Source: http://blog.donews.com/littlechen/archive/2005/10/10/582975.aspx

不同層次的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備

1、 物理層 ：中繼器（Repeater）和集線器（Hub）。用于連接物理特性相同的網(wǎng)段，這些網(wǎng)段，只是位置不同而已。Hub 的端口沒(méi)有物理和邏輯地址。

2、 邏輯鏈路層 ：網(wǎng)橋（Bridge）和交換機(jī)（Switch）。用于連接同一邏輯網(wǎng)絡(luò)中、物理層規(guī)范不同的網(wǎng)段，這些網(wǎng)段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其上的數(shù)據(jù)幀格式，都可以不同。Bridge和Switch的端口具有物理地址，但沒(méi)有邏輯地址。

3、 網(wǎng)絡(luò)層 ：路由器（Router）。用于連接不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)。Router的每一個(gè)端口都有唯一的物理地址和邏輯地址。

4、 應(yīng)用層 ：網(wǎng)關(guān)（Gateway）。用于互連網(wǎng)絡(luò)上，使用不同協(xié)議的應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)通信，目前尚無(wú)硬件產(chǎn)品。

前兩者屬于OSI和TCP/IP模型的最低層，即物理層，起到數(shù)字信號(hào)放大和中轉(zhuǎn)的作用。

中 繼器(REPEATER)，用來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)距離的互連設(shè)備。（局域網(wǎng)絡(luò)互連長(zhǎng)度是有限制，不是無(wú)限，例如在10M以太網(wǎng)中，任何兩個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備允許的傳輸 通路最多為5個(gè)中繼器、4個(gè)中繼器組成）。REPEATER可以增強(qiáng)線路上衰減的信號(hào)，它兩端即可以連接相同的傳輸媒體，也可以連接不同的媒體，如一頭是 同軸電纜另一頭是雙絞線。

集線器(HUB)實(shí)際上就是一個(gè)多端口的中繼器，它有一個(gè)端口與主干網(wǎng)相連，并有多個(gè)端口連接一組工作站。它應(yīng)用 于使用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，連接多個(gè)計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。集線器又分成：1 能動(dòng)式，2 被動(dòng)式，3 混合式。1 動(dòng)能式：對(duì)所連接的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上的信號(hào)有再生和放大的作用，可使所連接的介質(zhì)長(zhǎng)度達(dá)到最大有效長(zhǎng)度，需要有電源才能工作，目前多數(shù)HUB為此類(lèi)型。2 被動(dòng)式只充當(dāng)連接器，其不需要電源就可以工作，市場(chǎng)上已經(jīng)不多見(jiàn)。3 混合式：可以連接多種類(lèi)型線纜，如同軸和雙絞線。

集線器就是一種共享 設(shè)備，HUB本身不能識(shí)別目的地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)模擅恳慌_(tái)終端通過(guò)驗(yàn) 證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來(lái)確定是否接收。也就是說(shuō)，在這種工作方式下，同一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng) 絡(luò)帶寬。

網(wǎng)橋和交換機(jī)屬于OSI和TCP/IP的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層的作用包括數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和拆除、幀包裝、幀傳輸、幀同步、幀差錯(cuò)控制以及流量控制等。

網(wǎng) 橋(BRIDGE)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個(gè)局域網(wǎng)（LAN）連起來(lái)，根據(jù)MAC地址（物理地址）來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)幀，可以看作一個(gè)“低層的路由器”（路由器工作在 網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址如IP地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。它可以有效地聯(lián)接兩個(gè)LAN，使本地通信限制在本網(wǎng)段內(nèi)，并轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的信號(hào)至另一網(wǎng)段，網(wǎng)橋通常用于聯(lián)接數(shù)量 不多的、同一類(lèi)型的網(wǎng)段。

網(wǎng)橋通常有透明網(wǎng)橋和源路由選擇網(wǎng)橋兩大類(lèi)。
1、透明網(wǎng)橋
簡(jiǎn)單的講，使用這種網(wǎng)橋，不需要改動(dòng)硬件和軟件，無(wú)需設(shè)置地址開(kāi)關(guān)，無(wú)需裝入路由表或參數(shù)。只須插入電纜就可以，現(xiàn)有LAN的運(yùn)行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。
2、源路由選擇網(wǎng)橋
源路由選擇的核心思想是假定每個(gè)幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一局域網(wǎng)（LAN）上。當(dāng)發(fā)送一幀到另外的網(wǎng)段時(shí)，源機(jī)器將目的地址的高位設(shè)置成1作為標(biāo)記。另外，它還在幀頭加進(jìn)此幀應(yīng)走的實(shí)際路徑。

交換機(jī)(SWITCH)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)。廣義的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出是對(duì)于共享工作模式的改進(jìn)。

交 換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表 以確定目的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個(gè)端口上，通過(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的 端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部地址表中。

使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過(guò)對(duì)照地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過(guò)交換機(jī)。通過(guò)交換機(jī)的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯(cuò)包的出現(xiàn)，避免共享沖突。

總之，交換機(jī)是一種基于MAC地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過(guò)在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。

其 實(shí)SWITCH的前身就是網(wǎng)橋。交換機(jī)是使用硬件來(lái)完成以往網(wǎng)橋使用軟件來(lái)完成過(guò)濾、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程的任務(wù)。SWITCH速度比HUB快，這是由于HUB 不知道目標(biāo)地址在何處，發(fā)送數(shù)據(jù)到所有的端口。而SWITCH中有一張路由表，如果知道目標(biāo)地址在何處，就把數(shù)據(jù)發(fā)送到指定地點(diǎn)，如果它不知道就發(fā)送到所 有的端口。這樣過(guò)濾可以幫助降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量，提高效率。但是交換機(jī)的功能還不止如此，它可以把網(wǎng)絡(luò)拆解成網(wǎng)絡(luò)分支、分割網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，隔離分支中 發(fā)生的故障，這樣就可以減少每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支的數(shù)據(jù)信息流量而使每個(gè)網(wǎng)絡(luò)更有效，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趨勢(shì)。

路由器(ROUTER)位于網(wǎng)絡(luò)層，用于連接多個(gè)邏輯上分開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)，幾個(gè)使用不同協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個(gè)子網(wǎng)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)子網(wǎng)時(shí)，可以用路由器完 成。它具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，過(guò)濾和分隔網(wǎng)絡(luò)信息流。一方面能夠跨越不同的物理網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型（DDN、FDDI、以太網(wǎng)等等），另一方面在邏輯上 將整個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)分割成邏輯上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)單位，使網(wǎng)絡(luò)具有一定的邏輯結(jié)構(gòu)。

對(duì)于不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，路由器作用的側(cè)重點(diǎn)有所不同：

1、在主干網(wǎng)上，路由器的主要作用是路由選擇。主干網(wǎng)上的路由器，必須知道到達(dá)所有下層網(wǎng)絡(luò)的路徑。這需要維護(hù)龐大的路由表，并對(duì)連接狀態(tài)的變化作 出盡可能迅速的反應(yīng)。路由器的故障將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的信息傳輸問(wèn)題。

2、在地區(qū)網(wǎng)中，路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇，即連接下層各個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)單位——園區(qū)網(wǎng)，同時(shí)，負(fù)責(zé)下層網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

3、 在園區(qū)網(wǎng)內(nèi)部，路由器的主要作用是分隔子網(wǎng)。早期的互連網(wǎng)基層單位是局域網(wǎng)（LAN），其中所有主機(jī)處于同一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)中。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，局域 網(wǎng)演變成以高速主干和路由器連接的多個(gè)子網(wǎng)所組成的園區(qū)網(wǎng)。在其中，各個(gè)子網(wǎng)在邏輯上獨(dú)立，而路由器就是唯一能夠分隔它們的設(shè)備，它負(fù)責(zé)子網(wǎng)間的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā) 和廣播隔離，在邊界上的路由器則負(fù)責(zé)與上層網(wǎng)絡(luò)的連接。

中繼器 集線器 網(wǎng)橋 交換機(jī) 路由器 網(wǎng)關(guān)