路由和交换的基本概念简介

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，如果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，如果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：

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。

灵活的管理。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，它是由管理员的配置和一系列的路由算法实现的。

路由算法有动静之分，静态路由是一种特殊的路由，它是由管理员手工设定的。手工配置所有的路由虽然可以使网络正常运转，但是也会带来一些局限性。网络拓扑发生变化之后，静态路由不会自动改变，必须有网络管理员的介入。缺省路由是静态路由的一种，也是由管理员设置的。在没有找到目标网络的路由表项时，路由器将信息发送到缺省路由器(gateway of last resort)。而动态的算法，顾名思义，是由路由器自动计算出的路由，常说的RIP、OSPF等等都是动态算法的典型代表。

另外还可以将路由算法分为DV和LS两种。DV(Distance，距离向量)算法将当前路由器的路由信息传送给相邻路由器，相邻路由器将这些信息加入自身的路由表。而LS(Link State，链路状态)算法将链路状态信息传给域内所有的路由器，接收路由器利用这些信息构建网络拓扑图，并利用图论中的最短路径优先算法决定路由。相比之下，距离向量算法比较简单，而链路状态算法较为复杂，占用的CPU和内存也要多一些。但是由于链路状态算法采用的是自身的计算结果，所以比较不容易产生路由循环。RIP是DV类算法的典型代表，而OSPF是LS的代表协议。

　　四种最常见路由协议是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。

RIP(Routing Information Protocols，路由信息协议)是使用最广泛的距离向量协议，它是由施乐(Xerox)在70年代开发的。当时，RIP是XNS(Xerox Network Service，施乐网络服务)协议簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施乐协议的改进版。RIP最大的特点是，无论实现原理还是配置方法，都非常简单。RIP基于跳数计算路由，并且定期向邻居路由器发送更新消息。

　　IGRP是CISCO专有的协议，只在CISCO路由器中实现。它也属于距离向量类协议，所以在很多地方与RIP有共同点，比如广播更新等等。它和RIP最大的区别表现在度量方法、负载均衡等几方面。IGRP支持多路径上的加权负载均衡，这样网络的带宽可以得到更加合理的利用。另外，与RIP仅使用跳数作为度量依据不同，IGRP使用了多种参数，构成复合的度量值，这其中可以包含的因素有：带宽、延迟、负载、可靠性和MTU(最大传输单元)等等。

OSPF协议是80年代后期开发的，90年代初成为工业标准，是一种典型的链路状态协议。OSPF的主要特性包括：支持VLSM(变长的子网掩吗)、收敛迅速、带宽占用率低等等。OSPF协议在邻居之间交换链路状态信息，以便路由器建立链路状态数据库(LSD)，之后，路由器根据数据库中的信息利用SPF(Shortest Path First，最短路径优先)算法计算路由表，选择路径的主要依据是带宽。