交换
谈到交换的问题 ， 从广义上讲 ， 任何数据的转发都可以称作交换 。当然 ， 现在我们指的是狭义上的交换 ， 仅包括数据链路层的转发 。做网络的人理解交换大多是从交换机开始的 ， 电路交换机在通信网中已经使用了几十年了 ， 做帧交换的设备 ， 尤其是以太网交换机的大规模使用则是近几年的事情 。
理解以太网交换机的作用还要从网桥的原理讲起 。传统以太网是共享型的 ， 假如网段上有四台计算机A、B 、C和D ， 那么A与B通信的同时 ， C和D只能是被动的收听 。假如将缆段分开（即微化） ， A、B在一段上 ， C、D在另一段上 ， 那么A和B通信的同时 ， C和D也可以通信 ， 这样原有10M的带宽从理论上讲就变成20M了 。同时 ， 为了确保这两个网段可以互相通信 ， 需要用桥将它们连接起来 ， 桥是有两块网卡的计算机 ， 如下图所示：
在整个网络刚刚启动时 ， 桥对网络的拓朴一无所知 。这时 ， 假设A发送数据给B ， 因为网络是广播式的 ， 所以桥也收到了 ， 但桥不知到B在自己的左边还是右边 ， 它就进行缺省的转发 ， 即在另外一块网卡上发送这个信息 。虽然做了一次无用的转发 ， 但通过这个过程 ， 桥学习到数据的发送者A在自己的左边 。当网络上的每一台计算机都发送过数据之后 ， 桥就是智能的了 ， 它了解每一台计算机在哪一个网段上 。当A再发送数据给B时 ， 桥就不进行数据转发了 ， 与此同时 ， C可以发送数据给D 。
从上面的例子可以看出 ， 桥可以减少网络冲突发生的几率 ， 这就是我们使用桥的主要目的 ， 称作减小冲突域 。但桥并不能阻止广播 ， 广播信息的隔绝要靠三层的连接设备 ， 路由器 。
按照缆段微化的思想 ， 缆段越多 ， 可用带宽就越高 。极限情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上 ， 假如网络上有十台计算机 ， 就需要一个十端口的桥将它们连接起来 。但实现这样一个桥不太现实 ， 软件转发的速度也跟不上 ， 于是有了交换机 ， 交换机就是将上述多端口的桥硬件或固件化 ， 以达到更低的成本和更高的性能 。;
交换机的一个重要的功能是避免交换循环 ， 这就涉及到了STP（Spanning Tree Protocol ， 分支树协议） 。分支树协议的功能是避免数据帧在交换机构成的网络中循环传送 。如下图所示 ， 假如网络中有冗余链路的话 ， STP协议现选出根交换机（Route Bridge） ， 然后确定每一台非根交换机到根交换机之间的路径 ， 最后 ， 将此路径上的所有链路置成转发（Forward）状态 ， 其余的交换机之间的连接就是冗余链路 ， 置为阻塞（Block）状态 。
交换机的另外一个重要功能是VLAN（Virtual LAN ， 虚拟局域网） 。VLAN的好处主要有三个：
【“交换”与“路由”的对比】端口的分隔 。即便在同一个交换机上 ， 处于不同VLAN的端口也是不能通信的 。这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用 。
网络的安全 。不同VLAN不能直接通信 ， 杜绝了广播信息的不安全性 。
灵活的治理 。更改用户所属的网络不必换端口和联线 ， 只该软件配置就可以了 。
VLAN可以按端口或MAC地址来划分 。
有时 ， 我们需要在交换机所构成的网络上保持VLAN的配置的一致性 。这就需要交换机之间按照VTP（VLAN Trunk Protocol ， VLAN骨干协议）交流VLAN信息 。VTP协议只在骨干端口（Trunk Port） ， 即交换机之间的端口上运行 。
路由
路由器是网络间的连接设备 ， 它重要工作之一是路径选择 。这个功能是路由器智能的核心 ， 它是由治理员的配置和一系列的路由算法实现的 。
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