路由器和交换机工作原理

路由器工作原理
路由器：三层设备，同时基于二层设备工作
当数据包进到路由器时，首先查看的是二层报头（查看的是目标MAC）
目标MAC分为三种：广播，组播，单播
广播地址
解封装到三层报头
组播地址
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，若本地加入改组则解包，否则直接对丢弃
单播地址
目标MAC地址为路由器接收到该流量的接口的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分为三种情况：广播，组播，单播
广播：解封装到四层
组播：若路由器加入了改组，解封装，如没有则丢弃
单播：目标IP地址为路由器，继续解封装；目标IP地址为其他设备，路由器将查询本地的路由表–TCAM表
交换机的CAM表为二进制表，TCAM表由1，0，x构成，x标识主机位
数据交换的方式–路由方式
原始包交换：先查询本地端TCAM表，再查看本地的ARP表，来确定目标或者吓一跳的mac地址----前提网络环境为以太网环境
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表；该数据的第二个表将基于cache表直接转发
特快交换 ：最早由Cisco提出：CEF技术，无需路由直接转发：路由器将本地的路由表和ARP表直接转化为二进制的列表；之后将两个表格整合形成转发规则
扩展问题：当一个数据访问边界路由器时，应该怎么做？
当内网访问外网时，先路由在nat地址转换
当外网访问内网时，先nat地址转化在路由
网络区分类型
点到点：在一个网段内只能存在两个物理接口
BMA：广播型多路访问技术，在一个MA网络中，同时存在广播洪范机制
NBMA：非广播型多路访问技术，在一个MA网络中不支持洪范机制，只能使用为广播来进行广播或组播行为
MA：多路访问技术，在一个网段内物理节点数量不做限制
帧中继不具备广播的能力
二层交换机的作用
1.提供端口密度，用于更多节点的互联
2.对电流信号进行识别再转发，理论上可以无限延长传输距离
3.完全没有冲突，实现所有节点间同时的数据首发
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
标准CAM表 MAC+接口编号哈希运算
支持VLAN基础的CAM MAC+接口编号+VLAN ID 哈希算法
哈希算法==hash 散列函数算法
三层交换机工作原理
当一个数据包进入三层交换机，
a.先查看源MAC地址，生成CAM表，
b.再看目标MAC地址
1）广播：洪泛，同时解封
2）组播：洪泛或者基于组转发，若该设备处于改组则解封装，否则丢弃
3）单播：目标MAC为地址IP则直接解封装，目标MAC为其它设备基于CAM表转发
c.解封装后查看目标Ip地址；此时行为和路由器的行为是一样的
哈希算法特点
1.不等长输入，等长输出
2.雪崩效应
3.不可逆向运算

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