交换机和路由器的工作原理详解：从基础概念到实际应用
交换机和路由器的工作原理详解：从基础概念到实际应用
交换机和路由器是网络基础设施的核心设备，它们分别工作在数据链路层（第2层）和网络层（第3层），在现代网络架构中发挥着重要作用。本文将详细介绍交换机和路由器的工作原理、区别以及在小型网络中的应用案例。同时，文章还将探讨网络安全领域的就业前景和岗位分类，帮助读者更好地了解这一热门技术领域。
交换机工作原理
MAC地址学习与转发
- MAC地址学习：交换机通过监听网络中的数据帧，学习每个端口连接设备的MAC地址，并将其存储在MAC地址表中。
- 转发机制：当交换机收到数据帧时，根据目标MAC地址查找MAC地址表，将数据帧转发到相应的端口。如果目标MAC地址未知，交换机会广播数据帧到所有端口。
VLAN和广播域的概念
- VLAN（虚拟局域网）：交换机支持VLAN技术，可以将一个物理交换机划分为多个逻辑网络，每个VLAN形成一个独立的广播域。
- 广播域：广播域是指广播帧能够传播的范围。通过VLAN，可以限制广播域的大小，提高网络性能和安全性。
路由器工作原理
IP地址与路由表的作用
- IP地址：路由器使用IP地址来标识网络中的设备和子网。每个设备都有一个唯一的IP地址。
- 路由表：路由器维护一个路由表，记录了到达不同网络的最佳路径。路由表中的条目包括目标网络、下一跳地址和出接口。
数据包转发机制
- 路由选择：当路由器收到数据包时，根据目标IP地址查找路由表，选择最佳路径将数据包转发到下一跳。
- 数据包转发：路由器将数据包从入接口转发到出接口，通过下一跳地址将数据包传递到目标网络。
交换机与路由器的区别
功能、工作层次（第2层与第3层）
- 交换机：工作在数据链路层（第2层），主要处理MAC地址，实现局域网内的数据转发。
- 路由器：工作在网络层（第3层），处理IP地址，实现不同网络之间的数据转发。
使用场景
- 交换机：适用于局域网内部，提供高速、低延迟的数据转发，支持VLAN划分和管理。
- 路由器：适用于连接不同网络，提供路由选择和数据包转发功能，支持多种路由协议和安全策略。
实际案例：在小型网络中同时使用交换机和路由器
假设有一个小型办公室网络，包含两个部门（销售部和财务部），每个部门有自己的子网。需要在网络中同时使用交换机和路由器，实现部门间的隔离和互联。
配置步骤
- 配置交换机：
- 将交换机划分为两个VLAN，分别为VLAN10（销售部）和VLAN20（财务部）。
- 配置每个VLAN的IP地址和子网掩码。
- 配置路由器：
- 在路由器上配置两个接口，分别连接到交换机的两个VLAN。
- 配置静态路由或动态路由协议，使路由器能够转发不同VLAN之间的数据包。
- 验证配置：
- 使用
ping命令测试不同VLAN之间的连通性。 - 使用
show ip route和show vlan命令验证路由表和VLAN配置。
通过以上步骤，小型办公室网络实现了部门间的隔离和互联，提高了网络的安全性和管理效率。
网络安全就业前景
从目前市场情况来讲，网络安全的就业前景是非常不错的，2022年的统计数据，网络安全专业的缺口已经增长到140万人。
就业岗位和发展方向
网络安全可以在计算机科学与技术、信息通信、电子商务、互联网金融、电子政务等领域从事相关工作，还可以在政府机关事业单位、银行、保险、证券等金融机构，电信、传媒等行业从事相关工作。
网络安全工程师、渗透测试工程师、代码审计工程师、等级保护工程师、安全运维工程师、安全运营工程师、安全服务工程师等。
薪资待遇
作为一个新兴行业，网络安全人才的市场需求远远大于供给，企业想真正招到人才，就必须在薪酬福利上有足够的竞争优势。因此，网络安全领域的薪资近年来也呈现稳步增长的态势。
根据工信部发布的《网络安全产业人才发展报告》显示，网络安全人才平均年薪为21.28万元，整体薪资水平较高。数据显示，网络安全人才年薪主要集中在10-20万元，占比40.62%，与往年持平；其次是20-30万元，占比为38.43%，较2020年占比19.48%有显著提高；而年薪在10万以下人才占比由2020年的19.74%下降至2022年的9.08%。由此可见，网络安全行业作为新兴赛道，尚在快速发展阶段，从业人员薪资水平提升较快，也显示出网络安全行业相对更重视人才留存。
职业发展空间
从网络安全专业学习的主要内容来看，包括linux运维、Python开发、渗透测试、代码审计、等级保护、应急响应、风险评估等。可见该网络安全专业的技术性很强，具有鲜明的专业特点，是一门能够学到真正技术的工科类专业之一。
因此，在职业发展上，网络安全专业除了就业岗位众多之外，由于专业技术性较强，在工作单位将处于技术核心骨干地位，职业发展空间很大。
网络安全岗位汇总
渗透测试工程师
- 岗位释义：模拟黑客攻击，利用黑客技术，挖掘漏洞，提出修复建议。有些大厂，例如奇安信，甚至会将渗透岗位分为红蓝两方，对候选人的技术要求比较高，大部分刚入行的新人，也将渗透岗位作为后期的发展目标。
- 岗位职责：
- 负责对客户网络、系统、应用进行渗透测试、安全评估和安全加固
- 在出现网络攻击或安全事件时，提供应急响应服务，帮助用户恢复系统及调查取证
- 针对客户网络架构，建议合理的网络安全解决方案
- 工作难度：5颗星
安全运维工程师
- 岗位释义：维护网络系统的正常、安全运行，如果受到黑客攻击，则需要进行应急响应和入侵排查安全加固。很多刚毕业入行的新人，基本都从运维做起。
- 岗位职责：
- 日常终端维护，操作系统安装加固
- 完成网络安全设备故障排查、处置
- 完成相关管理制度文档的编写和提交
- 工作难度：3颗星
安全运营工程师
- 岗位释义：在运维的基础上，高效可持续地不断提升企业的安全防御能力。
- 岗位职责：
- 负责监控、扫描等各类安全策略的制定和优化
- 负责信息安全事件的应急响应
- 参与网络安全评估工作、安全加固工作和监控等等
- 工作难度：3颗星
安全开发工程师
- 岗位释义：顾名思义，对安全产品及平台、策略等进行开发工作。
- 岗位职责：
- 负责网络安全产品的系统技术设计、代码开发与实现、单元测试、静态检查、本地构建等工作；
- 参与公司其他产品的系统技术设计以及研发工作。
- 工作难度：5颗星
等保测评工程师
- 岗位释义：等保测评也叫等级保护测评，主要负责开展信息安全等级保护测评、信息安全风险评估、应急响应、信息安全咨询等工作 。
- 岗位职责：
- 网络安全等级保护测评项目实施；
- Web渗透测试、操作系统安全加固等安全项目实施配合
- 工作难度：3颗星
安全研究工程师
- 岗位释义：网络安全领域的研究人才。
- 岗位职责：
- 跟踪和分析国内外安全事件、发展趋势和解决方案
- 承担或参与创新型课题研究
- 参与项目方案设计，组织推动项目落实，完成研究内容、
- 负责网络安全关键技术攻关和安全工具研发
- 工作难度：5颗星
漏洞挖掘工程师
- 岗位释义：主要从事逆向、软件分析、漏洞挖掘工作
- 岗位职责：
- 通过模拟实施特定方法所获得的结果，评估计算机网络系统安全状况；
- 通过特定技术的实施，寻找网络安全漏洞，发现但不利用漏洞。
- 工作难度：5颗星
安全管理工程师
- 岗位释义：负责信息安全相关流程、规范、标准的制定和评审，负责公司整体安全体系建设。
- 岗位职责：
- 全业务系统网络安全技术体系的规划和建设，优化网络安全架构；
- 负责网络安全相关流程、规范、标准的指定和评审，高效处置突发事件；
- 负责网络安全防护系统的建设，提升网络安全保障水平；
- 工作难度：4颗星
应急响应工程师
- 岗位释义：主要负责信息安全事件应急响应、攻击溯源、取证分析工作，参与应急响应、攻击溯源、取证分析技术的研究，提升整体重大信息安全事件应急处置能力。
- 岗位职责：
- 负责信息安全事件应急响应、攻击溯源、取证分析工作；
- 对安全事件的应急处置进行经验总结，开展应急响应培训；
- 负责各业务系统的上线前安全测试（黑盒白盒）及渗透测试工作；
- 参与应急响应、攻击溯源、取证分析技术的研究，提升整体重大信息安全事件应急处置能力。
- 跟踪国内外安全热点事件、主流安全漏洞、威胁情报、黑灰产动态并进行分析研究，形成应对方案；
- 工作难度：4颗星
数据安全工程师
- 岗位释义：主要对公司的数据安全的日常维护和管理工作，确保公司数据安全。
- 岗位职责：
- 负责数据安全日常维护和管理工作，包括数据安全审核、数据安全事件的监控与响应、安全合规的审计与调查等；
- 负责数据安全标准规范的制定和管理，包括数据安全需求识别、风险分析、数据分级分类、数据脱敏、数据流转、泄露防护、权限管控等；推进相关安全管控策略在平台落地、执行。
- 负责开展与数据全生命周期管理有关的各项数据安全工作;
- 负责跨平台、跨地域数据传输、交互等数据安全方案制定与落地
- 定期组织开展数据安全自评工作，发现潜在数据安全风险，制定相应的管控措施，并推进落实整改。
- 工作难度：4颗星