初识交换机和路由器

初识交换机和路由器

左为路由器，右为交换机

交换机

交换机的前身是集线器，集线器是物理层的设备，有很多接口，当一台计算机A想发消息给计算机B，消息到达集线器，集线器就无脑把信息广播给所有连接它的计算机BCDEF…然后由计算机们自行筛选信息，是给自己的就接收，不是发给自己的就丢弃。

这样造成了网络资源的浪费。如果集线器能智能一点，把信息只发给对的计算机就好了，于是发明了交换机，交换机就是在集线器的基础上更加智能一点了，能把信息只发给对应的 计算机。又因为它这一点智能，所以它在数据链路层。

交换机能够连接多个设备并构建一个局域网。

交换机内部维护着一张MAC地址表，记录了MAC地址与端口的对应关系。

数据包携带两个MAC地址：源MAC和目标MAC。交换机接收数据包后，首先会将源MAC与接收端口绑定，并查找目标MAC对应的端口。若找到对应端口，则直接发送；若未找到，则向除接收端口外的所有端口群发（泛洪）。通过这一过程，交换机能逐渐构建完整的网络设备地图。

值得注意的是，交换机仅关注MAC地址，而忽略IP地址。

当有几十台电脑的时候可以设置很多台交换机，这时交换机还能应付，如果有几百台电脑的话，交换机记录不了如此多的映射关系，就捉襟见肘了。

所以又有了路由器

路由器

路由器台独立拥有MAC地址的设备，并且可以帮我把数据包做一次转发，把它定义在了网络层。路由器的每一个端口，都有独立的MAC地址。

路由器有两种接口，一种是wan口，一种是lan口。

lan口可以有多个，用来连接家庭网络设备，比如台式机，手机，笔记本，其中手机和笔记本是通过WiFi连接到路由器的设备，也相当于连接到了lan口上。wan口只有一个 ，用来接入运营商网络，以连接到互联网中。

如果把路由器的wan口忽略，只用lan口，其实路由器就是一台交换机；

主要区别

1、路由器在网络层，路由器根据IP地址寻址，路由器可以处理TCP/IP协议，交换机不可以，交换机根据MAC地址寻址。交换机在数据链路层。

2、路由器可以把一个IP分配给很多个主机使用，这些主机对外只表现出一个IP。交换机可以把很多主机连起来，这些主机对外各有各的IP。

3、交换机分割冲突域，但不分割广播域，而路由器分割广播域。由交换机连接的网段，仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，这时会导致广播风暴和安全漏洞。而连接在路由器上的网段会被分配到不同的广播域。路由器不会转发广播数据。

4、路由器提供防火墙的服务，交换机不能提供该功能。集线器、都是做端口扩展的，就是扩大局域网(通常都是以太网)的接入点，也就是能让局域网可以连进来更多的电脑。路由器是用来做网间连接，也就是用来连接不同的网络。

5.交换机是用来连接局域网的，路由器是用来连接互联网的（也可以连接多个局域网）

工作流程

真实情况下，两个主机不是通过网线直连的，而是通过一系列的交换机或路由器来进行数据转发的。

经过交换机或者路由器，都要涉及到封装分用【五层网络协议（封装和分用）-CSDN博客】

只不过，封装分用的程度不一定是到应用层

经典交换机来说，就只需要封装分用到数据链路层即可（交换机需要通过以太网帧头中的目的mac来知道接下来如何转发）

经典的路由器来说，就只需要封装分用到网络层即可（路由器需要通过IP报头中的目的IP来知道具体接下来如何转发）

如果是交换机：

A发送消息，到达交换机。交换机就会把光电信号转换成以太网数据帧二进制数据，交给数据链路

1.取出光电信号转成以太网数据帧

2.交换机的数据链路层会对数据进行解析

这个解析过程，一方面要取出载荷部分，另一方面，就要解析到帧头中的关键信息

3.根据帧头中的信息，决定下一步把数据往哪里进行发送。根据这个情况再进一步的构造出新的以太网数据帧

4.把这个新的数据继续通过物理层发送出去

如果是路由器

情况稍微复杂一点点，就是封装分用到网络层

1.先是物理层拿到光电信号，转成二进制数据交给数据链路层

2.路由器的数据链路层对上述数据进行解析，拿到载荷，交给网络层（IP协议）

3.IP协议又会进一步对这个数据进行解析，取出载荷，也要解析这里的报头

取出数据，IP协议重新进行封装

4.继续交给数据链路层，继续加上帧头帧尾

5.这个数据再交给物理层，转成光电信号，继续传输

上述过程是经典的交换机和路由器，如果是现实中的情况就更加复杂