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Ryan Michela
Asked: 2009-05-25 22:12:29 +0800 CST

路由器与交换机

  • 772

我知道路由器和交换机之间的区别，但在我的理解中有一些模糊的地方。

  1. 当您将一台交换机上行连接到另一台交换机时，它们是否共享 MAC 地址表？或者这是供应商特定的功能？如果他们不共享，他们如何处理发往他们不直接控制的 mac 的数据包？

  2. 仅使用交换网络可以有效处理的最大 IP 地址空间是多少，您应该在什么时候考虑将网络分成由路由器连接的多个网段？

  3. 哪个在架构上更合理：一个核心路由器将许多子网连接到 Internet 或路由器层次结构（每个部门一个上行链路到核心）？或者，最好给每个部门一个路由器，然后将它们组合成一个迷你互联网？

router switch

5 个回答

  1. Best Answer

    关于将一台交换机上行连接到另一台交换机：不，它们不共享 MAC 地址表。每个交换机都维护自己的桥接表，该桥接表是通过侦听每个交换机在给定端口上接收的流量来构建的。考虑以下示例（为糟糕的 ASCII 艺术道歉）：

    ________     1________2      2________1     ________
|Host A|-----|Switch 1|------|Switch 2|-----|Host B|
--------     ----------      ----------     --------

    主机 A连接到交换机 1的端口 1。主机 B连接到交换机 2的端口 1。两台交换机都通过端口 2互连。

    假设一开始两个交换机的桥接表都是空的。主机 A想向主机 B发送帧。（为简化起见，我们假设主机 A 和主机 B 彼此具有静态 ARP 条目，因此不需要为 MAC 地址进行 ARP）。

    1. 主机 A向主机 B发送一个帧。帧的源 MAC 是AA:AA:AA:AA:AA:AA，目标 MAC 是BB:BB:BB:BB:BB:BB。
    2. Switch 1当前有一个空的桥接表。收到帧后，它会做两件事：
      1. 它在其桥接表中创建一个新条目AA:AA:AA:AA:AA:AA存在于端口 1上。
      2. 由于它不知道BB:BB:BB:BB:BB:BB在哪里，它会将帧泛洪到每个端口，除了最初从（端口 1）听到的那个端口。
    3. 交换机 2 在其端口 2上接收泛洪帧。同样，由于它的桥接表最初是空的，它遵循相同的过程：
      1. 新条目：端口 2上存在AA:AA:AA:AA:AA:AA（回想一下，这是在交换机 2 上，它与交换机 1 有一个独立的桥接表）
      2. 帧从所有端口溢出，除了接收它的端口。

    此时，主机 B接收到该帧。当主机 B发送响应时，会发生以下情况。

    1. 主机 B向主机A发送帧。帧的源 MAC 是BB:BB:BB:BB:BB:BB，目标 MAC 是AA:AA:AA:AA:AA:AA。
    2. 交换机 2 当前在其桥接表中有一个条目（AA:AA:AA:AA:AA:AA -> Port 2）。收到帧后，它会做两件事：
      1. 它在其桥接表中创建一个BB:BB:BB:BB:BB:BB存在于端口 1之外的条目。
      2. 由于它具有用于目标 MAC ( AA:AA:AA:AA:AA:AA ) 的特定桥接表条目，因此它仅将帧从端口 2转发出去，而不是像以前那样泛洪。
    3. 交换机 1 在其端口 2上接收转发的帧。同样，它遵循相同的过程：
      1. 新条目：BB:BB:BB:BB:BB:BB存在于端口 2之外
      2. 有一个特定的桥接表条目（AA:AA:AA:AA:AA:AA -> port 1），因此帧仅从该端口转发出去。

    在学习 MAC 地址方面，无论交换机的数量和连接到它们的设备的数量如何，都遵循相同的过程。当您为交换网络（VLAN、生成树）增加更多复杂性时，会出现更多微妙之处，但基本算法保持不变。

    关于你的第二个和第三个问题：

    2）我个人的偏见是尽可能减少切换。生成树是许多职业生涯的祸根；再加上以太网没有环路保护这一事实；一个小的错误配置可能会导致广播风暴，需要您手动干预和关闭链路以使其平息。即使您的网络很小，也至少有一个路由器可以挂起您的所有第 2 层子网；我认为这更容易。

    3) 这在很大程度上取决于您的网络规模，以及您期望看到的 Intranet 与 Internet 流量。如果部门之间会有大量的通信，那么有一个层次结构的路由器可能是有意义的，这样纯粹的内部流量就不会影响其他人的互联网访问。另一方面，如果您希望每个人都只能访问一组通用的服务（AD、电子邮件）和互联网，那么一个核心路由器（或一对，用于冗余）可能就足够了。

    在给每个部门一个路由器并将它们连接起来方面，这个网络是如何管理的？如果要建立一个管理 IT 机构，那么只需构建一个分层网络；让共享路由器为用户服务不会有问题。如果每个部门要维护自己的 IT 人员，则可能需要每个部门的路由器和内部对等互连，但这很可能会使您的网络设计复杂化。

    • 12

  2. 我将尝试尽可能清楚地回答您的所有问题。

    1. 我知道没有共享 Mac 地址表，因为真的没有必要。该交换机将寻找来自其他交换机的网络活动，并在其 Mac 地址表中记下条目。它还将寻找 ARP 请求。填满它的mac地址表只需要很少的时间。

    对于您关于他们不直接控制的 Mac 的问题，我认为您的意思是指未直接连接到其端口的 PC 的 Mac。好吧，让我们以我的交换机上的 PC A 和您的交换机上的 PC B 为例。两个交换机都通过标准上行链路连接。当我出现并连接我的交换机时，您的 PC 和交换机在网络世界中都是孤独的。我的交换机上的 PC 将需要您的 PC 的 MAC 地址，并且只需要发出广播 ARP 消息（Level2 广播但 Level3 单播，因为它具有您的 PC 的 IP 地址）。我的交换机将在它的每个端口上广播它。然后它到达你的交换机，谁会做同样的事情。然后你的电脑会回复我的电脑，他们都会知道对方的mac地址。进行中，

    1. 请记住，仅交换机网络在第 2 层上运行，因此它们（理论上）独立于第 3 层。假设超出 /8 (255.0.0.0) 不是很合理，并且会使您超出私有 IP 空间。

    2. 我肯定会说路由器的层次结构，因为它允许您进行更清晰的配置并在每个部门的基础上执行策略。思科在 CCNA 中同意我的观点 :-)

    • 1

  3. 您的问题很长，我将解决这一部分。

    哪个在架构上更合理：一个核心路由器将许多子网连接到 Internet 或路由器层次结构（每个部门一个上行链路到核心）？或者，最好给每个部门一个路由器，然后将它们组合成一个迷你互联网？

    大多数路由器都可以实现某种防火墙。由于交换机是第 2 层设备，因此您通常不会在那里进行任何类型的过滤。如果您需要将部门分开以实现某种安全性，或者如果您需要为该部门实施不同的防火墙策略，那么如果它们位于单独的子网中，则执行此操作会更容易。

    仅使用交换网络可以有效处理的最大 IP 地址空间是多少，您应该在什么时候考虑将网络分成由路由器连接的多个网段？

    在集线器网络中，您的冲突域中限制为 1024 台设备。尽管这在技术上不再适用于交换网络，但我通常会尝试将其作为我在单个子网上放置多少设备的上限。

    如果您使用的协议可以进行大量广播，您可能还想用路由器断开您的网络。广播通常不通过路由器传递。

    引用 1024 设备限制。

    以太网：权威指南3.6 冲突域（谷歌书籍链接）

    在由与中继器连接的多个段组成的给定以太网上，所有站都包含在同一冲突域中。碰撞算法限制为 1024 个不同的退避时间。因此，标准中允许与中继器连接的多段 LAN 的最大站数为 1024。但是，这并不将您的站点限制为 1024 个站，因为以太网可以与交换集线器等分组交换设备连接在一起或路由器。

    • 1

  4. 对于第二个问题，请参阅何时/为什么开始对网络进行子网划分？

    • 0

  5. 当您将一台交换机上行连接到另一台交换机时，它们是否共享 MAC 地址表？或者这是供应商特定的功能？如果他们不共享，他们如何处理发往他们不直接控制的 mac 的数据包？

    通常堆栈在成员之间共享一个表（例如，Juniper 的“虚拟机箱”），因为它们通常具有冗余路径，而标准表不能工作。

    否则，每个交换机都需要自己的表，尽管通过 CDP 和 LLDP 等协议，它们可以从邻居那里获得更多信息。

    仅使用交换网络可以有效处理的最大 IP 地址空间是多少，您应该在什么时候考虑将网络分成由路由器连接的多个网段？

    如果安全不是问题，那么它只是归结为广播。台式机（和笔记本电脑）往往很健谈，因此只有几百台机器有明显的广播流量。管理良好的服务器（例如，arp 到期时间延长至数小时）几乎不会增加广播负载，因此对边缘路由器吞吐量的限制可能是限制因素。对于低流量服务器（或特殊网络），数千台服务器很容易位于同一个广播域上。

    哪个在架构上更合理：一个核心路由器将许多子网连接到 Internet 或路由器层次结构（每个部门一个上行链路到核心）？或者，最好给每个部门一个路由器，然后将它们组合成一个迷你互联网？

    两者都是有效的观点，但是在运行 OSPF 的第 3 层交换机的这些日子里，我倾向于第二种观点。

    • 0

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