路由交換總結

路由器的工作原理

當數據包進入路由器時,路由器先查看數據包中的目標MAC地址,目標MAC地址分爲以下三種情況:
1、廣播MAC地址 —— 解封裝到三層IP地址進行查看
2、組播MAC地址 —— 若本地加入了該組將進行解封裝,否則直接丟棄
3、單播MAC地址 —— 目標MAC爲路由器接收到該流量的接口MAC地址,則進行解封裝;否則丟棄

二層解封裝完成後,開始查看三層IP報頭;默認路由器僅查看目標IP地址。目標IP地址分爲以下三種情況:
1、廣播IP地址 —— 進行解封裝
2、組播IP地址 ——若路由器加入了該組則進行解封裝,否則丟棄
3、單播IP地址 ——目標IP爲本地,繼續解封裝;目標IP爲其他設備,將查詢本地路由表(TCAM)

數據路由方式

1、原始包交換 —— 路由器收到數據包後,先查詢本地的路由表來獲得目標IP地址的出接口或下一跳,再查看本地的ARP表來確定目標或下一跳的MAC地址,然後重新封裝二層報頭;
2、快速交換 —— 一次路由多次交換:基於數據流中的第一個包進行路由表查詢和ARP表查詢,之後將第一個包的傳輸過程:源目IP地址以及進出接口、新的二層封裝記錄到cache緩存列表中,之後的所有數據包將基於該緩存直接轉發;
3、特快交換 ——無需路由直接轉發:路由器將本地的路由表和ARP表直接轉換爲二進制的列表,之後將兩個表格整合爲規則轉發列表,然後基於規則轉發列表直接轉發數據包。

二層交換機的作用

1、提供端口密度,用於更多節點的互聯(集線器也可以實現)
2、對電流信息進行識別再轉發,故理論上可以無限延長傳輸距離
3、解決衝突域,實現所有節點之間的同時數據收發
4、二層單播

二層交換機的工作原理

基於源MAC進行學習,基於目標MAC進行轉發,不知道目標MAC則進行泛洪。
MAC地址表 ——標準CAM表:MAC+接口編號 ------哈希運算
支持vlan基礎的CAM表:MAC+接口編號+vlan ID -------哈希運算

三層交換機工作原理

當一個數據包進入三層交換機後,先學習源MAC地址生成CAM表,再查看目標MAC地址:
1)廣播MAC:泛洪並同時解封裝到三層
2)組播MAC:泛洪或基於組進行轉發,若設備處於該組同時解封裝
3)單播MAC:目標MAC爲本地則直接解封裝,目標MAC爲其他設備則基於MAC錶轉發
解封裝後,查看目標IP地址,後續行爲和路由器一致。

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