計算機網路使用的交換原理

Ⅰ 計算機網路工作原理是什麼

關於計算機網路的定義。

廣義的觀點：計算機技術與通信技術相結合，實現遠程信息處理或進一步達到資源共享的系統；資源共享的觀點：以能夠相互共享資源的方式連接起來，並且各自具有獨立功能的計算機系統的集合；對用戶透明的觀點：存在一個能為用戶自動管理資源的網路操作系統，由它來調用完成用戶任務所需要的資源，而整個網路像一個大的計算機系統一樣對用戶是透明的，實際上這種觀點描述的是一個分布式系統。
1、支撐計算機網路的有兩大技術原理：
1）計算機（廣義上的計算機） 2）通信技術（包括接入和輸出技術）
前者的存在使得用戶有了強大的數據錄入、處理、輸出能力，後者使得信息的遠程即時交換和共享成為可能。
2． 計算機網路的拓樸結構。
答：計算機網路採用拓樸學的研究方法，將網路中的設備定義為結點，把兩個設備之間的連接線路定義為鏈路。計算機網路也是由一組結點和鏈路組成的的幾何圖形，這就是拓樸結構。
分類：按信道類型分，分為點---點線路通信子網和廣播信道的通信子網。採用點——點連線的通信子網的基本結構有四類：星狀、環狀、樹狀和網狀；廣播信道通子網有匯流排狀、環狀和無線狀。
3． 計算機網路的體系結構
答：將計算機網路的層次結構模型和分層協議的集合定義為計算機網路體系結構。
4．計算機網路的協議三要素
答：三要素是：1，語法：關於諸如數據格式及信號電平等的規定；2，語義：關於協議動作和差錯處理等控制信息；3，定時：包含速率匹配和排序等。
5．OSI七層協議體系結構和各級的主要作用
答：七層指：由低到高，依次是物理層，數據鏈路層，網路層，傳輸層，會話層，表示層和應用層。
6．TCP/IP協議體系結構
答：TCP/IP是一個協議系列，目前已飲食了100多個協議，用於將各種計算機和數據通信設備組成計算機網路。
TCP/IP協議具有如下特點：1，協議標准具有開放性，其獨立於特定的計算機硬體與操作系統，可以免費使用；2，統一分配網路地址，使得整個TCP/IP設備在網路中都具有惟一的IP地址。
分層：應用層（SMTP, DNS, NFS, FTP, Telnet, Others）、傳輸層（TCP,UDP）、互聯層（IP，ICMP, ARP, RARP）、主機——網路層(Ethernet, ARPANET, PDN ,Others)。
傳輸控制協議TCP：定義了兩台計算機之間進行可靠數據傳輸所交換的數據和確認信息的格式，以及計算機為了確保數據的正確到達而採取的措施。
7、計算機通信常用原理

虛電路可分為永久虛電路和交換虛電路。
X.25協議描述了主機（DTE）與分組交換網（PSN）之間的介面標准。
X.25的分組級相當於OSI參考模型中的網路層，主要功能是向主機提供多信道的虛電路服務。
幀中繼的層次結構中只有物理層和鏈路層，採用光纖作為傳輸介質。
幀中繼的常見應用：1，區域網的互聯，2，語音傳輸，3，文件傳輸。
ATM（非同步傳輸模式），ATM的信元具有固定的長度，53個位元組，5個自己是信頭，48個位元組是信息段。
ATM網路環境由兩部分組成：ATM網路和ATM終端用戶。
區域網L3交換技術：Fast IP技術，Net Flow技術
廣域網L3交換技術：Tag Switching
虛擬區域網：是通過路由和交換設備在網路的物理拓撲結構基礎上建立的邏輯網路。
虛擬區域網的交換技術：埠交換、幀交換、元交換。
虛擬區域網的劃分方法：按交換埠號、按MAC地址、按第三層協議。
VPN（虛擬專用網），特點：1，安全保障，2，服務質量保證，3，可擴充性和靈活性，4，可管理性。
VPN的安全技術：隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術、使用者與設備身份認證技術。
網路管理基本功能：故障管理、計費管理、配置管理、性能管理、安全管理。
SNMP（簡單網路管理協議），CMIS/CMIP（公共管理信息服務和公共管理信息協議）。

Ⅱ 計算機網路採用什麼交換技術

計算機網路採用電路交換、報文交換、分組交換、信元交換四種技術。計算機網路是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來。在網路操作系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

隨著計算機及其互聯技術（也即通常所謂的「網路技術」）的迅速發展，乙太網成為了迄今為止普及率最高的短距離二層計算機網路。而乙太網的核心部件就是乙太網交換機。

不論是人工交換還是程式控制交換，都是為了傳輸語音信號，是需要獨占線路的「電路交換」。而乙太網是一種計算機網路，需要傳輸的是數據，因此採用的是「包交換」。但無論採取哪種交換方式，交換機為兩點間提供「獨享通路」的特性不會改變。就乙太網設備而言，交換機和集線器的本質區別就在於：當A發信息給B時，如果通過集線器，則接入集線器的所有網路節點都會收到這條信息（也就是以廣播形式發送），只是網卡在硬體層面就會過濾掉不是發給本機的信息；而如果通過交換機，除非A通知交換機廣播，否則發給B的信息C絕不會收到（獲取交換機控制許可權從而監聽的情況除外。

Ⅲ 計算機網路，簡述路由器和交換機的工作原理，要的是簡述哦

路由器的主要作用是轉發數據包，將每一個IP數據包由一個埠轉發到另一個埠。
交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
這是最簡單的敘述了。

Ⅳ 交換機的作用及工作原理是什麼

交換機負責連接網路設備（如交換機、路由器、防火牆、無線AP等）和終端設備（如計算機、伺服器、攝像頭、網路列印機等）；路由器實現區域網與區域網的互聯，區域網與Internet的互聯；而防火牆作為一個安全網路設備，作用於內部網路與內部網路之間，或者內部網路與Internet之間。總的來說，交換機負責連接設備，路由器負責連接網路，防火牆負責網路訪問限制。

1.交換機的功能

交換機的功能是連接計算機、伺服器、網路列印機、網路攝像頭、IP電話等終端設備，並實現與其它交換機、無線接入點、路由器、網路防火牆等網路設備的互聯，從而構建區域網絡，實現所有設備之間的通信。

2.交換機的工作原理

交換機位於OSI參考模型中的第二層（數據鏈路層），交換機的工作依賴於對MAC地址的識別（所有的網路設備都有一個唯一的MAC地址，通常是由廠商直接燒錄進網卡中）。

當交換機從其某個埠收到一個數據包時，先讀取包頭中的源MAC地址（即發送該數據包的設備網卡的MAC地址），將該MAC地址和埠對應起來添加到交換機內存里的地址表中；然後再讀取包頭中的目的MAC地址，對照內存里的地址表看該MAC地址與哪個埠對應，如果地址表中有該MAC地址的對應埠，則將該數據包直接復制到對應的埠上，如果沒有找到，則將該數據幀作為一個廣播幀發送到所有的埠，對應的MAC地址設備會自動接受該幀數據，同時，交換機將接受該幀數據的埠與這個目的MAC地址對應起來放入內存中的地址表中。

飛暢科技，專業做工業交換機的廠家，自主研發品牌，歡迎前來了解、交流。

Ⅳ 請簡述集線器，路由器，交換機的工作原理

1.什麼是交換機
交換機也叫交換式集線器，它通過對信息進行重新生成，並經過內部處理後轉發至指定埠，具備自動定址能力和交換作用，由於交換機根據所傳遞信息包的目的地址，將每一信息包獨立地從源埠送至目的埠，避免了和其他埠發生碰撞。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
2.交換機的工作原理
在計算機網路系統中，交換機是針對共享工作模式的弱點而推出的。集線器是採用共享工作模式的代表，如果把集線器比作一個郵遞員，那麼這個郵遞員是個不認識字的「傻瓜」--要他去送信，他不知道直接根據信件上的地址將信件送給收信人，只會拿著信分發給所有的人，然後讓接收的人根據地址信息來判斷是不是自己的!而交換機則是一個「聰明」的郵遞員--交換機擁有一條高帶寬的背部匯流排和內部交換矩陣。交換機的所有的埠都掛接在這條背部匯流排上，當控制電路收到數據包以後，處理埠會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬體地址）的NIC（網卡）掛接在哪個埠上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的埠。目的MAC若不存在，交換機才廣播到所有的埠，接收埠回應後交換機會「學習」新的地址，並把它添加入內部地址表中。
可見，交換機在收到某個網卡發過來的「信件」時，會根據上面的地址信息，以及自己掌握的「常住居民戶口簿」快速將信件送到收信人的手中。萬一收信人的地址不在「戶口簿」上，交換機才會像集線器一樣將信分發給所有的人，然後從中找到收信人。而找到收信人之後，交換機會立刻將這個人的信息登記到「戶口簿」上，這樣以後再為該客戶服務時，就可以迅速將信件送達了。
3.交換機的性能特點
1）獨享帶寬
由於交換機能夠智能化地根據地址信息將數據快速送到目的地，因此它不會像集線器那樣在傳輸數據時「打擾」那些非收信人。這樣一來，交換機在同一時刻可進行多個埠組之間的數據傳輸。並且每個埠都可視為是獨立的網段，相互通信的雙方獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用。比如說，當A主機向D主機發送數據時，B主機可同時向C主機發送數據，而且這兩個傳輸都享有網路的全部帶寬--假設此時它們使用的是10Mb的交換機，那麼該交換機此時的總流通量就等於2×10Mb=20Mb。
2）全雙工
當交換機上的兩個埠在通信時，由於它們之間的通道是相對獨立的，因此它們可以實現全雙工通信。
1.路由器的作用
通過集線器或交換機，我們可以將很多台電腦組成一個比較大的區域網，但是當機器的數量達到一定數目時，問題也就來了：對於用集線器構成的區域網而言，由於採用「廣播」工作模式，當網路規模較大時，信息在傳輸過程中出現碰撞、堵塞的情況越來越嚴重，即使是交換機，這種情況也同樣存在。其次，這種區域網不安全，也不利於管理。
為了解決這些問題，人們便將一個較大的網路劃分為一個個小的子網、網段，或者直接將它們劃分為多個VLAN（即虛擬區域網），在一個VLAN內，一台主機發出的信息只能發送到具有相同VLAN號的其他主機，其他VLAN的成員收不到這些信息或廣播幀。採用VLAN劃分網路後，可有效地抑制網路上的廣播風暴，增加網路的安全性，使管理控制集中。
既然是區域網，萬一分別處於不同VLAN的主機需要互相通信時該怎麼辦呢?這時候就得通過路由器（Router，轉發者）來幫忙了。路由器可以將處於不同子網、網段、VLAN的電腦連接起來，讓它們自由通信。另外，我們都知道目前的網路有很多種結構類型，且不同網路所使用的協議、速度也不盡相同。當兩個不同結構的網路需要互連時，也可以通過路由器來實現。路由器可以使兩個相似或不同體系結構的區域網段連接到一起，以構成一個更大的區域網或一個廣域網。
可見，路由器是一種連接多個網路或網段的網路設備，它能將不同網路、網段或VLAN之間的數據信息進行「翻譯」，以使它們能夠相互「讀」懂對方的數據，從而構成一個更大的網路。
2.路由器的工作原理
所謂路由就是指通過相互連接的網路把信息從源地點移動到目標地點的活動。那麼路由器具體是如何進行「翻譯」工作的呢?我們平時在學習、翻譯英語時，肯定會准備一本英漢字典，通過它來實現英文與中文之間的互現轉換。而對於路由器而言，它也有這種用於翻譯的字典--路徑表。路徑表（Routing Table）保存著各種傳輸路徑的相關數據，如子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路徑表可以是由系統管理員固定設置好的，也可以由系統動態修改，可以由路由器自動調整，也可以由主機控制。
通過路由器可以讓不同子網、網段進行互連，因此路由器與集線器、交換機不同，它一般安裝在網路的「骨幹」部位，而不像集線器、交換機那樣工作在基層。比如說一個較大規模的企業區域網，基於管理、安全、性能的考慮，一般都會將整個網路劃分為多個VLAN，如此一來，當VLAN與VLAN之間進行通訊時，就必須使用路由器。
對於該企業網而言，肯定還需要與互聯網相連，對於企業而言，一般都是通過租用電信的DDN專線或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式將企業網接入互聯網，而此時由於網路體系及所用協議的不同，也需要路由器來完成企業網與互聯網的互連工作。
點擊放大
一般來說，在路由過程中，信息至少會經過一個或多個中間節點。通常，人們會把路由和交換進行對比，這主要是因為在普通用戶看來兩者所實現的功能是完全一樣的。其實，路由和交換之間的主要區別就是交換發生在OSI參考模型的第二層（數據鏈路層），而路由發生在第三層，即網路層。這一區別決定了路由和交換在移動信息的過程中需要使用不同的控制信息，所以兩者實現各自功能的方式是不同的。路由器通過路由決定數據的轉發。轉發策略稱為路由選擇，這也是路由器名稱的由來。
三劍客的外觀比較
前面我們已經講解了集線器、交換機、路由器的工作原理，但是對於很多初學者來說，有時也希望能夠從外觀上去區分它們。當然，集線器、交換機、路由器在外觀上肯定有所區別，但這些往往只能作為參考信息，畢竟現在很多集線器、交換機與路由器產品在外觀上看非常相似。而這裡面最難區分的就是普通桌面型的集線器與交換機，而路由器相對比較容易識別。
交換機和路由器
「交換」是今天網路里出現頻率最高的一個詞，從橋接到路由到ATM直至電話系統，無論何種場合都可將其套用，搞不清到底什麼才是真正的交換。其實交換一詞最早出現於電話系統，特指實現兩個不同電話機之間話音信號的交換，完成該工作的設備就是電話交換機。所以從本意上來講，交換只是一種技術概念，即完成信號由設備入口到出口的轉發。因此，只要是和符合該定義的所有設備都可被稱為交換設備。由此可見，「交換」是一個涵義廣泛的詞語，當它被用來描述數據網路第二層的設備時，實際指的是一個橋接設備；而當它被用來描述數據網路第三層的設備時，又指的是一個路由設備。
我們經常說到的乙太網交換機實際是一個基於網橋技術的多埠第二層網路設備，它為數據幀從一個埠到另一個任意埠的轉發提供了低時延、低開銷的通路。
由此可見，交換機內部核心處應該有一個交換矩陣，為任意兩埠間的通信提供通路，或是一個快速交換匯流排，以使由任意埠接收的數據幀從其他埠送出。在實際設備中，交換矩陣的功能往往由專門的晶元（ASIC）完成。另外，乙太網交換機在設計思想上有一個重要的假設，即交換核心的速度非常之快，以致通常的大流量數據不會使其產生擁塞，換句話說，交換的能力相對於所傳信息量而無窮大（與此相反，ATM交換機在設計上的思路是，認為交換的能力相對所傳信息量而言有限）。
雖然乙太網第二層交換機是基於多埠網橋發展而來，但畢竟交換有其更豐富的特性，使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑，而且還使網路更易管理。
而路由器是OSI協議模型的網路層中的分組交換設備（或網路層中繼設備），路由器的基本功能是把數據（IP報文）傳送到正確的網路，包括：
1.IP數據報的轉發，包括數據報的尋徑和傳送；
2.子網隔離，抑制廣播風暴；
3.維護路由表，並與其他路由器交換路由信息，這是IP報文轉發的基礎。
4.IP數據報的差錯處理及簡單的擁塞控制；
5.實現對IP數據報的過濾和記帳。
對於不同地規模的網路，路由器的作用的側重點有所不同。
在主幹網上，路由器的主要作用是路由選擇。主幹網上的路由器，必須知道到達所有下層網路的路徑。這需要維護龐大的路由表，並對連接狀態的變化作出盡可能迅速的反應。路由器的故障將會導致嚴重的信息傳輸問題。
在地區網中，路由器的主要作用是網路連接和路由選擇，即連接下層各個基層網路單位－－園區網，同時負責下層網路之間的數據轉發。
在園區網內部，路由器的主要作用是分隔子網。早期的互連網基層單位是區域網（LAN），其中所有主機處於同一邏輯網路中。隨著網路規模的不斷擴大，區域網演變成以高速主幹和路由器連接的多個子網所組成的園區網。在其中，處個子網在邏輯上獨立，而路由器就是唯一能夠分隔它們的設備，它負責子網間的報文轉發和廣播隔離，在邊界上的路由器則負責與上層網路的連接。
3 第二層交換機和路由器的區別
傳統交換機從網橋發展而來，屬於OSI第二層即數據鏈路層設備。它根據MAC地址定址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬於OSI第三層即網路層設備，它根據IP地址進行定址，通過路由表路由協議產生。交換機最大的好處是快速，由於交換機只須識別幀中MAC地址，直接根據MAC地址產生選擇轉發埠演算法簡單，便於ASIC實現，因此轉發速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。
1.迴路：根據交換機地址學習和站表建立演算法，交換機之間不允許存在迴路。一旦存在迴路，必須啟動生成樹演算法，阻塞掉產生迴路的埠。而路由器的路由協議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負載，提高可靠性。
2.負載集中：交換機之間只能有一條通路，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進行動態分配，以平衡負載。而路由器的路由協議演算法可以避免這一點，OSPF路由協議演算法不但能產生多條路由，而且能為不同的網路應用選擇各自不同的最佳路由。
3.廣播控制：交換機只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網路就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網路。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續進行廣播。
4.子網劃分：交換機只能識別MAC地址。MAC地址是物理地址，而且採用平坦的地址結構，因此不能根據MAC地址來劃分子網。而路由器識別IP地址，IP地址由網路管理員分配，是邏輯地址且IP地址具有層次結構，被劃分成網路號和主機號，可以非常方便地用於劃分子網，路由器的主要功能就是用於連接不同的網路。
5.保密問題：雖說交換機也可以根據幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內容對幀實施過濾，但路由器根據報文的源IP地址、目的IP地址、TCP埠地址等內容對報文實施過濾，更加直觀方便。
6.介質相關：交換機作為橋接設備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉換，但這種轉換過程比較復雜，不適合ASIC實現，勢必降低交換機的轉發速度。因此目前交換機主要完成相同或相似物理介質和鏈路協議的網路互連，而不會用來在物理介質和鏈路層協議相差甚元的網路之間進行互連。而路由器則不同，它主要用於不同網路之間互連，因此能連接不同物理介質、鏈路層協議和網路層協議的網路。路由器在功能上雖然占據了優勢，但價格昂貴，報文轉發速度低。
近幾年，交換機為提高性能做了許多改進，其中最突出的改進是虛擬網路和三層交換。
劃分子網可以縮小廣播域，減少廣播風暴對網路的影響。路由器每一介面連接一個子網，廣播報文不能經過路由器廣播出去，連接在路由器不同介面的子網屬於不同子網，子網范圍由路由器物理劃分。對交換機而言，每一個埠對應一個網段，由於子網由若干網段構成，通過對交換機埠的組合，可以邏輯劃分子網。廣播報文只能在子網內廣播，不能擴散到別的子網內，通過合理劃分邏輯子網，達到控制廣播的目的。由於邏輯子網由交換機埠任意組合，沒有物理上的相關性，因此稱為虛擬子網，或叫虛擬網。虛擬網技術不用路由器就解決了廣播報文的隔離問題，且虛擬網內網段與其物理位置無關，即相鄰網段可以屬於不同虛擬網，而相隔甚遠的兩個網段可能屬於不同虛擬網，而相隔甚遠的兩個網段可能屬於同一個虛擬網。不同虛擬網內的終端之間不能相互通信，增強了對網路內數據的訪問控制。
交換機和路由器是性能和功能的矛盾體，交換機交換速度快，但控制功能弱，路由器控制性能強，但報文轉發速度慢。解決這個矛盾的最新技術是三層交換，既有交換機線速轉發報文能力，又有路由器良好的控制功能。
4 第三層交換機和路由器的區別
在第三層交換技術出現之前，幾乎沒有必要將路由功能器件和路由器區別開來，他們完全是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，現在第三層交換機完全能夠執行傳統路由器的大多數功能。作為網路互連的設備，第三層交換機具有以下特徵：
1.轉發基於第三層地址的業務流；
2.完全交換功能；
3.可以完成特殊服務，如報文過濾或認證；
4.執行或不執行路由處理。
第三層交換機與傳統路由器相比有如下優點：
1.子網間傳輸帶寬可任意分配：傳統路由器每個介面連接一個子網，子網通過路由器進行傳輸的速率被介面的帶寬所限制。而三層交換機則不同，它可以把多個埠定義成一個虛擬網，把多個埠組成的虛擬網作為虛擬網介面，該虛擬網內信息可通過組成虛擬網的埠送給三層交換機，由於埠數可任意指定，子網間傳輸帶寬沒有限制。
2.合理配置信息資源：由於訪問子網內資源速率和訪問全局網中資源速率沒有區別，子網設置單獨伺服器的意義不大，通過在全局網中設置伺服器群不僅節省費用，更可以合理配置信息資源。
3.降低成本：通常的網路設計用交換機構成子網，用路由器進行子網間互連。目前採用三層交換機進行網路設計，既可以進行任意虛擬子網劃分，又可以通過交換機三層路由功能完成子網間通信，為此節省了價格昂貴的路由器。
4.交換機之間連接靈活：作為交換機，它們之間不允許存在迴路，作為路由器，又可有多條通路來提高可靠性、平衡負載。三層交換機用生成樹演算法阻塞造成迴路的埠，但進行路由選擇時，依然把阻塞掉的通路作為可選路徑參與路由選擇。
5 結論
綜上所述，交換機一般用於LAN－WAN的連接，交換機歸於網橋，是數據鏈路層的設備，有些交換機也可實現第三層的交換。路由器用於WAN－WAN之間的連接，可以解決異性網路之間轉發分組，作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組，然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路，並採用不同協議。相比較而言，路由器的功能較交換機要強大，但速度相對也慢，價格昂貴，第三層交換機既有交換機線速轉發報文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以廣播應用