部进行)，这称为转送。路由工作
在OSI模型的第三层——即网络层，例如IP
协议。
如何判断网络类型？接口的二层封装。
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