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路由与交换概念详释

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路由和交换是网络世界中两个重要的概念 。传统的交换发生在网络的第二层，即数据链路层，而路由则发生在第三层，网络层 。在新的网络中，路由的智能和交换的性能被有机的结合起来，三层交换机和多层交换机在园区网络中大量使用 。本文将介绍一些路由和交换的基本概念，分为网络层次结构、交换、路由和全交换园区网络四个部分 。
网络层次结构
网络参考模型的定义给出了清楚的功能层次划分 。最常被提及的是ISO OSI参考模型和TCP/IP协议簇 。
国际标准化组织定义的OSI参考模型将计算机网络按功能划分为七个层次，这就是我们常说的七层模型或七层结构 。网络功能分层的直接好处是这些层次可以各司其职，由不同厂家开发的不同层次的软硬件设备可以配合使用 。一个层次的设备更新或软件重写也不会影响到其它层次 。TCP/IP协议体系中的各个层次和ISO的参考模型有大致的对应关系 。如下图所示：
OSI中间一层，即第四层执行传输功能，它负责提供从一台计算机到另外一台计算机之间的可靠数据传输 。传输层（Transport Layer）是承上启下的一层，在它的下面有三层，都是与数据传输相关的功能；上面也有三层，提供与网络应用相关的功能 。
OSI下三层中 。物理层（Physical Layer）负责实际的传送数据信号，数据链路层（Data Link Layer）负责网络内部的帧传输，而网络层（Network Layer）负责网络间的计算机寻址和数据传输 。
OSI上三层中 。应用层（Application Layer）是最高的层次，它负责提供用户*作的界面，因特网中常用的电子邮件服务，文件传输服务等都是这一层提供的 。表示层（Presentation Layer）负责数据的表示，比如发送数据之前的加密，接收数据时的解密，中英文的翻译等等都是这一层提供的功能 。会话层（Session Layer）负责建立和终止网络的数据传输，计算机名字转换成地址的工作也在这层完成 。
传统意义上的交换是第二层的概念 。数据链路层的功能是在网络内部传输帧 。所谓网络内部是指这一层的传输不涉及网间的设备和网间寻址 。通俗的理解，一个以太网内的传输，一条广域网专线上的传输都由数据链路层负责 。所谓帧是指所传输的数据的结构，通常帧有帧头和帧尾，头中有源目二层地址，而帧尾中通常包含校验信息，头尾之间的内容即是用户的数据 。
数据链路层涵盖的功能很多，所以又将它划分为两个子层，MAC（Media Access Control，介质访问控制）层和LLC（Logical Link Control，逻辑链路控制）层 。常见的局域网和城域网的二层标准是IEEE的802协议 。而在广域网中，HDLC（High-level Data Link Control，高级链路控制）、PPP（Point-to-Point Protocol，点对点协议）和Frame Relay（帧中继）等协议都有广泛的使用 。
路由是第三层的概念 。网络层在Internet中是最重要的，它的功能是端到端的传输，这里端到端的含义是无论两台计算机相距多远，中间相隔多少个网络，这一层保障它们可以互相通信 。例如我们常用的PING命令就是一个网络层的命令，PING通了，就是指网络层的功能正常了 。通常，网络层不保障通讯的可靠性，也就是说，虽然正常情况下数据可以到达目的地，但即便出现异常，网络层也不作任何更正和恢复的工作 。
网络层常用的协议有IP、IPX、APPLETALK等等，其中IP协议更是Internet的基石 。在TCP/IP协议体系中，第三层的其他辅助协议还包括ARP（地址解析） 、RARP（反向地址解析）、 ICMP（网际报文控制）和IGMP（组治理协议）等等 。由于网络互连设备都具有路径选择功能，所以我们经常将 RIP、OSPF等路选协议也放在这一层讨论 。

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