網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

5.3網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本節(jié)內(nèi)容物理層互聯(lián)設(shè)備

數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備

應(yīng)用層互聯(lián)設(shè)備

物理層互聯(lián)設(shè)備-中繼器中繼器（RPrepeater）是連接網(wǎng)絡(luò)線路的一種裝置，常用于兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間物理信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。中繼器主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在兩個節(jié)點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此來延長網(wǎng)絡(luò)的長度中繼器也可以完成不同媒體的轉(zhuǎn)接工作中繼器的特性中繼器僅作用于物理層。放大信號，補(bǔ)償信號衰減，支持遠(yuǎn)距離的通信由于中繼器工作在物理層，在網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)的是物理層連接，因此中繼器只能連接相同的局域網(wǎng)。中繼器可以連接相同或不同傳輸媒體中繼器將多個獨立的物理網(wǎng)連接起來，組成一個大的物理網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大了局域網(wǎng)的物理范圍。中繼器的使用中繼器是擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)距離的最簡單、最廉價的方法，但當(dāng)負(fù)載增加時，性能急劇下降，所以只有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很輕和要求不嚴(yán)格的條件下才能使用。注意：（1）中繼器主要用于網(wǎng)絡(luò)段間的延伸，用中繼器連接的以太網(wǎng)不能形成回路。（2）必須遵守MAC（介質(zhì)訪問控制）協(xié)議的定時特性，即不能用集中器將電纜無限的連接起來。物理層互聯(lián)設(shè)備-集線器集線器（Hub）工作于OSI參考模型的第一層物理層，以廣播模式工作。集線器內(nèi)部采用了電器互連結(jié)構(gòu)，可連接多個用戶結(jié)點，且每個結(jié)點都通過一條專用電纜和集線器連接，所以從某種意義上講，可以將集線器看作是多端口的中繼器。主要用于共享網(wǎng)絡(luò)。如下圖所示。集線器集線器的分類和特點

1)根據(jù)速度的不同，目前市面上用于小型局域網(wǎng)的HUB可分為10Mb/s、100Mb/s和10/100Mb/s自適應(yīng)三個類型。

傳輸?shù)膬?nèi)容不涉及語音、圖像，傳輸量相對較小時選擇10Mb/s。傳輸量相對較大時，且涉及多媒體的應(yīng)用，應(yīng)選擇100Mb/s或10/100Mb/s自適應(yīng)集線器2)根據(jù)工作方式的不同，HUB可分為共享式HUB、堆疊共享式HUB以及切換式HUB三大類。

共享式Hub提供了所有連接點的站點間共享一個最大頻寬。共享式Hub不過濾或重新生成信號，所有與之相連的站點必須以同一速度工作（10Mbps或100Mbps）。所以共享式Hub比切換式Hub價格便宜。

集線器的分類和特點堆疊共享式Hub堆疊共享式Hub是共享式Hub中的一種，當(dāng)它們級連在一起時，可看作是網(wǎng)中的一個大Hub。當(dāng)6個8口的Hub級連在一起時，可以看作是1個48口的Hub。切換式Hub

一個切換式Hub重新生成每一個信號并在發(fā)送前過濾每一個包，而且只將其發(fā)送到目的地址。切換式Hub可以使10Mbps和100Mbps的站點用于同一網(wǎng)段中。用戶數(shù)目的擴(kuò)展堆疊堆疊是解決單個集線器端口不足的一種方法，但堆疊的層數(shù)不能太多；可堆疊層數(shù)越多，說明集線器的穩(wěn)定性越高，但用戶實際可享有的帶寬就越小。級聯(lián)級聯(lián)是在網(wǎng)絡(luò)中增加用戶數(shù)的另一種方法，但使用時有條件限制，即Hub必須提供可聯(lián)級的端口，此端口上常標(biāo)有“Uplink”或“MDI”的字樣，與其他的Hub進(jìn)行級聯(lián)。如果沒有提供專門的端口而必須級聯(lián)時，連接兩個集線器的雙絞線在制作時必須進(jìn)行錯線（即使用交叉線連接）。優(yōu)點集線器可擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，即延伸網(wǎng)絡(luò)的距離和增加網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目。集線器安裝極為簡單，幾乎不需要配置。缺點集線器限制了介質(zhì)的極限距離。集線器沒有數(shù)據(jù)過濾的功能。集線器使用數(shù)量的限制。集線器互連網(wǎng)絡(luò)中的多個節(jié)點共享網(wǎng)絡(luò)集線器的帶寬。集線器不能控制廣播風(fēng)暴。集線器Hub的品牌和價格目前提供集中器產(chǎn)品的公司也有多家，如Bay

Network、

Cabletron、

Chipcom、3Com、LANnet以及D-

Link

等。數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)橋

網(wǎng)橋（Bridge）是一個局域網(wǎng)與另一個局域網(wǎng)之間建立連接的橋梁。網(wǎng)橋是屬于數(shù)據(jù)鏈路層的一種設(shè)備，它的作用是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)和通信手段，在各種傳輸介質(zhì)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離，同時又有選擇地將有地址的信號從一個傳輸介質(zhì)發(fā)送到另一個傳輸介質(zhì)，并能有效地限制兩個介質(zhì)系統(tǒng)中無關(guān)緊要的通信。

在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口。在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表接口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實體緩存接口1接口2①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥接口1接口212網(wǎng)橋的功能緩存：網(wǎng)橋首先會對收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行緩存并處理過濾：判斷入幀的目標(biāo)節(jié)點是否位于發(fā)送這個幀的網(wǎng)段中，如果是，網(wǎng)橋就不把幀轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋的其他端口轉(zhuǎn)發(fā)：如果幀的目標(biāo)節(jié)點位于另一個網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋就將幀發(fā)往正確的網(wǎng)段擴(kuò)散：如果在表中找不到目標(biāo)地址，則按擴(kuò)散的辦法將該數(shù)據(jù)發(fā)送給與該網(wǎng)橋連接的除發(fā)送該數(shù)據(jù)的網(wǎng)段外的所有網(wǎng)段。網(wǎng)橋的功能學(xué)習(xí)：每當(dāng)幀經(jīng)過網(wǎng)橋時，網(wǎng)橋首先在網(wǎng)橋表中查找?guī)脑碝AC地址，如果該地址不在網(wǎng)橋表中，則將有該MAC地址及其所對應(yīng)的網(wǎng)橋端口信息加入數(shù)據(jù)幀要去往的目標(biāo)MAC地址使用的網(wǎng)橋端口MACA端口3MACB端口2MACC端口1過濾通信量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性。(故障只影響個別網(wǎng)段)可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。使用網(wǎng)橋帶來的好處網(wǎng)橋的分類

（1）按網(wǎng)橋硬件所處的位置分類網(wǎng)橋按照其硬件所處的位置可以分為內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋兩種。在服務(wù)器內(nèi)部安裝、使用兩塊網(wǎng)卡加上相應(yīng)的軟件就可以組成內(nèi)部網(wǎng)橋；而外部網(wǎng)橋一般為專用的硬件設(shè)備。（2）按網(wǎng)橋分布的地理范圍分類網(wǎng)橋按照分布的地理范圍，可以分為近程網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋

交換機(jī)(Switch)：是更先進(jìn)的網(wǎng)橋,具備網(wǎng)橋的所有功能外，還通過在節(jié)點或虛電路間創(chuàng)建臨時邏輯連接，使得整個網(wǎng)絡(luò)的帶寬得到最大化的利用。通過交換機(jī)連接的網(wǎng)段內(nèi)的每個節(jié)點，都可以使用網(wǎng)絡(luò)上的全部帶寬來進(jìn)行通信，而不是各個節(jié)點共享帶寬。網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)的工作原理

交換機(jī)又稱為交換式集線器

,它不僅具備了集線器的功能，可以同時連接多個網(wǎng)絡(luò)區(qū)段，但是在功能上又類似于網(wǎng)橋，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，同時它還可以在多個端口間同時對話．發(fā)送和接收數(shù)據(jù)各不影響。它會記憶哪個地址接在哪個端口上，并決定將數(shù)據(jù)包送往何處，而不會送到其它不相關(guān)的端口.以太網(wǎng)交換機(jī)工作原理示意圖三種交換技術(shù)三種交換技術(shù)知識

在這筆者對三種交換技術(shù)知識進(jìn)行一個詳細(xì)說明：

1)端口交換

端口交換技術(shù)最早出現(xiàn)在插槽式的集線器中，這類集線器的背板通常劃分有多條以太網(wǎng)段（每條網(wǎng)段為一個廣播域），不用網(wǎng)橋或路由連接，網(wǎng)絡(luò)之間是互不相通的。根據(jù)支持的程度，端口交換還可細(xì)分為：

·模塊交換：將整個模塊進(jìn)行網(wǎng)段遷移。

端口組交換：通常模塊上的端口被劃分為若干組，每組端口允許進(jìn)行網(wǎng)段遷移。

·端口級交換：支持每個端口在不同網(wǎng)段之間進(jìn)行遷移。這種交換技術(shù)是基于OSI第一層上完成的，具有靈活性和負(fù)載平衡能力等優(yōu)點。如果配置得當(dāng)，那么還可以在一定程度進(jìn)行客錯，但沒有改變共享傳輸介質(zhì)的特點，自而未能稱之為真正的交換。

三種交換技術(shù)

2）幀交換

幀交換是目前應(yīng)用最廣的局域網(wǎng)交換技術(shù)，它通過對傳統(tǒng)傳輸媒介進(jìn)行微分段，提供并行傳送的機(jī)制，以減小沖突域，獲得高的帶寬。一般來講每個公司的產(chǎn)品的實現(xiàn)技術(shù)均會有差異，但對網(wǎng)絡(luò)幀的處理方式一般有以下幾種：

直通交換：提供線速處理能力，交換機(jī)只讀出網(wǎng)絡(luò)幀的前14個字節(jié)，便將網(wǎng)絡(luò)幀傳送到相應(yīng)的端口上。

三種交換技術(shù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)：通過對網(wǎng)絡(luò)幀的讀取進(jìn)行驗錯和控制。

前一種方法的交換速度非?？?，但缺乏對網(wǎng)絡(luò)幀進(jìn)行更高級的控制，缺乏智能性和安全性，同時也無法支持具有不同速率的端口的交換。因此，各廠商把后一種技術(shù)作為重點。

三種交換技術(shù)

3）信元交換

ATM技術(shù)代表了網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)發(fā)展的未來方向，也是解決目前網(wǎng)絡(luò)通信中眾多難題的一劑“良藥”，ATM采用固定長度53個字節(jié)的信元交換。由于長度固定，因而便于用硬件實現(xiàn)。ATM采用專用的非差別連接，并行運(yùn)行，可以通過一個交換機(jī)同時建立多個節(jié)點，但并不會影響每個節(jié)點之間的通信能力。三種交換技術(shù)集線器與交換機(jī)的區(qū)別從OSI體系結(jié)構(gòu)來看，集線器屬于OSI的第一層物理層設(shè)備，而交換機(jī)屬于OSI的第二層數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。這就意味著集線器只是對數(shù)據(jù)的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對數(shù)據(jù)傳輸中的短幀、碎片等無法有效處理，不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性；而交換機(jī)不但可以對數(shù)據(jù)的傳輸做到同步、放大和整形，而且可以過濾短幀、碎片等。集線器與交換機(jī)的區(qū)別

從工作方式來看，集線器是一種廣播模式，也就是說集線器的某個端口工作的時候其他所有端口都有名收聽到信息，容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較大的時候網(wǎng)絡(luò)性能會受到很大的影響，那么用什么方法避免這種現(xiàn)象的發(fā)生呢？交換機(jī)就能夠起到這種作用，當(dāng)交換相工作的時候只有發(fā)出請求的端口和目的端口之間相互響應(yīng)而不影響其他端口，那么交換機(jī)就能夠隔離沖突域和有效地抑制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。集線器與交換機(jī)的區(qū)別從帶寬來看，集線器不管有多少個端口，所有端口都共享一條帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數(shù)據(jù)，其他端口只能等待；同時集線器只能工作在半雙工模式下。而對于交換機(jī)而言，每個端口都有一條獨占的帶寬，當(dāng)兩個端口工作時并不影響其他端口的工作，同時交換機(jī)不但可以工作在半雙工模式下也可以工作在全雙工模式下。網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備-路由器

路由器（Router）是工作在OSI第三層（網(wǎng)絡(luò)層）上的互連設(shè)備，如下圖所示。它可以連接不同傳輸速率并運(yùn)行于各種環(huán)境的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。因為路由器的互連功能更強(qiáng)，因而能獲得更多的信息，為到來的數(shù)據(jù)分組找到最佳路徑。路由器與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)，利用互連網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以為網(wǎng)絡(luò)管理員提供整個網(wǎng)絡(luò)的信息，以便管理網(wǎng)絡(luò)。什么是路由選擇一個將數(shù)據(jù)包發(fā)往某個目標(biāo)網(wǎng)段或主機(jī)的路徑就是路由的過程。用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流比如文件，視頻流，電子郵件等等應(yīng)用被從一個邏輯的源轉(zhuǎn)發(fā)到一個邏輯的目的地。用來表示邏輯源和邏輯目的地的是IP地址，因此我們認(rèn)為路由的過程是將不同IP地址網(wǎng)段的IP包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。那么實現(xiàn)這一功能的設(shè)備我們稱之為路由器。172.16.1.010.1.1.0路由器的功能在網(wǎng)絡(luò)間截獲發(fā)送到遠(yuǎn)地網(wǎng)段的報文，起轉(zhuǎn)發(fā)的作用。選擇最合理的路由，引導(dǎo)通信。按照預(yù)定的規(guī)則把大的數(shù)據(jù)包分解成適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)包，到達(dá)目的地后再把分解的數(shù)據(jù)包包裝成原有形式。多協(xié)議的路由器可以連接使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段，作為不同通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)段通信連接的平臺。路由器的主要任務(wù)是把通信引導(dǎo)到目的地網(wǎng)絡(luò)，然后到達(dá)特定的節(jié)點站地址。路由表的作用路由器就像網(wǎng)絡(luò)中的向?qū)б粯?，?dāng)IP包來到路由器后有一個很重要的任務(wù)就是查看該路由器是否知道這個IP數(shù)據(jù)包要去的目的地。路由器采用自動學(xué)習(xí)，依靠路由協(xié)議學(xué)習(xí)或網(wǎng)絡(luò)管理員手動配置等方式獲得IP數(shù)據(jù)包要去往的目的地信息。路由器將這些信息形成“檔案”有選擇的存放在路由表中，以便提供路由服務(wù)。路由表Packet路由器的優(yōu)缺點

優(yōu)點可以合理、智能地選擇最佳路徑.路由器也可以作為網(wǎng)橋，以處理不可路由的協(xié)議.在各個網(wǎng)絡(luò)和不同傳輸介質(zhì)之間提供網(wǎng)絡(luò)互連.使用路由器可使互連網(wǎng)絡(luò)保持自己的管理控制范圍，保證網(wǎng)絡(luò)的安全。缺點使用較多的時間進(jìn)行處理，致使網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降安裝和維護(hù)困難，價格較高路由器連接網(wǎng)絡(luò)時，需要它們在網(wǎng)絡(luò)層以上的各層采用相兼容的協(xié)議。應(yīng)用層互聯(lián)設(shè)備

–網(wǎng)關(guān)在一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)連接不同類型而協(xié)議差別又較大的網(wǎng)絡(luò)時，則要選用網(wǎng)關(guān)設(shè)備。網(wǎng)關(guān)的功能體現(xiàn)在OSI模型的最高層，它將協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)重新分組，以便在兩個不同類型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。由于協(xié)議轉(zhuǎn)換是一件復(fù)雜的事，一般來說，網(wǎng)關(guān)只進(jìn)行一對一轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定應(yīng)用協(xié)議的轉(zhuǎn)換，網(wǎng)關(guān)很難實現(xiàn)通用的協(xié)議轉(zhuǎn)換。用于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用協(xié)議有電子郵件、文件傳輸和遠(yuǎn)程工作站登錄等。互連設(shè)備互連層次適用場合功能優(yōu)點缺點中繼器物理層互連相同LAN的多個網(wǎng)段信號放大延長信號傳輸距離互連簡單費用低基本無延遲互連規(guī)模