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

不同層次的網絡連接設備

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段，這些網段，只是位置不同而已。Hub 的端口沒有物理和邏輯地址。

2、 邏輯鏈路層 ：網橋（Bridge）和交換機（Switch）。用于連接同一邏輯網絡中、物理層規范不同的網段，這些網段的拓撲結構和其上的數據幀格式，都可以不同。Bridge和Switch的端口具有物理地址，但沒有邏輯地址。

3、 網絡層 ：路由器（Router）。用于連接不同的邏輯網絡。Router的每一個端口都有唯一的物理地址和邏輯地址。

4、 應用層 ：網關（Gateway）。用于互連網絡上，使用不同協議的應用程序之間的數據通信，目前尚無硬件產品。

前兩者屬于OSI和TCP/IP模型的最低層，即物理層，起到數字信號放大和中轉的作用。

中 繼器(REPEATER)，用來延長網絡距離的互連設備。（局域網絡互連長度是有限制，不是無限，例如在10M以太網中，任何兩個數據終端設備允許的傳輸 通路最多為5個中繼器、4個中繼器組成）。REPEATER可以增強線路上衰減的信號，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)實際上就是一個多端口的中繼器，它有一個端口與主干網相連，并有多個端口連接一組工作站。它應用 于使用星型拓撲結構的網絡中，連接多個計算機或網絡設備。集線器又分成：1 能動式，2 被動式，3 混合式。1 動能式：對所連接的網絡介質上的信號有再生和放大的作用，可使所連接的介質長度達到最大有效長度，需要有電源才能工作，目前多數HUB為此類型。2 被動式只充當連接器，其不需要電源就可以工作，市場上已經不多見。3 混合式：可以連接多種類型線纜，如同軸和雙絞線。

集線器就是一種共享 設備，HUB本身不能識別目的地址，當同一局域網內的A主機給B主機傳輸數據時，數據包在以HUB為架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，由每一臺終端通過驗 證數據包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊，如果發生碰撞還得重試。這種方式就是共享網 絡帶寬。

網橋和交換機屬于OSI和TCP/IP的第二層，即數據鏈路層。數據鏈路層的作用包括數據鏈路的建立、維護和拆除、幀包裝、幀傳輸、幀同步、幀差錯控制以及流量控制等。

網 橋(BRIDGE)工作在數據鏈路層，將兩個局域網（LAN）連起來，根據MAC地址（物理地址）來轉發幀，可以看作一個“低層的路由器”（路由器工作在 網絡層，根據網絡地址如IP地址進行轉發）。它可以有效地聯接兩個LAN，使本地通信限制在本網段內，并轉發相應的信號至另一網段，網橋通常用于聯接數量 不多的、同一類型的網段。

網橋通常有透明網橋和源路由選擇網橋兩大類。
1、透明網橋
簡單的講，使用這種網橋，不需要改動硬件和軟件，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數。只須插入電纜就可以，現有LAN的運行完全不受網橋的任何影響。
2、源路由選擇網橋
源路由選擇的核心思想是假定每個幀的發送者都知道接收者是否在同一局域網（LAN）上。當發送一幀到另外的網段時，源機器將目的地址的高位設置成1作為標記。另外，它還在幀頭加進此幀應走的實際路徑。

交換機(SWITCH)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法，把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。

在計算機網絡系統中，交換概念的提出是對于共享工作模式的改進。

交 換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表 以確定目的MAC(網卡的硬件地址)的NIC(網卡)掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的 端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內部地址表中。

使用交換機也可以把網絡“分段”，通過對照地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發，可以有效的隔離廣播風暴，減少誤包和錯包的出現，避免共享沖突。

總之，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發數據包功能的網絡設備。交換機可以“學習”MAC地址，并把其存放在內部地址表中，通過在數據幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。

其 實SWITCH的前身就是網橋。交換機是使用硬件來完成以往網橋使用軟件來完成過濾、學習和轉發過程的任務。SWITCH速度比HUB快，這是由于HUB 不知道目標地址在何處，發送數據到所有的端口。而SWITCH中有一張路由表，如果知道目標地址在何處，就把數據發送到指定地點，如果它不知道就發送到所 有的端口。這樣過濾可以幫助降低整個網絡的數據傳輸量，提高效率。但是交換機的功能還不止如此，它可以把網絡拆解成網絡分支、分割網絡數據流，隔離分支中 發生的故障，這樣就可以減少每個網絡分支的數據信息流量而使每個網絡更有效，提高整個網絡效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趨勢。

路由器(ROUTER)位于網絡層，用于連接多個邏輯上分開的網絡，幾個使用不同協議和體系結構的網絡。當一個子網傳輸到另外一個子網時，可以用路由器完 成。它具有判斷網絡地址和選擇路徑的功能，過濾和分隔網絡信息流。一方面能夠跨越不同的物理網絡類型（DDN、FDDI、以太網等等），另一方面在邏輯上 將整個互連網絡分割成邏輯上獨立的網絡單位，使網絡具有一定的邏輯結構。

對于不同規模的網絡，路由器作用的側重點有所不同：

1、在主干網上，路由器的主要作用是路由選擇。主干網上的路由器，必須知道到達所有下層網絡的路徑。這需要維護龐大的路由表，并對連接狀態的變化作 出盡可能迅速的反應。路由器的故障將會導致嚴重的信息傳輸問題。

2、在地區網中，路由器的主要作用是網絡連接和路由選擇，即連接下層各個基層網絡單位——園區網，同時，負責下層網絡之間的數據轉發。

3、 在園區網內部，路由器的主要作用是分隔子網。早期的互連網基層單位是局域網（LAN），其中所有主機處于同一個邏輯網絡中。隨著網絡規模的不斷擴大，局域 網演變成以高速主干和路由器連接的多個子網所組成的園區網。在其中，各個子網在邏輯上獨立，而路由器就是唯一能夠分隔它們的設備，它負責子網間的報文轉發 和廣播隔離，在邊界上的路由器則負責與上層網絡的連接。

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