七层模型工作原理(cpu模型以及工作原理)

ISO/OSI模型 国际标准化组织(Internation Standard Organization)的开放系统互连模型(Open System Interconnection Reference Model)是一个七层结构。在这七层模型中，每一层各司其职，下一层都通过两层之间的接口(Interface)为上一层提供服务。在通信中，如果要从本系统向另一个系统传送信息，则应先从本系统的应用层开始，由上往下一层一层地加上控制信息直到物理层，再通过传输媒介传输到另一个系统的物理层。然后在该系统中由下往上，一层一层地去取控制信息，直到应用层，这样就完成了两系统间的通信。第一层：物理层(Physical)对通信的物理参数(如通信介质、传送速率等)作出规定。实际上，它就是在通信站之间提供“1”与“0”的能力(连接硬件—网卡)。第二层：数据链路层(Data Link)负责将数据切割成数据框，并将数据框传送到传输介质上。它具有链路控制、错误控制以及数据流量控制的能力(连接硬件—网桥)。第三层：网络层(Network)负责数据的打包及传输途径的设置。当几个局域网互联时，通过它进行路径的选择。本层还控制站间信息的传送(连接硬件—路由器)。第四层：传输层(Transport)提供两个系统间可靠稳定的数据传输，并负责数据流量控制和差错控制，保证端到端的可靠传输。第五层：会话层(Session)是用户进入网络的接口。负责把面向网络的会话地址变换成相应的工作站的物理地址，此层常置于操作系统中。第六层：表示层(Presentation)提供数据格式的转换及编码。它的功能一般由可由用户调用的一种库程序来提供。 第七层：应用层(Application)提供OSI通信协议的用户接口以及分布式数据服务，如对用户录入、电子邮件协议、分布式数据的存取等的处理。
在理解OSI-7层模型的时候，不能单个的、独立地来作参考，要从其主要工作原理和所起的作用来确定其主要功能。 物理层物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。数据链路层数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。网络层网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等传输层传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。会话层会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。表示层表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。应用层应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

OSI7层模型与网络协议 一.OSI7层模型由下至上为1至7层，分别为: 应用层(Application;layer)表示层(Presentation;layer)会话层(Session;layer)传输层(Transport;layer)网络层(Network;layer)数据链路层(Data;link;layer)物理层(Physical;layer)其中上三层称之为高层，定义应用程序之间的通信和人机界面。什么意思呢，就是上三层负责把电脑能看懂的东西转化为你能看懂的东西，或把你能看懂的东西转化为电脑能看懂的东西。下四层称之为底层，定义的是数据如何端到端的传输(end-to-end),物理规范以及数据与光电信号间的转换。下面一层一层的来说明：应用层，很简单，就是应用程序。这一层负责确定通信对象，并确保由足够的资源用于通信，这些当然都是想要通信的应用程序干的事情。表示层，负责数据的编码、转化，确保应用层的正常工作。这一层，是将我们看到的界面与二进制间互相转化的地方，就是我们的语言与机器语言间的转化。数据的压缩、解压，加密、解密都发生在这一层。这一层根据不同的应用目的将数据处理为不同的格式，表现出来就是我们看到的各种各样的文件扩展名。会话层，负责建立、维护、控制会话，区分不同的会话，以及提供单工(Simplex)、半双工(Half duplex)、全双工(Full;duplex)三种通信模式的服务。我们平时所知的NFS，RPC,X Windows等都工作在这一层。传输层，负责分割、组合数据，实现端到端的逻辑连接。数据在上三层是整体的，到了这一层开始被分割，这一层分割后的数据被称为段(Segment)。三次握手(Three-way handshake)，面向连接(Connection-Oriented)或非面向连接(Connectionless-Oriented)的服务，流控(Flow control)等都发生在这一层。网络层，负责管理网络地址，定位设备，决定路由。我们所熟知的IP地址和路由器就是工作在这一层。上层的数据段在这一层被分割，封装后叫做包(Packet)，包有两种，一种叫做用户数据包(Data packets)，是上层传下来的用户数据；另一种叫路由更新包(Route;update packets)，是直接由路由器发出来的，用来和其他路由器进行路由信息的交换。数据链路层，负责准备物理传输，CRC校验，错误通知，网络拓扑，流控等。我们所熟知的MAC地址和交换机都工作在这一层。上层传下来的包在这一层被分割封装后叫做帧(Frame)。物理层，就是实实在在的物理链路，负责将数据以比特流的方式发送、接收。二.网络协议IP（Internet;Protocol;网际协议）连接两个节点。每个节点都由一个32位地址来标识。当发送消息时，IP协议从较高级的协议（TCP或UDP）接受消息，并添加包含有关目标主机信息的IP报头。TCP（传输控制协议），TCP要求在发送数据之前必须打开连接。服务器应用程序必须执行一个称作被动打开（passive;open）的操作，以利用一个已知的端口号创建一个连接，这时，服务器并不是对网络进行呼叫，而是侦听并等待引入的请求。客户应用程序必须执行一个主动打开（active;open），为此，它向服务器应用程序发送一个同步序列号（SYN）以标识连接。客户应用程序可以将动态端口号作为本地的端口使用。服务器必须向客户发送一个确认（ACK）以及服务器的序列号（SYN），随后，客户恢复一个ACK，这样就建立连接了。如果在收到ACK之前发送方已经超时，则消息将被放到重发队列中以再次发送。UDP（用户数据报协议），UDP是一个速度很快的协议，因为它仅仅指定了数据传输所需要的最低机制，它的缺点，消息接收顺序不确定，第一个发送的消息可能最后一个被接到。消息可能丢失，也可能同时接收到2个相同的消息。在发送多播和广播时，我们通常不希望从每个节点都返回一个确认，这样将使服务器超负荷，并且网络负荷变大，所以在这个情况下使用UDP协议是很好的选择。ICMP（Internet控制消息协议）是一个控制协议，IP设备用来向其他的IP设备通知网络中的活动和错误。如果没有TCP协议，则IP;并不是一个可靠的协议，并且没有确认，没有数据的错误控制功能（只有一个报头校验和），也不能重新传输。ICMP消息在IP报头的内部发送，ICMP消息来发送的类型：响应和响应回复，目标不可达和重定向，超时。在用PING命令时会发送4个ICMP消息。IGMP（Internet组管理协议）是IP协议的一个扩充，必须由IP模块来实现。多播应用程序使用IGMP，利用IGMP消息发送对某个多播地址的一组成员请求，这样就能够注册某条多播消息，也可以使用IGMP取消成员的关系。FTP（File;Transfer;Protocol;文件传输协议）用于将文件复制到服务器，反之亦然。他还能列举服务器上的文件和目录。他是一个基于TCP的应用层协议，FTP命令封装在TCP消息的TCP数据块中。HTTP（Hypertext;Transfer;Protocol;超文本传输协议）HTTP是一个可靠的协议，这通过使用TCP来实现，HTTP具有：缓存、客户应用程序身份识别、支持各种MIME格式的不同附件等。HTTPS（SSL上的HTTP）如果需要与WEB服务器交换机密数据，则可以使用HTTPS，SSL（Secure;Socket;Layer;安全套接字层），SSL在TCP之上，他使用一个公钥/私钥原理来交换保密的对称密钥，用一个对称密钥来加密消息。想要支持HTTPS，WEB服务器必须安装一个证书，HTTPS默认端口是443。SMTP（Simple;Mail;Transfer;Protocol;简单邮件传输协议）是一个用于发送和接受邮件消息的协议。SMTP不允许我们从邮件服务器读取消息，为此需要使用POP3或者IMAP协议。 POP3（Post;Office;Protocol;邮局协议）是为断开环境设计的。利用POP3，客户可以访问服务器，并获取服务器为其所保留的消息。IMAP（Internet;Message;Access;Protocol;Internet消息访问协议）用来访问邮件服务器上的邮件，IMAP客户可以有脱机模式，这时可以在本地机器上对邮件进行操作。IMAP使客户能够对远程邮箱进行操作，就像是本地操作邮箱一样。NNTP（Network;News;Transfer;Protocol;网络新闻传输协议）是一个用于提交，中继和获取消息的应用层协议，该协议提供了能够访问新闻服务器并且从中获取选定消息的客户应用程序，并且还支持服务器到服务器的消息传输。SNMP（Simple;Network;Management;Protocol;简单网络管理协议）可以对网络上的设备进行管理。SNMP的目的在于利用性能问题和故障触发的警报来有效的管理设备，并且允许对设备进行配置。与网络设备相关联的SNMP代理将有一个MIB（Management;Information;Base;管理信息库）数据库，它将面向对象的方式包含了该设备的可管理信息。SNMP客户通过发送SNMP;GET;请求来访问数据库中的信息，用SNMP;SET;请求配置MIB数据库。 Telnet协议，该协议使我们能够利用用户身份验证连接到一个远程系统，然后从一个控制台环境远程调用命令。

OSI的7层从上到下分别是：7应用层;6表示层;5会话层;4传输层;3网络层;2数据链路层;1物理层. 在在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。为此，国际标准化组织（ISO）在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互连的体系结构(Open Systems Interconnection)简称OSI，"开放"这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。这个分委员提出了开放系统互联，即OSI参考模型，它定义了连接异种计算机的标准框架。OSI参考模型分为7层，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。物理层(Physical Layer)我们知道，要传递信息就要利用一些物理媒体，如双纽线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI 的7层之内，有人把物理媒体当作第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。数据链路层(Data Link Layer)数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。网络层(Network Layer)在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息--源站点和目的站点地址的网络地址。传输层(Transport Layer)该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（也就是源站和目的站）的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。会话层(Session Layer)这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。表示层(Presentation Layer)这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。应用层(Application Layer)应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用上面简单的说明了7层体系的OSI参考模型，为了方便起见，我们常常把上面的7个层次分为低层与高层。低层为1~4层，是面向通信的，高层为5~7层，是面向信息处理的。开放系统互连是使世界范围内的应用进程能开放式（而不是封闭式）的进行信息交换。目前形成的开放系统互连基本参考模型的正式文件是ISO7498国际标准，又记为OSI/RM，笼统的称为OSI，我国的相应标准是GB9387。为了更好的理解OSI参考模型以及日后更深入的学习OSI的各个层次，我们将先对一些容易混淆的概念进行阐述，然后对ISO7498中最重要的基本概念进行阐述。首先，在上面我们已经说起过体系结构的问题，并且已经知道体系结构是抽象的，而实现是具体的。在一般情况下，"系统"是指实际运作的一组物体或物件，而在 "OSI系统"这种说法中，"系统"具有其特殊含义（即参考模型），为了区别起见，我们用"实系统"表示在现实世界中能够进行信息处理或信息传递的自治整体，它可以是一台或多台计算机以及这些计算机相关的外部设备、终端、操作员、信息传输手段的集合。若这种实系统和在和其他实系统通信时遵守OSI标准，则这个实系统就叫做开放实系统。但是，一个开放实系统的各种功能都不一定和互连有关，而我们以后要讨论的开放系统互连参考模型中的系统，只是在开放实系统中和互连有关的部分，我们把这部分系统称为开放系统。现在我们就来看看ISO7498中最重要的基本概念吧。在OSI标准的制定过程中，所采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题，在OSI中，问题的处理采用了自上而下逐步求精的方法。先丛最高一级的抽象开始，这一级的约束很少，然后逐渐更加精细的进行描述，同时加上越来越多的约束，在OSI中，采用了三级抽象，这三级抽象分别是：体系结构、服务定义和协议规范，规范也称规格说明。OSI体系结构也就是OSI参考模型，它是OSI所制定的标准中最高一级的抽象。用比较形式化的语言来讲，体系结构相当于对象或客体的类型，而具体的网络则相当于对象的一个实例。OSI参考模型正是描述了一个开放系统所要用到的对象的类型，它们之间的关系以及这些对象类型与这些关系之间的一些普遍的约束。比OSI参考模型更低一级的抽象是OSI的服务定义。服务定义较详细的定义了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其一些各层的一种能力，它通过接口提供给更高的一层，各层所提供的服务与这些服务是怎样实现的无关。此外，各种服务还定义了层与层之间的抽象接口，以及各层为进行层与层之间的交互而用的服务原语。但这并不涉及到这个接口是怎样实现的。OSI标准中最低层的抽象是OSI协议规范，各层的协议规范精确的定义：应当发送什么样的控制信息，以及应当用什么样的过程来解释这个控制信息。协议的规范具有最严格的约束。 最后需要知道的是，在制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织CCITT和ISO。许多问题都是他们共同商议决定的。从历史上看，CCITT与 ISO的TC97工作领域是很不相同的，CCITT原来是从通信的角度考虑一些标准的制定，而TC97则关心信息处理。但随着科学技术的发展，通信与信息处理的界限越来越模糊了，于是通信与信息处理就成为CCITT和TC97所共同关心的领域。CCITT的建议书X．200就是关于开放系统互连参考模型的，它和上面提到的ISO7498基本上是相同的

OSI是开放式通信系统互联参考模型，共分7层： 物理层-数据链路层-网络层-传输层-会话层-表示层-应用层--------------------------------------------------------------------------------------------------物理层：物理层（physical layer）的主要功能是完成相邻结点之间原始比特流传输。物理层协议关心的典型问题是使用什么样的物理信号来表示数据0和1。1位持续的时间多长。数据传输是否可同时在两个方向上进行。最初的廉洁如何建立以及完成通信后连接如何终止。物理接口（插头和插座）有多少针以及各针的作用。物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过电特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。物理层的实际还涉及到通信工程领域内的一些问题。数据链路层：数据链路层（data link layer）的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输。数据链路层完成的是网络中相邻结点之间可靠的数据通信。为了保证书觉得可靠传输，发送出的数据针，并按顺序传送个针。由于物理线路不可靠，因此发送方发出的数据针有可能在线路上出错或丢失，从而导致接受方无法正确接收数据。为了保证能让接收方对接收到的数据进行正确的判断，发送方位每个数据块计算出CRC（循环冗余检验）并加入到针中，这样接收方就可以通过重新计算CRC来判断接收到的数据是否正确。一旦接收方发现接收到的数据有错误，则发送方必须重新传送这一数据。然而，相同的数据多次传送也可能是接收方收到重复的数据。数据链路层要解决的另一个问题是防止高速发送方的数据把低速接收方“淹没”。因此需要某种信息流量控制机制使发送方得知接收方当前还有多少缓存空间。为了控制的方便，流量控制常常和差错处理一同实现。在广域网中，数据链路层负责主机IMP、IMP-IMP之间数据的可靠传送。在局域网中，数据链路层负责制及之间数据的可靠传输。网络层：网络层（network layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层的服务将每个报文从源端传输到目的端。在广域网中，这包括产生从源端到目的端的路由，并要求这条路径经过尽可能少的IMP。如果在子网中同时出现过多的报文，子网就可能形成拥塞，因为必须加以避免这种情况的出现。当报文不得不跨越两个或多个网络时，又会带来很多新问题。比在单个局域网中，网络层是冗余的，因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机的，因此网络层所要做的工作很少。传输层：传输层（transport layer）的主要功能是实现网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。传输层要决定会话层用户（最终对网络用户）提供什么样的服务。最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道，即传输层连接时真正的点到点。由于绝大多数的主机都支持多用户操作，因而机器上有多道程序就意味着将有多条连接进出于这些主机，因此需要以某种方式区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头中除了将几个报文流多路复用到一条通道上，传输层还必须管理跨网连接的建立和取消。这就需要某种命名机制，使机器内的进程能够讲明它希望交谈的对象。另外，还需要有一种机制来调节信息流，使高速主机不会过快的向低速主机传送数据。尽管主机之间的流量控制与IMP之间的流量控制不尽相同。会话层：会话层（SESSION LAYER）允许不同机器上的用户之间建立会话关系。会话层循序进行类似的传输层的普通数据的传送，在某某些场合还提供了一些有用的增强型服务。允许用户利用一次会话在远端的分时系统上登陆，或者在两台机器间传递文件。会话层提供的服务之一是管理对话控制。会话层允许信息同时双向传输，或任一时刻只能单向传输。如果属于后者，类似于物理信道上的半双工模式，会话层将记录此时该轮到哪一方。一种与对话控制有关的服务是令牌管理（token management）。有些协议会保证双方不能同时进行同样的操作，这一点很重要。为了管理这些活动，会话层提供了令牌，令牌可以在会话双方之间移动，只有持有令牌的一方可以执行某种关键性操作。另一种会话层服务是同步。如果在平均每小时出现一次大故障的网络上，两台机器简要进行一次两小时的文件传输，试想会出现什么样的情况呢？每一次传输中途失败后，都不得不重新传送这个文件。当网络再次出现大故障时，可能又会半途而废。为解决这个问题，会话层提供了一种方法，即在数据中插入同步点。每次网络出现故障后，仅仅重传最后一个同步点以后的数据（这个其实就是断点下载的原理）。表示层：表示层（presentation layer）用于完成某些特定功能，对这些功能人们常常希望找到普遍的解决办法，而不必由每个用户自己来实现。表示层以下各层只关心从源端机到目标机到目标机可靠的传送比特流，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。表示层服务的一个典型例子就是大家一致选定的标准方法对数据进行编码。大多数用户程序之间并非交换随机比特，而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些对象使用字符串、整型数、浮点数的形式，以及由几种简单类型组成的数据结构来表示的。在网络上计算机可能采用不同的数据表示，所以需要在数据传输时进行数据格式转换。为了让采用不同数据表示法的计算机之间能够相互通信而且交换数据，就要在通信过程中使用抽象的数据结构来表示所传送的数据。而在机器内部仍然采用各自的标准编码。管理这些抽象数据结构，并在发送方将机器的内部编码转换为适合网上传输的传送语法以及在接收方做相反的转换等噢年工作都是由表示层来完成的。另外，表示层还涉及数据压缩和解压、数据加密和解米等工作（winrar的那一套）。应用层：连网的目的在于支持运行于不同计算机的进程彼此之间的通信，而这些进程则是为用户完成不同人物而设计的。可能的应用是多方面的，不受网络结构的限制。应用层（app;ocation layer）包括大量人们普遍需要的协议。虽然，对于需要通信的不同应用来说，应用层的协议都是必须的。例如：http、ftp、TCP/IP。 由于每个应用有不同的要求，应用层的协议集在OSI模型中并没有定义。但是，有些确定的应用层协议，包括虚拟终端、文件传输、电子邮件等都可以作为标准化的候选。
今天犯了一个低级错误，回来学习一下，大家别笑哦 谈到网络不能不谈OSI参考模型，OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。虽然OSI参考模型的实际应用意义不是很大，但其的确对于理解网络协议内部的运作很有帮助，也为我们学习网络协议提供了一个很好的参考......物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面： （1）工作层次不同最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。（2）数据转发所依据的对象不同交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。（4）路由器提供了防火墙的服务路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。 路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用1》什么是路由器路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。多少年来，路由器的发展有起有伏。90年代中期，传统路由器成为制约因特网发展的瓶颈。ATM交换机取而代之，成为IP骨干网的核心，路由器变成了配角。进入90年代末期，Internet规模进一步扩大，流量每半年翻一番，ATM网又成为瓶颈，路由器东山再起，Gbps路由交换机在1997年面世后，人们又开始以Gbps路由交换机取代ATM交换机，架构以路由器为核心的骨干网。2》路由器的原理与作用路由器是一种典型的网络层设备。它是两个局域网之间接帧传输数据，在OSI／RM之中被称之为中介系统，完成网络层中继或第三层中继的任务。路由器负责在两个局域网的网络层间接帧传输数据，转发帧时需要改变帧中的地址。一、原理与作用路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源 站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆、双绞线；远程路由器是用来连接远程传输介质，并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机、发射机。一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。路由器主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路径表（Routing Table），供路由选择；时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。1．静态路径表由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。2．动态路径表动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。二、路由器的优缺点1．优点适用于大规模的网络；复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；能更好地处理多媒体；安全性高；隔离不需要的通信量；节省局域网的频宽；减少主机负担。2．缺点它不支持非路由协议；安装复杂；价格高。三、路由器的功能（1）在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用。（2）选择最合理的路由，引导通信。为了实现这一功能，路由器要按照某种路由通信协议，查找路由表，路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点，以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径，则基于预先确定的准则选择最优（最经济）的路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能发生变化，因此路由情况的信息需要及时更新，这是由所使用的路由信息协议规定的定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持的路由表，以便保持有效的路由信息。（3）路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。（4）多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台。（5）路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络，然后到达特定的节点站地址。后一个功能是通过网络地址分解完成的。例如，把网络地址部分的分配指定成网络、子网和区域的一组节点，其余的用来指明子网中的特别站。分层寻址允许路由器对有很多个节点站的网络存储寻址信息。在广域网范围内的路由器按其转发报文的性能可以分为两种类型，即中间节点路由器和边界路由器。尽管在不断改进的各种路由协议中，对这两类路由器所使用的名称可能有很大的差别，但所发挥的作用却是一样的。中间节点路由器在网络中传输时，提供报文的存储和转发。同时根据当前的路由表所保持的路由信息情况，选择最好的路径传送报文。由多个互连的LAN组成的公司或企业网络一侧和外界广域网相连接的路由器，就是这个企业网络的边界路由器。它从外部广域网收集向本企业网络寻址的信息，转发到企业网络中有关的网络段；另一方面集中企业网络中各个LAN段向外部广域网发送的报文，对相关的报文确定最好的传输路径。我们通过一个例子来说明路由器工作原理。例：工作站A需要向工作站B传送信息（并假定工作站B的IP地址为120.0.5），它们之间需要通过多个路由器的接力传递。其工作原理如下：（1）工作站A将工作站B的地址120.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。（2）路由器1收到工作站A的数据帧后，先从报头中取出地址120.0.5，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：R1->R2->R5->B；并将数据帧发往路由器2。（3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据帧转发给路由器5。（4）路由器5同样取出目的地址，发现120.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据帧直接交给工作站B。（5）工作站B收到工作站A的数据帧，一次通信过程宣告结束。事实上，路由器除了上述的路由选择这一主要功能外，还具有网络流量控制功能。有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则，要在一个路由器中完成多种协议的算法，势必会 降低路由器的性能。因此，我们以为，支持多协议的路由器性能相对较低。用户购买路由器时，需要根据自己的实际情况，选择自己需要的网络协议的路由器。 近年来出现了交换路由器产品，从本质上来说它不是什么新技术，而是为了提高通信能力，把交换机的原理组合到路由器中，使数据传输能力更快、更好。