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局域网概念详解,交换机与路由器得区别详解!

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1、局域网的概念

那么,什么是局域网了?

局域网可以定义为一组台式计算机和其它设备,在物理地址上彼此相隔不远,以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。

在传输介质中,有双胶线、同轴电缆、光纤等,其中,光纤又可以分为单模光纤(Single Mode Fiber, SMF)与多模光纤(Multiful Mode Fiber, MMF),它们的接口也有许多的类型,如:LC/SC/ST/FC等。

在局域网中用到一些技术,如FDDI、TOKEN-RING、ETHERNET、无线局域网(局域网技术的补充),这里我解释一下,什么是FDDI?FDDI(光纤分布数据接口)是目前成熟的LAN技术中传输速率最高的一种。

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2、以太网技术

A、传统以太网 它的传输距离有10米 主要是粗缆AVI、细缆BNC、RJ45。

B、快速以太网 它的传输距离有100米

C、千兆以太网 现在常用的有1000-BASE-T双胶线,它可以传输100米。还有1000-BASE-LX,它是SC的接口,可以传输10km,它可以传输550米。

D、万兆以太网 这是一个发展的趋势

3、以太网的工作原理

它是CSMA/CD的技术,CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect),即载波监听多路访问/冲突检测方法是一种争用型的介质访问控制协议。它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA网所采用的争用型协议,并进行了改进,使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。

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二、共享局域网

1、设备主要有:HUB、线缆

2、冲突域和广播域

这两个概念有必要跟大家解释一下。

那么,什么是冲突域了?冲突域(Collision Domain),在网络中,所有直接连接在一起的节点都接收、发送帧的部分,此部分在冲突域中,多个网络节点竞争访问相同的物理媒介,称为冲突域。

那什么是广播域了?广播帧与MAC帧不同,MAC帧有一个特殊的NIC地址。对于一个有特殊的NIC地址的帧,交换机会做一个交换处理,而对于一个有广播地址的帧,交换机只能将这个帧发向所有的端口(除了在下节课将要讨论的虚拟局域网应用中有例外)。这就是广播域。

大家明白了这两个概念了吗?

3、LAN通信的三种模式

通信的模式有三种:单播、多播、组播。

那么现在我来跟大家分别介绍一下什么是单播什么是多播什么是组播。

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A、单播:

主机之间“一对一”的通讯模式,网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据,则服务器需要逐一传送,重复10次相同的工作。但由于其能够针对每个客户的及时响应,所以现在的网页浏览全部都是采用IP单播协议。网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径,将IP单播数据传送到其指定的目的地。

单播的优点:1. 服务器及时响应客户机的请求 2. 服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据,容易实现个性化服务。

单播的缺点: 1. 服务器针对每个客户机发送数据流,服务器流量=客户机数量×客户机流量;在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。 2. 现有的网络带宽是金字塔结构,城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5%。如果全部使用单播协议,将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞,只要有5%的客户在全速使用网络,其他人就不要玩了。而将主干扩展20倍几乎是不可能。

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B、 广播:

主机之间“一对所有”的通讯模式,网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发,所有主机都可以接收到所有信息(不管你是否需要),由于其不用路径选择,所以其网络成本可以很低廉。有线电视网就是典型的广播型网络,我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号,但只将一个频道的信号还原成画面。在数据网络中也允许广播的存在,但其被限制在二层交换机的局域网范围内,禁止广播数据穿过路由器,防止广播数据影响大面积的主机。

广播的优点: 1. 网络设备简单,维护简单,布网成本低廉 2. 由于服务器不用向每个客户机单独发送数据,所以服务器流量负载极低。

广播的缺点: 1.无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。 2. 网络允许服务器提供数据的带宽有限,客户端的最大带宽=服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道(如果采用数字压缩技术,理论上可以提供500个频道),即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干,也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。3. 广播禁止在Internet宽带网上传输。

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C、组播:

主机之间“一对一组”的通讯模式,也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据,网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据,即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要(加入组)的主机,又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通讯。

组播的优点: 1. 需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流,节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。 2. 由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发,所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个(268435456)组播,所以其提供的服务可以非常丰富。 3. 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。

组播的缺点: 1.与单播协议相比没有纠错机制,发生丢包错包后难以弥补,但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。2.现行网络虽然都支持组播的传输,但在客户认证、QOS等方面还需要完善,这些缺点在理论上都有成熟的解决方案,只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

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(1)工作层次不同

最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在 OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。

(2)数据转发所依据的对象不同

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址 是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且 已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

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(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域

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,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。

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(4)路由器提供了防火墙的服务

路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。交换机一般用于LAN- WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。 路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能 力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广泛应用。



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