受欢迎的合肥网站建设,天河网站建设专家,cms建站系统免费,企业型网站建设怎样收费一.集线器 集线器#xff08;HUB#xff09;#xff0c;它是工作在物理层的设备#xff0c; 由于它只是工作在物理层的设备#xff0c;所以它并不关心也不可能关心OSI上面几层所涉及的#xff0c;它的工作机制流程是#xff1a;从一个端口接收到数据包时#xff0c;会在…一.集线器 集线器HUB它是工作在物理层的设备 由于它只是工作在物理层的设备所以它并不关心也不可能关心OSI上面几层所涉及的它的工作机制流程是从一个端口接收到数据包时会在其他端口把这个包转发一次因为它不知道也不可能知道这个包是发给谁的物理层设备只关心电压这些物理概念它也只能对所有人广播注释①让他们自己处理了。 注释①这里和下文提到的 广播该词的意思和ARP请求时的广播有些不同这里的广播意思是使用物理层 转发设备如HUB导致的广播可以说这个广播是被逼的因为设备的问题是设备转发包引起的广播 而ARP请求的广播是自己要求的主动的因为ARP请求包的目标地址I是255.255.255.255但ARP请求的广 播涉及IP层的知识不在这篇文章讨论的范围所以这里提到的广播除非特别说明否则都是第一个意思也就说是因设备转发数据包引起的广播 。 这样一来会有不少问题你发的数据其他人都收到了私隐这种东西是不存在的别人可以随便监听你信息所以会话劫持在那个年代相当容易。 另外一个比较严重的问题是如果一个大型的局域网比如有500台机器全部用HUB连接的后果会怎么样呢
相当慢网络的效率极差为什么 如果500台机器都发一个包那就是说每台机器都需要接收差不多499个无用包并且如果是需要回应的话无用的数据包会充斥着整个的局域网这就是传说中的广播风暴 为了减少广播风暴网桥产生了 在介绍网桥之前还想简单介绍另一个物理层的设备“中继器”。这种设备的作用是把物理层传输的信号放大由于长距离的传输信号会有一定的损耗的这种设备主要解决的就是这个问题。
它和HUB的区别是HUB主要是为了在物理层上转发数据的所以它不关心电压值的大小也不会放大物理信号而中继器它的作用就是为了放大信号用的。
二.网桥 网桥又称桥接器英文名Network Bridge数据链路层设备。它也是转发数据包的设备但和HUB不一样的是它工作在数据链路层HUB只能看懂物理层上的东西比如一段物理信号网桥却能看懂一些帧的信息在链路层上把上面传下来的数据封装后封装好了的数据就是帧但这里我用“数据包”这样的泛指去代替“帧”这个专业术语。 在以太网构造的局域网上最终的寻址是以数据链路层的MAC地址作为标识的(就是用MAC地址可以在局域网上找到一台唯一的机器)网桥能从发来的数据包中提取MAC信息并且根据MAC信息对数据包进行有目的的转发而不采用广播的方式这样就能减少广播风暴的出现提升整个网络的效率。
三.交换机 交换机Switch数据链路层设备作用是转发数据包。和网桥一样它也是通过识别帧中的MAC地址然后对特定的端口进行转发的。
四.网桥和交换机的工作原理及区别 回答网桥和交换机区别之前我们先一起看两幅图(这是从《计算机网络(第四版)》第四章截下来的:)
1.网桥的连接模式(红点处为HUB) 交换机连接模式 从图中可以看到网桥只有2个输入/出端口而交换机有8个。 一开始的时候由于硬件水平不是很发达人们为了提高局域网效率减少广播风暴的出现他们生产了网桥然后他们把一个局域网一分为2中间用网桥连接这样A发给BCD的数据就不会再广播到EFGH了只有从A发到EFGH的数据包才能通过网桥到达另外一个子网。 这样一来非必要的传输减少了整个网络的效率也随之提高可不少随着硬件发展出现了4个、8个端口的链路层设备这就是交换机由于交换机可以使得网络更安全网络效率更高交换机渐渐替代了HUB成为组建局域网的重要设备。 所以说网桥和交换机基本上是一样的但细看还是会有些不一样。
3.网桥的工作原理 上图是用一个网桥连接的两个网络网桥的A端口连接A子网B端口连接B子网。为什么网桥知道哪些数据包该转发哪些包不该转发呢
那是因为它有两个表A和B当有数据包进入端口A时网桥从数据包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。 一开始的时候表A和表B都是空的没有一条记录这时网桥会把数据包转发给B网络并且在表A中增加一条MAC地址说明这个MAC地址的机器是A子网的。同理当B子网发送数据包到B端口时网桥也会记录源MAC地址到B表。 当网桥工作一段时候后表A基本上记录了A子网所有的机器的MAC地址表B同理当再有一个数据包从A子网发送给网桥时网桥会先看看数据包的目的MAC地址是属于A子网还是B子网的如果从A表中找到对应则抛弃该包如果不是则转发给B子网然后检查源MAC地址是否在表中已经存在如果不存在在表A中增加一条记录。
为什么需要两张表呢一张表不行么 刚才把表一分为二是为了便于理解实际上真正的网桥里面存的应该是一张表(当然有可能为了提速或者其他原因它也可能把信息存为多张表这个得看它怎么实现了)如果是一张信息表表里记录的应该是MAC-PortNum。
4.交换机有些许不同如图 交换机也有一张MAC-PORT对应表(这张表的学名为CAM)。和网桥不一样的是网桥的表是一对多的(一个端口号对多个MAC地址)但交换机的CAM表却是一对一的。 如果一个端口有新的MAC地址它不会新增MACPORT记录而是修改原有的记录。 比如现在交换机记录表里已经有一项MAC1-Port1如果此刻端口1又来了一个数据包里面的源MAC地址是MAC2此时交换机会刷新交换机记录表MAC1-Port1记录被修改为MAC2Port1因为交换机认为是端口1的计算机MAC地址变了如果端口1连接的一台物理机器MAC一般是不会变的如果连接的是另外一个交换机那这个端口的记录会变化得比较频繁(如上图的Port12它是对外的接口与一个局域网连接)。 另外如果CAM表中没有找到和数据包的目的MAC地址对应的记录交换机会对此数据包进行广播发给本交换机的每一个端口。 网桥和交换机除了用CAM表指导数据包转发这点和HUB不一样外网桥和交换机还有一个特点缓存 对网桥和交换机都有一定量的缓存因为网桥和交换机转发数据包需要一些额外的操作所以可能会占用一些时间为了避免出现因来不及转发数据导致大量数据丢失的情况网桥和交换机就出现了缓存。 当然缓存不是万能的当网桥或交换机处理不及并且缓存用完了以后再来的数据还是会丢失的。
还一个网桥需要缓存的原因是桥接两个传输速率不同的局域网比如802.3的传输速率说10mb/s但实际上并不是真的10Mb/s而 802.4(几乎)确实为10Mb/s但两个局域网桥接时候必须是速率一样的否则会有包丢失而缓存也正好可以为不同速率网络连接时所使用。 这里需要对比一下网桥和交换机的缓存一般来说网桥的缓存量是大于交换机的缓存量因为网桥天生是为了连接两个网络的两个网络桥接时所要处理的数据量会比一般的交换机需要处理的数据量要多所以网桥的缓存也一般要比交换机大一点。
值得注意的一些问题
1). 网桥需要软件辅助 回答这个问题首先要看看原始的网桥《计算机网络(第四版)》里有一段话是这样的传统上网桥往往包含一个CPU转发-存储由软件来实现。噢以前的网桥是这样的但现在由于硬件水平的提升网桥交换机都包含了特殊的用于转发的集成电路部分现在的网桥和交换机都可以不需要软件辅助了顺带说一句模拟网桥功能的软件现在也是有的。
2). 网桥用于连接不同的网段 首先这里要理解什么是网段它涉及到子网掩码的等等一系列的东西。 这里我觉得要明确的是网桥不是用来连接不同网段的 不同网段之间通信需要网关的帮助它一般是路由器这类网络层的设备。网桥或交换机是链路层设备网段这个是和IP相关的概念属于网络层。 网桥和交换机根本无能力去处理网络层的东西如果非要说用网桥和交换机去连接两个不同网段的网络不是不行只是没有作用而已因为不同网段机器的始终是不能互访问网桥不能做网关 上面我已经说了网桥的由来它是为了减少HUB的广播提高局域网网络性能出现的网桥连接的仅仅是两个子局域网并且这里说的子局域网必须是同构的(同构的意思是如果是以太网那么网桥连接的两个子网都必须是以太网不能一个是以太网一个是令牌网)。 我一直认为以太网的特性导致了网桥的出现因为广播是以太网的重要特性其他构造的网络不一定有为了优化以太网的性能网桥出现了。所以其他构造网络似乎也不需要使用网桥这个东东 其实后来带着这个想法继续看无线网络的东西发现这个想法应该是错误的网桥的天性应该是连接两个同构网络。而在以太网上刚好HUB可以作为连接两个网络的设备但是由于HUB的各种弊端人们研发了工作在链路层上的网桥它除了连接两个网络的功能外还有优化网络性能的功能。而在其他构造的网络也有网桥这个设备但它的功能可能是仅仅连接两个网络而没有了优化网络性能的功能或者根据网络特性它又有了新的功能。
这里再次总结一下网桥和交换机 网桥和交换机用户分割冲突域就是网桥和交换机可以较少被逼的广播(hub导致的)但不能分割广播域。不严格地说交换机可以看作网桥的高度集成。
①冲突域总的来说冲突域就是连接在同一导线上的所有工作站的集合或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。HUB这种设备不能分割冲突域。
②广播域网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。 HUB 所有端口都在同一个广播域冲突域内。 Switch所有端口都在同一个广播域内而每一个端口就是一个冲突域。 Router的每个端口属于不同的广播域。
