路由器硬件基础知识-交换网(V2.0)

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路由基础知识

交换网技术是现代通信中最重要的技术之一，它实现信息从发送端到接收端传输。两点之间的信息传输，最简单的方式是用一条通信线路直接相连，实现点对点的通信。当有多个终端要相互通信时，如果仍采用这种点对点的方式，则需要在任意两个终端间互联。这种点对点的互联方式，会随着终端数的增加，所需的互联线急剧增加。当有 N 个终端需要互联时，一共需要 N×（N-1）/2 条互联线。例如，当有 100 个终端时，需要 4950 条互联线。为了解决大量互联线的问题，人们发明了一种终端间互联的设备，每个终端只需一根线连接到这个中心设备，通过它的自动连接功能，能够实现任意终端间的相互通信，它就是交换机（Switch）。它将互联线的数量从 N×（N-1）/2条减少到 N 条，极大地降低了线路成本。

路由器是 IP 网络中的核心设备，其交换单元（Switch Fabric Unit）是决定路由器性能的最核心单元。通常在设计一款新路由器时，首先需要确定的就是所采用的交换网技术。在路由器 20 多年的发展史中，交换技术一步步推动路由器向更大容量，更高性能发展。

交换技术的发展，经历了共享总线式（Shared Bus Switch）、共享内存式（Shared Memory Switch）和交叉矩阵式（Crossbar Switch）三代。与此同时，路由器的发展也经历与之对应的共享总线式路由器（Shared Bus Router）、共享内存式路由器（Shared Memory Router）和交叉矩阵式路由器（Crossbar Router）三代。随着网络流量的剧增，核心路由的容量要求越来越高，路由器开始由单机路由器向集群路由器的方向发展，对应的交换网技术从单级交换网（Single Stage Switch）向多级交换网（MultiStage Switch）方向发展。