Segundo, conmutador
1. ¿Qué es un conmutador?
Un conmutador, también conocido como centro de conmutación, regenera información después del procesamiento interno y la reenvía a un Puerto designado, que tiene capacidades de conmutación y direccionamiento automático. Debido a que el conmutador envía cada paquete independientemente desde el puerto de origen al puerto de destino según la dirección de destino del paquete transmitido, evita conflictos con otros puertos. Un conmutador generalizado es un dispositivo que completa la función de intercambio de información en un sistema de comunicación.
2. Principio de funcionamiento de los conmutadores
En los sistemas de redes informáticas, los conmutadores se introducen para abordar las debilidades del modo de trabajo de *disfrute. Hub es el representante del modo de trabajo * * *. Si se compara al centro con un cartero, entonces el cartero es un "tonto" que no sabe leer: no sabe cómo enviar la carta directamente al destinatario de acuerdo con la dirección que figura en la carta y solo distribuirá la carta a todos. quién tiene la carta. ¡Entonces deje que el destinatario juzgue si es suya basándose en la información de la dirección! El conmutador es un cartero "inteligente": el conmutador tiene un bus trasero de gran ancho de banda y una matriz de conmutación interna. Todos los puertos del conmutador cuelgan de este bus trasero. Cuando el circuito de control recibe un paquete de datos, el puerto de procesamiento buscará la tabla de direcciones en la memoria, determinará en qué puerto está colgada la NIC (tarjeta de red) de la MAC de destino (dirección de hardware de la tarjeta de red) y enviará rápidamente El paquete de datos al puerto de destino a través de la matriz de conmutación interna. Si la MAC de destino no existe, el conmutador transmitirá a todos los puertos. Después de recibir la respuesta del puerto, el conmutador "aprende" la nueva dirección y la agrega a la tabla de direcciones interna.
Se puede ver que cuando el conmutador recibe la "carta" de la tarjeta de red, enviará rápidamente la carta al destinatario en función de la información de la dirección anterior y el "libro de residencia permanente" que tiene. En caso de que la dirección del destinatario no esté en el "registro del hogar", el conmutador actuará como un centro y distribuirá la carta a todos, y luego encontrará al destinatario. Después de encontrar al destinatario, el intercambio registrará inmediatamente la información de la persona en el "libro de cuentas" para que la carta pueda entregarse rápidamente cuando atienda a los clientes en el futuro.
3. Características de rendimiento del conmutador
1) Ancho de banda exclusivo
Debido a que el conmutador puede enviar datos de forma inteligente al destino en función de la información de la dirección, lo hará no ser como un centro "molestar" a los no destinatarios mientras se transmiten datos. Esto permite que el conmutador transmita datos entre múltiples grupos de puertos simultáneamente. Además, cada puerto puede considerarse como un segmento de red independiente. Ambas partes de la comunicación disfrutan de forma independiente de todo el ancho de banda y no compiten con otros dispositivos. Por ejemplo, cuando el host A envía datos al host D, el host B puede enviar datos al host C al mismo tiempo. Ambas transmisiones disfrutan de todo el ancho de banda de la red; suponiendo que se utilice un conmutador de 10 Mb en este momento, el tráfico total de la red. El cambio es igual a 2 × 10 Mb = 20 Mb.
2) Full-duplex
Cuando dos puertos del conmutador se comunican, dado que los canales entre ellos son relativamente independientes, se puede lograr una comunicación full-duplex.
En tercer lugar, la diferencia entre concentradores y conmutadores
En términos de principios de funcionamiento, los conmutadores y los concentradores son muy diferentes. En primer lugar, desde la perspectiva de la arquitectura OSI, los concentradores pertenecen al dispositivo de la capa física de la primera capa de OSI, mientras que los conmutadores pertenecen al dispositivo de la capa de enlace de datos de la segunda capa de OSI.
En segundo lugar, desde el punto de vista del modo de trabajo, el concentrador adopta el modo "difusión", que es propenso a "tormentas de transmisión". Cuando la escala de la red es grande, el rendimiento se verá muy afectado. Cuando el conmutador está funcionando, solo el puerto de solicitud y el puerto de destino responden entre sí sin afectar a otros puertos. Por lo tanto, el conmutador puede aislar el dominio del conflicto hasta cierto punto y suprimir eficazmente la aparición de "tormentas de transmisión".
Además, en términos de ancho de banda, no importa cuántos puertos tenga el hub, todos los puertos comparten un ancho de banda. Solo dos puertos pueden transmitir datos al mismo tiempo, otros puertos solo pueden esperar y el hub. solo puede funcionar en modo semidúplex; para los conmutadores, cada puerto tiene su propio ancho de banda dedicado y cuando dos puertos están funcionando, no afectará el trabajo de otros puertos. Al mismo tiempo, el conmutador no sólo puede funcionar en modo semidúplex, sino también en modo full-duplex.
Si utiliza el lenguaje más simple para describir la diferencia entre un conmutador y un concentrador, debería ser la diferencia entre inteligente y no inteligente. Para decirlo sin rodeos, un concentrador es un dispositivo de red que conecta varias computadoras.
Solo puede desempeñar el papel de amplificación y transmisión de señales, pero no puede manejar los fragmentos de la señal, por lo que es fácil cometer errores durante el proceso de transmisión. Un conmutador puede considerarse como un concentrador inteligente. No solo tiene todas las características de un concentrador, sino que también tiene las funciones de direccionamiento, conmutación y procesamiento automáticos. Además, durante el proceso de transmisión de datos, el remitente y el receptor funcionan de forma independiente y no tienen nada que ver con otros puertos, lo que evita la pérdida de datos y mejora el rendimiento.
Cuarto, enrutador
1. La función del enrutador
A través de concentradores o conmutadores, podemos combinar muchas computadoras en una red de área local relativamente grande (Figura 3). ), pero cuando el número de máquinas alcanza un cierto número, surge un problema: para una red de área local compuesta por concentradores, debido al modo de trabajo "difusión", cuando la escala de la red es mayor, la colisión y congestión de información durante el El proceso de transmisión se volverá más severo. Se está volviendo más serio, incluso para los interruptores. En segundo lugar, este tipo de LAN no es seguro y no favorece la gestión.
Para resolver estos problemas, las personas dividen una red grande en pequeñas subredes y segmentos de red, o la dividen directamente en múltiples VLAN (es decir, LAN virtual). En una VLAN, la información enviada por un host solo se puede enviar a otros hosts con el mismo número de VLAN. Los miembros de otras VLAN no pueden recibir la información ni las tramas de transmisión. Después de usar VLAN para dividir la red, las tormentas de transmisión en la red se pueden suprimir de manera efectiva, se puede aumentar la seguridad de la red y se pueden centralizar la administración y el control (Figura 4).
Dado que es una LAN, ¿qué debemos hacer si los hosts en diferentes VLAN necesitan comunicarse entre sí? En este momento tienes que usar el enrutador (enrutador) para ayudar. Los enrutadores pueden conectar computadoras en diferentes subredes, segmentos de red y VLAN, permitiéndoles comunicarse libremente. Además, todos sabemos que existen muchos tipos de redes actualmente, y diferentes redes utilizan diferentes protocolos y velocidades. Cuando es necesario interconectar dos redes con estructuras diferentes, también se pueden implementar a través de enrutadores. Los enrutadores pueden conectar dos segmentos de LAN con arquitecturas similares o diferentes para formar una LAN o WAN más grande.
Como puede observarse, un router es un dispositivo de red que conecta múltiples redes o segmentos de red. Puede "traducir" información de datos entre diferentes redes, segmentos de red o VLAN para que puedan "leer" los datos de cada uno, formando así una red más grande.
2. Cómo funcionan los enrutadores
El llamado enrutamiento se refiere a la actividad de mover información desde una ubicación de origen a una ubicación de destino a través de Internet. Entonces, ¿cómo se traduce el enrutador? Cuando normalmente estudiamos y traducimos inglés, definitivamente prepararemos un diccionario inglés-chino y lo usaremos para lograr la conversión simultánea entre inglés y chino. Para enrutadores, también tiene este diccionario para convertir tablas de rutas. La tabla de enrutamiento almacena datos relacionados con varias rutas de transmisión, como la información de identificación de la subred, la cantidad de enrutadores en la red y el nombre del siguiente enrutador. La tabla de rutas puede ser fijada por el administrador del sistema, modificada dinámicamente por el sistema, ajustada automáticamente por el enrutador o controlada por el host.
A través de routers se pueden interconectar diferentes subredes y segmentos de red. Por lo tanto, a diferencia de los concentradores y conmutadores, los enrutadores generalmente se instalan en la "columna vertebral" de la red, en lugar de funcionar a nivel local como los concentradores y conmutadores. Por ejemplo, en una LAN empresarial a gran escala, según consideraciones de administración, seguridad y rendimiento, toda la red generalmente se dividirá en múltiples VLAN. Por lo tanto, cuando se comunica entre VLAN, se debe utilizar un enrutador.
Para esta red empresarial, definitivamente necesita estar conectada a Internet. Las empresas suelen acceder a Internet alquilando líneas DDN de telecomunicaciones o utilizando ADSL, Cable o ISDN. En este momento, debido a los diferentes sistemas y protocolos de red utilizados, también se necesitan enrutadores para completar la interconexión entre la red empresarial e Internet.