一.集線器

集線器（HUB），它是工作在物理層的設(shè)備， 由于它只是工作在物理層的設(shè)備，所以它并不關(guān)心也不可能關(guān)心OSI上面幾層所涉及的，它的工作機(jī)制流程是：從一個(gè)端口接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)在其他端口把這個(gè)包轉(zhuǎn)發(fā)一次，因?yàn)樗恢酪膊豢赡苤肋@個(gè)包是發(fā)給誰的（物理層設(shè)備只關(guān)心電壓這些物理概念），它也只能對(duì)所有人廣播（注釋①），讓他們自己處理了。

注釋①：這里和下文提到的 廣播該詞的意思和ARP請(qǐng)求時(shí)的廣播有些不同，這里的廣播意思是：使用物理層 轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，如HUB，導(dǎo)致的廣播，可以說這個(gè)廣播是被逼的，因?yàn)樵O(shè)備的問題！是設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)包引起的廣播！

而ARP請(qǐng)求的廣播是自己要求的，主動(dòng)的，因?yàn)锳RP請(qǐng)求包的目標(biāo)地址I是255.255.255.255，但ARP請(qǐng)求的廣 播涉及IP層的知識(shí)，不在這篇文章討論的范圍，所以這里提到的廣播，除非特別說明，否則都是第一個(gè)意思，也就說是"因設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包引起的廣播" 。

這樣一來會(huì)有不少問題，你發(fā)的數(shù)據(jù)其他人都收到了，私隱這種東西是不存在的！別人可以隨便監(jiān)聽你信息！所以會(huì)話劫持在那個(gè)年代相當(dāng)容易。

另外一個(gè)比較嚴(yán)重的問題是，如果一個(gè)大型的局域網(wǎng)，比如有500臺(tái)機(jī)器，全部用HUB連接的，后果會(huì)怎么樣呢？？

相當(dāng)慢，網(wǎng)絡(luò)的效率極差！為什么？

如果500臺(tái)機(jī)器都發(fā)一個(gè)包，那就是說每臺(tái)機(jī)器，都需要接收差不多499個(gè)無用包，并且如果是需要回應(yīng)的話，無用的數(shù)據(jù)包會(huì)充斥著整個(gè)的局域網(wǎng)，這就是傳說中的廣播風(fēng)暴！

為了減少廣播風(fēng)暴，網(wǎng)橋產(chǎn)生了！

在介紹網(wǎng)橋之前，還想簡單介紹另一個(gè)物理層的設(shè)備：“中繼器”。這種設(shè)備的作用是把物理層傳輸?shù)男盘?hào)放大，由于長距離的傳輸，信號(hào)會(huì)有一定的損耗的，這種設(shè)備主要解決的就是這個(gè)問題。

它和HUB的區(qū)別是：HUB主要是為了在物理層上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的，所以它不關(guān)心電壓值的大小，也不會(huì)放大物理信號(hào)；而中繼器它的作用就是為了放大信號(hào)用的。

二.網(wǎng)橋

網(wǎng)橋又稱橋接器，英文名Network Bridge，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它也是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的設(shè)備，但和HUB不一樣的是，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，HUB只能看懂物理層上的東西（比如一段物理信號(hào)），網(wǎng)橋卻能看懂一些幀的信息（在鏈路層上，把上面?zhèn)飨聛淼臄?shù)據(jù)封裝后，封裝好了的數(shù)據(jù)就是幀，但這里我用“數(shù)據(jù)包”這樣的泛指去代替“幀”這個(gè)專業(yè)術(shù)語）。

在以太網(wǎng)構(gòu)造的局域網(wǎng)上，最終的尋址是以數(shù)據(jù)鏈路層的MAC地址作為標(biāo)識(shí)的(就是用MAC地址可以在局域網(wǎng)上找到一臺(tái)唯一的機(jī)器)，網(wǎng)橋能從發(fā)來的數(shù)據(jù)包中提取MAC信息，并且根據(jù)MAC信息對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行有目的的轉(zhuǎn)發(fā)，而不采用廣播的方式，這樣就能減少廣播風(fēng)暴的出現(xiàn)，提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率。

三.交換機(jī)

交換機(jī)Switch，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，作用是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。和網(wǎng)橋一樣它也是通過識(shí)別幀中的MAC地址，然后對(duì)特定的端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。

四.網(wǎng)橋和交換機(jī)的工作原理及區(qū)別

回答網(wǎng)橋和交換機(jī)區(qū)別之前，我們先一起看兩幅圖(這是從《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第四版)》第四章截下來的:>)：

1.網(wǎng)橋的連接模式：(紅點(diǎn)處為HUB)

1. 交換機(jī)連接模式：

從圖中可以看到，網(wǎng)橋只有2個(gè)輸入/出端口，而交換機(jī)有8個(gè)。

一開始的時(shí)候，由于硬件水平不是很發(fā)達(dá)，人們?yōu)榱颂岣呔钟蚓W(wǎng)效率，減少廣播風(fēng)暴的出現(xiàn)，他們生產(chǎn)了網(wǎng)橋，然后他們把一個(gè)局域網(wǎng)一分為2，中間用網(wǎng)橋連接，這樣A發(fā)給BCD的數(shù)據(jù)就不會(huì)再廣播到EFGH了，只有從A發(fā)到EFGH的數(shù)據(jù)包才能通過網(wǎng)橋，到達(dá)另外一個(gè)子網(wǎng)。

這樣一來，非必要的傳輸減少了，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率也隨之提高可不少！隨著硬件發(fā)展，出現(xiàn)了4個(gè)、8個(gè)端口的鏈路層設(shè)備，這就是交換機(jī)，由于交換機(jī)可以使得網(wǎng)絡(luò)更安全，網(wǎng)絡(luò)效率更高，交換機(jī)漸漸替代了HUB，成為組建局域網(wǎng)的重要設(shè)備。

所以說，網(wǎng)橋和交換機(jī)，基本上是一樣的，但細(xì)看還是會(huì)有些不一樣。

3.網(wǎng)橋的工作原理：

上圖是用一個(gè)網(wǎng)橋連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋的A端口連接A子網(wǎng)，B端口連接B子網(wǎng)。為什么網(wǎng)橋知道哪些數(shù)據(jù)包該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些包不該轉(zhuǎn)發(fā)呢？

那是因?yàn)樗袃蓚€(gè)表A和B，當(dāng)有數(shù)據(jù)包進(jìn)入端口A時(shí)，網(wǎng)橋從數(shù)據(jù)包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。

一開始的時(shí)候，表A和表B都是空的，沒有一條記錄，這時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給B網(wǎng)絡(luò)，并且在表A中增加一條MAC地址，說明這個(gè)MAC地址的機(jī)器是A子網(wǎng)的。同理，當(dāng)B子網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)包到B端口時(shí)，網(wǎng)橋也會(huì)記錄源MAC地址到B表。

當(dāng)網(wǎng)橋工作一段時(shí)候后，表A基本上記錄了A子網(wǎng)所有的機(jī)器的MAC地址，表B同理，當(dāng)再有一個(gè)數(shù)據(jù)包從A子網(wǎng)發(fā)送給網(wǎng)橋時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)先看看數(shù)據(jù)包的目的MAC地址是屬于A子網(wǎng)還是B子網(wǎng)的，如果從A表中找到對(duì)應(yīng)則拋棄該包；如果不是，則轉(zhuǎn)發(fā)給B子網(wǎng)，然后檢查源MAC地址，是否在表中已經(jīng)存在；如果不存在，在表A中增加一條記錄。

為什么需要兩張表呢，一張表不行么？？

剛才把表一分為二是為了便于理解，實(shí)際上，真正的網(wǎng)橋里面存的應(yīng)該是一張表(當(dāng)然有可能為了提速，或者其他原因，它也可能把信息存為多張表，這個(gè)得看它怎么實(shí)現(xiàn)了)，如果是一張信息表，表里記錄的應(yīng)該是：MAC-PortNum。

4.交換機(jī)有些許不同，如圖：

交換機(jī)也有一張MAC-PORT對(duì)應(yīng)表(這張表的學(xué)名為：CAM)。和網(wǎng)橋不一樣的是，網(wǎng)橋的表是一對(duì)多的(一個(gè)端口號(hào)對(duì)多個(gè)MAC地址)，但交換機(jī)的CAM表卻是一對(duì)一的。

如果一個(gè)端口有新的MAC地址，它不會(huì)新增MAC－PORT記錄，而是修改原有的記錄。

比如：現(xiàn)在交換機(jī)記錄表里已經(jīng)有一項(xiàng)：MAC1-Port1，如果此刻端口1又來了一個(gè)數(shù)據(jù)包，里面的源MAC地址是MAC2，此時(shí)，交換機(jī)會(huì)刷新交換機(jī)記錄表：MAC1-Port1記錄被修改為MAC2－Port1，因?yàn)榻粨Q機(jī)認(rèn)為是端口1的計(jì)算機(jī)MAC地址變了，如果端口1連接的一臺(tái)物理機(jī)器，MAC一般是不會(huì)變的，如果連接的是另外一個(gè)交換機(jī)，那這個(gè)端口的記錄會(huì)變化得比較頻繁(如上圖的Port12，它是對(duì)外的接口，與一個(gè)局域網(wǎng)連接)。

另外，如果CAM表中沒有找到和數(shù)據(jù)包的目的MAC地址對(duì)應(yīng)的記錄，交換機(jī)會(huì)對(duì)此數(shù)據(jù)包進(jìn)行廣播，發(fā)給本交換機(jī)的每一個(gè)端口。

網(wǎng)橋和交換機(jī)除了用CAM表指導(dǎo)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)這點(diǎn)和HUB不一樣外，網(wǎng)橋和交換機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn)：緩存！

對(duì)，網(wǎng)橋和交換機(jī)都有一定量的緩存，因?yàn)榫W(wǎng)橋和交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包需要一些額外的操作，所以可能會(huì)占用一些時(shí)間，為了避免出現(xiàn)因來不及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失的情況，網(wǎng)橋和交換機(jī)就出現(xiàn)了緩存。

當(dāng)然，緩存不是萬能的，當(dāng)網(wǎng)橋或交換機(jī)處理不及并且緩存用完了，以后再來的數(shù)據(jù)還是會(huì)丟失的。

還一個(gè)網(wǎng)橋需要緩存的原因是：橋接兩個(gè)傳輸速率不同的局域網(wǎng)，比如：802.3的傳輸速率說10mb/s，但實(shí)際上并不是真的10Mb/s，而 802.4(幾乎)確實(shí)為10Mb/s，但兩個(gè)局域網(wǎng)橋接時(shí)候必須是速率一樣的，否則會(huì)有包丟失，而緩存也正好可以為不同速率網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所使用。

這里需要對(duì)比一下網(wǎng)橋和交換機(jī)的緩存，一般來說，網(wǎng)橋的緩存量是大于交換機(jī)的緩存量，因?yàn)榫W(wǎng)橋天生是為了連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)橋接時(shí)所要處理的數(shù)據(jù)量會(huì)比一般的交換機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)量要多，所以網(wǎng)橋的緩存也一般要比交換機(jī)大一點(diǎn)。

值得注意的一些問題：

1). 網(wǎng)橋需要軟件輔助？

回答這個(gè)問題，首先要看看原始的網(wǎng)橋，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第四版)》里有一段話是這樣的：傳統(tǒng)上，網(wǎng)橋往往包含一個(gè)CPU，"轉(zhuǎn)發(fā)-存儲(chǔ)"由軟件來實(shí)現(xiàn)。噢，以前的網(wǎng)橋是這樣的，但現(xiàn)在由于硬件水平的提升，網(wǎng)橋，交換機(jī)都包含了特殊的，用于轉(zhuǎn)發(fā)的集成電路部分，現(xiàn)在的網(wǎng)橋和交換機(jī)都可以不需要軟件輔助了！順帶說一句，模擬網(wǎng)橋功能的軟件現(xiàn)在也是有的。

2). 網(wǎng)橋用于連接不同的網(wǎng)段？

首先這里要理解什么是網(wǎng)段，它涉及到子網(wǎng)掩碼的等等一系列的東西。

這里我覺得要明確的是，網(wǎng)橋不是用來連接不同網(wǎng)段的！??！

不同網(wǎng)段之間通信，需要網(wǎng)關(guān)的幫助，它一般是路由器這類網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。網(wǎng)橋或交換機(jī)是鏈路層設(shè)備，網(wǎng)段這個(gè)是和IP相關(guān)的概念，屬于網(wǎng)絡(luò)層。

網(wǎng)橋和交換機(jī)根本無能力去處理網(wǎng)絡(luò)層的東西！如果非要說用網(wǎng)橋和交換機(jī)去連接兩個(gè)不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)不是不行，只是沒有作用而已，因?yàn)椴煌W(wǎng)段機(jī)器的始終是不能互訪問，網(wǎng)橋不能做網(wǎng)關(guān)！

上面我已經(jīng)說了網(wǎng)橋的由來，它是為了減少HUB的廣播，提高局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能出現(xiàn)的，網(wǎng)橋連接的僅僅是兩個(gè)子局域網(wǎng)，并且這里說的子局域網(wǎng)必須是同構(gòu)的(同構(gòu)的意思是：如果是以太網(wǎng)，那么網(wǎng)橋連接的兩個(gè)子網(wǎng)都必須是以太網(wǎng)，不能一個(gè)是以太網(wǎng)一個(gè)是令牌網(wǎng))。

我一直認(rèn)為：以太網(wǎng)的特性導(dǎo)致了網(wǎng)橋的出現(xiàn)，因?yàn)閺V播是以太網(wǎng)的重要特性，其他構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)不一定有，為了優(yōu)化以太網(wǎng)的性能，網(wǎng)橋出現(xiàn)了。所以其他構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)似乎也不需要使用網(wǎng)橋這個(gè)東東！

其實(shí)后來帶著這個(gè)想法繼續(xù)看無線網(wǎng)絡(luò)的東西，發(fā)現(xiàn)這個(gè)想法應(yīng)該是錯(cuò)誤的，網(wǎng)橋的天性應(yīng)該是：連接兩個(gè)同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。而在以太網(wǎng)上，剛好HUB可以作為連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，但是由于HUB的各種弊端，人們研發(fā)了工作在鏈路層上的網(wǎng)橋，它除了連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能外，還有優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的功能。而在其他構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)也有網(wǎng)橋這個(gè)設(shè)備，但它的功能可能是僅僅連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而沒有了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的功能（或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性，它又有了新的功能）。

這里再次總結(jié)一下網(wǎng)橋和交換機(jī)：

網(wǎng)橋和交換機(jī)用戶分割沖突域，就是網(wǎng)橋和交換機(jī)可以較少被逼的廣播(hub導(dǎo)致的)，但不能分割廣播域。不嚴(yán)格地說，交換機(jī)可以看作網(wǎng)橋的高度集成。

①?zèng)_突域：總的來說，沖突域就是連接在同一導(dǎo)線上的所有工作站的集合，或者說是同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點(diǎn)的集合，或以太網(wǎng)上競爭同一帶寬的節(jié)點(diǎn)集合。HUB這種設(shè)備不能分割沖突域。

②廣播域：網(wǎng)絡(luò)中能接收任一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的所有設(shè)備的集合。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-433845.html

• HUB 所有端口都在同一個(gè)廣播域，沖突域內(nèi)。

• Switch所有端口都在同一個(gè)廣播域內(nèi)，而每一個(gè)端口就是一個(gè)沖突域。

• Router的每個(gè)端口屬于不同的廣播域。

到了這里，關(guān)于集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！