路由器的工作原理

  • 当数据包进入路由器时,路由器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;基于目标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;
    目标ip:
    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—TCAM

数据交换机方式(路由方式)

1、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

2、快速交换 – 一次路由多次交换 基于数据流的第一个包进行TCAM和ARP表查询;之后将该通过过程—源目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;

3、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—adj 邻居关系表

网络类型

1、点到点 – 在一网段内只能存在两个物理接口
2、BMA – 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
3、NBMA – 非广播型多路访问网络 在一个MA中不支持洪泛机制,只能使用伪广播来进行广播或组播行为

MA:多路访问,在一个网段内物理节点数量不做限制

二层交换机的作用

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、二层单播

二层交换机的工作原理

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 ;再查看目标MAC地址,基于目标MAC在本地查询MAC地址表,若表中存在该MAC的映射关系,将流量按该映射接口转发接口;
若表中没有映射关系洪泛该流量;

标准CAM MAC+ 接口编号 哈希运算
支持vlan基础的CAM MAC+接口编号+VLAN ID 哈希运算
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

哈希算法特点:
1、不等长的输入,等长的输出
2、雪崩效应
3、不可逆向运算

三层交换机工作原理

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