6-4 网络和交换机发展过程

网络及网络设备演进历史

ARPnet阿帕网

1946年2月14日，冯·诺依曼研制世界第一台电子计算机ENIAC问世。

1969年11月，美国国防部建立ARPAnet网络，只有4个结点，加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学（这三所大学都在加州，硅谷亦在加州）、犹他州大学四所大学的4台大型计算机，这是现代计算机网络的雏形。

从中继器到集线器HUB

主机直连

最早的计算机网络就事主机直接连接

中继器

直连主机的网络无法远距离传输，中继器作为物理层设备，可以将信号放大使得完成更远距离传输

集线器

随着越来越多设备需接入网络，出现了另一个物理层设备集线器HUB，集线器也可以放大信号

通过中继器和集线器，形成了最初的局域网

集线器带来的困扰

集线器工作原理：从一个接口进入的数据，进行信号放大之后，向其它所有接口进行泛洪(广播)

如果将两个集线器进行连接

则会带来问题——现场环路，形成广播风暴，影响通信效率

因此我们可以总结出集线器带来的两个问题

产生环路，形成广播风暴，影响通信效率
由于向其他接口进行广播，则会数据扩散，产生安全威胁，比如早期QQ用户名密码传输使用明文，如果使用集线器，则可在同一个集线器下的另一台终端抓包获取用户名密码

划时代的设备——交换机

交换机工作原理：数据交换不再使用泛洪方式，而是使用专用交换通道（后续详细介绍）

扩展：最早的交换机由3com公司发明，3com即是H3C华三公司的母公司

网络层设备——路由器

由于有了隔离广播域的需求，交换机引入了VLAN虚拟局域网

划分VLAN之后的VLAN10和VLAN20默认不能进行通信，各个VLAN之间需要使用三层设备路由器来实现跨VLAN通信

三层交换机——把路由器功能集成到了交换机内部

交换机内部既有交换模块，又有路由模块，相当于是路由器和交换机的组合体，在三层交换机内部即可实现VLAN之间的通信

路由器和交换机的区别

https://zhuanlan.zhihu.com/p/30483794

要知道路由器和三层交换机的区别，就先搞明白他们的应用场景，如图：

常见园区网中，路由器用于网络出口（几万人的园区，可能只有2台出口路由器）

三层交换机用于汇聚节点和核心（几万人的园区，有几十台三层交换机做汇聚/核心交换机）

一些基础功能，如OSPF/BGP/MPLS，路由器和三层交换机均能很好支持。

正是由于路由器和三层交换机使用位置的不同，塑造他们的差异化：

接口形态：路由器用于连接运营商，运营商甩给用户的线路可以有ATM、POS、CPOS、以太网>等多种线路，路由器都需要支持；而我们平时所说的三层交换机一般只支持以太网接口，接口数量>非常多（毕竟用在园区内部）

功能：路由器用于园区出口，承担访问互联网的功能，支持NAT/IPSEC等功能；这些功能90%的三层交换机是不支持的。

性能：三层交换机组建的是内部高速路，到了出口路由器就进入国道了。交换机上10G/40G/100G接口都可以灵活扩展；而一般园区网出口路由器不需要太高性能，够用即可，就算插个100G板卡，也买不起运营商100G链路呀，太贵！

成本：高端路由器比高端交换机价格贵，路由器单接口成本也更高。支持500个接口的交换机很多，但能有500个接口的路由器已经非常贵了。

厂商情况：思科是做路由器起家，后来收购了Catalyst，开始出交换机；华为重点运营商，运营商/金融/公安这类纵向网，都是路由器大户，所以至今华为的路由器也比交换机做得好；新华三数通优势在交换机，毕竟全球第一款交换机就是他的前前前东家3COM公司搞出来的；迈普以前重点行业是金融、运营商低端设备，路由器做得比交换机好；锐捷重点校园网，应该是最大的园区网了吧，也是交换机起家。

网络演进总结——交换机的演进过程

第一代：交换机前身：中继器、集线器

第二代：二层交换机：基于MAC地址进行转发

第三代：三层交换机：集成路由功能

第四代：多业务交换机(对核心交换机通过插板卡实现4~7层业务)

第四代：多业务交换机(对核心交换机通过插板卡实现多种功能)：FW(防火墙模块板卡)/AC(行为控制模块板卡)/LB/WS(无线模块板卡)，即通过在交换机上插板卡实现传输层、应用层功能（4~7层多业务交换机）等，华三测板卡最丰富，一般作为控标项；锐捷板卡最少，带*实际上是没有的；华为有些板卡功能是通过软件授权实现，不需要插板卡