幾種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備之比較

1、集線器 、橋接器 (網(wǎng)橋 )、 路由器 、交換機(jī) 、中繼器 、網(wǎng)關(guān) 是幾種比較常用的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，但是對(duì)于初涉網(wǎng)絡(luò)的人來說，很容易把這些設(shè)備混淆在一起，搞不清它們之間的區(qū)別。本文的目的旨在明晰這些網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的概念，闡釋它們之間的區(qū)別。1. 中繼器中繼器 (rpeater)是局域網(wǎng)環(huán)境下用來延長網(wǎng)絡(luò)距離的互連設(shè)備中最簡單最廉價(jià)的設(shè)備，操作在 osi 的物理層 。中繼器對(duì)在線路上衰減的信號(hào)具有放大再生的功能。一般情況下，中繼器兩端連接的既可以是相同的傳輸媒體，也可以不同的傳輸媒體。但中繼器只能連接相同數(shù)據(jù)傳輸速率的lan 。中繼器在執(zhí)行信號(hào)放大功能時(shí)不需要任何智能或算法，只將來自一側(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到

2、另一側(cè)(雙口中繼器 )或?qū)碜砸粋?cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)口(多口中繼器 )。當(dāng)然，中繼器不能無限制地延長網(wǎng)絡(luò)距離，使用中繼器連接以n 的電纜段是有限制的。任何兩個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備間允許的傳輸通路最多由5 個(gè)中繼網(wǎng)段、 4 個(gè)中繼器組成。當(dāng)5 個(gè)段都存在時(shí)，每個(gè)光纖鏈路段不得超過50m0，當(dāng)通過3 個(gè)中繼器， 4 個(gè)段組成時(shí)，光纖鏈路段最大長度為1000m。中繼器又分為單口中繼器和多口中繼器，中繼器之間可以串接起來。用中繼器互連的以太網(wǎng)構(gòu)成擴(kuò)展的局域網(wǎng)，可以具有樹型或星型結(jié)構(gòu)。2. 網(wǎng)橋網(wǎng)橋 (bridge) 也叫橋接器，是連接兩個(gè)局域網(wǎng)的一種存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它能將下個(gè)較大的lan 分割為多個(gè)網(wǎng)段，或?qū)?/p>

3、個(gè)以上的lan 互連為一個(gè)邏輯lan ，使 lan 上的所有用戶都可以訪問服務(wù)器。網(wǎng)橋工作在物理層之上的數(shù)據(jù)鏈路層，即邏輯鏈路控制(llc) 和媒體訪問控制(mac) 子層。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò) (尤其是局域網(wǎng) )結(jié)構(gòu)上的差異體現(xiàn)在mac 層， 因此網(wǎng)橋被用于局域網(wǎng)中的mac層的轉(zhuǎn)換。 它所連接的協(xié)議比中繼器高，因此功能更強(qiáng)。 網(wǎng)橋用來控制數(shù)據(jù)流量、處理傳送差錯(cuò)、提供物理尋址、介質(zhì)訪問算法。網(wǎng)橋具有篩選和過濾的功能，可以適當(dāng)隔離不需要傳播的信息，從而改善網(wǎng)絡(luò)功能，包括提高整個(gè)擴(kuò)展局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度，并且還可以改善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全保密性。隨著 lan 上的用戶數(shù)量和工作站數(shù)增加時(shí)，lan 上的

4、通信量也隨之增加，因而引起性能下降。這是所有l(wèi)an 共同存在的問題，特別是使用eef801.3csma/cd訪問方法的lan ，這個(gè)問題表現(xiàn)得更為突出。在這種lan 環(huán)境下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，以減少網(wǎng)絡(luò)上的用戶數(shù)和通信量，可以用網(wǎng)橋隔離分段間的流量。在用網(wǎng)橋劃分網(wǎng)段時(shí)，一是減少每個(gè)lan 段上的通信量 ;二是要確保網(wǎng)段間的通信量小于每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)部的通信量。3.路由器路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層。路由器是在網(wǎng)絡(luò)層提供多個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)間連接服務(wù)的一種存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用路由器連接的網(wǎng)絡(luò)可以使用在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議完全不同的網(wǎng)絡(luò)互連中。路由器提供的服務(wù)比網(wǎng)橋更為完善。 路由器可根據(jù)傳輸費(fèi)用、轉(zhuǎn)接時(shí)延、 網(wǎng)絡(luò)擁塞或

5、信源和終點(diǎn)間的距離來選擇最佳路徑。路由器的服務(wù)通常要由端用戶設(shè)備提出明確地請(qǐng)求，它處理的僅僅是由用戶端設(shè)備要求尋址的報(bào)文。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，它通常作為局城網(wǎng)與廣城網(wǎng)連接的主要設(shè)備。路由器可以分為單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器。其中，單協(xié)議路由器用于相同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連， 而多協(xié)議路由器則可以支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。路由器的互連能力很強(qiáng)，可以進(jìn)行復(fù)雜的路由選擇運(yùn)算。4. 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是互連網(wǎng)絡(luò)中工作在osi 傳輸層上的設(shè)施。之所以稱為設(shè)施，是因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)不一定是一臺(tái)設(shè)備， 有可能在一臺(tái)主機(jī)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)功能的一個(gè)軟件，多數(shù)網(wǎng)關(guān)是用來互連網(wǎng)絡(luò)的專用系統(tǒng).所以市場(chǎng)上從未有過出售網(wǎng)關(guān)的廣告或公司。因此.在這種意義上，網(wǎng)關(guān)

6、是一種概念，或一種功能抽象。網(wǎng)關(guān)提供的從傳輸層到應(yīng)用層轉(zhuǎn)換服務(wù)是全方位的，實(shí)現(xiàn)起來也是非常復(fù)雜的，工作效率也很難提高，一般網(wǎng)關(guān)只提供有限的幾種協(xié)議轉(zhuǎn)換。比如ibm 的 sna 與 internet 的 tcp/1p互連是就需要網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換;netware 操作系統(tǒng)與 unxi 操作系統(tǒng)互操作時(shí)就需要應(yīng)用系統(tǒng)轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān) ;internet 上用簡單郵件傳輸協(xié)議smtp 進(jìn)行傳輸電子郵件，如何與軟件的exchange進(jìn)行互通時(shí)，也需要電子郵件網(wǎng)關(guān);oracel 數(shù)據(jù)與 sybase數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換時(shí)需要數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)是一種復(fù)雜性的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，利用它可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)具有不同風(fēng)格協(xié)議且在物理上也相互獨(dú)立

7、的網(wǎng)絡(luò)互連，網(wǎng)關(guān)具有對(duì)不兼容的高層協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換的能力.為了實(shí)現(xiàn)異構(gòu)設(shè)備之間的通信 .網(wǎng)關(guān)需要對(duì)不同的鏈路層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行翻譯和轉(zhuǎn)換。一、集線器集線器作為網(wǎng)絡(luò)中介設(shè)備,其功能只是分配頻寬,本身并不具有翻譯數(shù)包的功能。一般來說，集線器可以分為以下幾種：（1）被動(dòng)式集線器：本身不對(duì)任何信號(hào)進(jìn)行處理。只是將不同網(wǎng)段的信號(hào)集中起來,所有連接的設(shè)備可能看到通過集線器的所有信號(hào)數(shù)據(jù)包。使用被動(dòng)式集線器的網(wǎng)絡(luò)，由于受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)衰減的影響，其距離一般不會(huì)太長。（2）主動(dòng)式集線器：種集線器本身含有對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的電子部件,即所說的 信號(hào)再生。信號(hào)再生功能可以大大改善網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)能

8、力，加大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，使網(wǎng)絡(luò)更加健壯。因此，可以說主動(dòng)式集線器在某種程度上具備了中繼器 的功能 ,又被稱為 多口中繼器 。（3）智能集線器：智能集線器是主動(dòng)式集線器的增強(qiáng)。它具有網(wǎng)絡(luò)管理功能,許多集線器已經(jīng)支持網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議,這使得集線器可以發(fā)送數(shù)據(jù)包到網(wǎng)絡(luò)主控臺(tái)。而網(wǎng)絡(luò)主控臺(tái)也可以控制集線器。（4）交換式集線器：交換式集線器內(nèi)部包含一個(gè)能夠在口與口之間傳送數(shù)據(jù)的電路。這樣，交換式集線器可以只把網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換到與目的計(jì)算機(jī)相連的端口，而不必把數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送到所有的端口。這一點(diǎn)有點(diǎn)類似于交換機(jī)。集線器的英文縮寫為“hub ” ，最常用的hub 為以太網(wǎng)hub 。二、橋接器 (網(wǎng)橋 ) 位于同一網(wǎng)段上

9、的計(jì)算機(jī)設(shè)備可以直接相互通信，而位于不同網(wǎng)段上的設(shè)備則不能直接通信， 它們之間的通信需要一種將不同網(wǎng)段連接在一起的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，路由器和橋接器 （網(wǎng)橋）都可以完成這樣的工作，但是它們之間又有區(qū)別。只要兩網(wǎng)段使用相同的高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,就可以用橋接器(網(wǎng)橋 )連接起來。當(dāng)同一網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)通信時(shí)網(wǎng)橋不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到另外的網(wǎng)段,從而避免了網(wǎng)絡(luò)信息的擁擠和堵塞。只有在不同網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)通信時(shí)才會(huì)通過網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到另一網(wǎng)段大部分網(wǎng)橋僅連接兩個(gè)網(wǎng)段，多個(gè)網(wǎng)橋會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中形成網(wǎng)橋環(huán)流 ,因此必須確保在連接一個(gè)網(wǎng)段到另一個(gè)網(wǎng)段間僅有一條通路。若有兩個(gè)通路,則目的計(jì)算機(jī)設(shè)備會(huì)收到兩份信息,造成分組會(huì)無法識(shí)別。如果連接了兩個(gè)或是更

10、多的網(wǎng)段時(shí),網(wǎng)橋會(huì)向所有網(wǎng)段發(fā)送分組，容易造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞。目前有兩種控制網(wǎng)橋功能的技術(shù)：1. 生成樹技術(shù)：要求由根網(wǎng)橋帶有若干子網(wǎng)橋。首先判斷在那一個(gè)子網(wǎng)橋上，然后再發(fā)送信息包。2. 源路由橋接技術(shù)：網(wǎng)橋間互連,由發(fā)送節(jié)點(diǎn)來決定最佳發(fā)送路徑。三、路由器路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)， 以使它們能夠相互通信，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。一般來說，路由器是針對(duì)第三層協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)，即針對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如ip，ipx/spx等） ，它一般要求進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的雙方使用相同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。路由器有兩大典型功能，即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、背

11、板轉(zhuǎn)發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等，一般由特定的硬件來完成；控制功能一般用軟件來實(shí)現(xiàn)，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。多少年來，路由器的發(fā)展有起有伏。90 年代中期，傳統(tǒng)路由器成為制約因特網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。 atm 交換機(jī)取而代之，成為ip 骨干網(wǎng)的核心，路由器變成了配角。進(jìn)入90 年代末期， internet 規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，流量每半年翻一番，atm 網(wǎng)又成為瓶頸，路由器東山再起，gbps 路由交換機(jī)在1997 年面世后，人們又開始以gbps 路由交換機(jī)取代atm 交換機(jī)，架構(gòu)以路由器為核心的骨干網(wǎng)?？偟膩碚f，路由器的發(fā)展經(jīng)歷了五代：（1）第一代路由器的雛形就是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)插接多塊網(wǎng)

12、卡實(shí)現(xiàn)的，多個(gè)網(wǎng)卡共用一個(gè)處理器 cpu ，通過內(nèi)部總線互聯(lián)，cpu 負(fù)責(zé)了幾乎全部的路由計(jì)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)指令，同時(shí)還要負(fù)責(zé)整臺(tái)機(jī)器的設(shè)備管理工作。這種集中轉(zhuǎn)發(fā)、 軟件處理的模式，再加上共享總線的結(jié)構(gòu)，使得路由器的整體性能非常低。（2）第二代路由器將原來數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與路由計(jì)算分置于兩個(gè)處理器上，主處理器完成路由計(jì)算，從處理器完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。同時(shí)除了系統(tǒng)內(nèi)存，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡上布置了cache結(jié)構(gòu)，少數(shù)常用的路由信息保留在業(yè)務(wù)接口卡上，這樣大多數(shù)報(bào)文就可以直接通過業(yè)務(wù)板cache 的路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，以減少對(duì)總線和cpu 的需求。（3）第三代路由器在第二代的基礎(chǔ)上在接口卡上面采用了asic 技術(shù)，提高數(shù)據(jù)

13、的轉(zhuǎn)發(fā)速度。但由于仍然沿用的是總線結(jié)構(gòu)，所以依然受到總線速度的限制。（4）第四代路由器的重大進(jìn)步是采用了交換網(wǎng)板代替了原來的總線結(jié)構(gòu)，一改原先總線瓶頸，交換網(wǎng)板采用crossbar或共享緩存技術(shù)，加上asic 芯片的高速轉(zhuǎn)發(fā)，可達(dá)到吉比特級(jí)的交換容量。后來出現(xiàn)的4.5 代路由器采用網(wǎng)絡(luò)處理器代替asic 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，這樣的好處在于網(wǎng)絡(luò)處理器可以很好地適應(yīng)新的業(yè)務(wù)，但由于其結(jié)構(gòu)限制，不能支持ipv6 和嚴(yán)格的qos。（5）隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，以及寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)、多樣化的多媒體業(yè)務(wù)的開展，互聯(lián)網(wǎng)逐漸暴露了ip 地址不足、 qos 質(zhì)量無法保障、對(duì)新協(xié)議的適應(yīng)能力差以及安全可靠性不高等缺點(diǎn)

14、，于是涌現(xiàn)了許多新技術(shù)，例如ipv6、ipqos 、mpls 、流量工程等，新的業(yè)務(wù)需求和技術(shù)進(jìn)步，帶來了路由器軟硬件體系的又一次飛躍，由此誕生了第五代路由器，它不僅繼承了以前路由器的優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是具有硬件支持ipv6 、qos 等特性。四、交換機(jī)交換機(jī)是目前較為流行的名詞，大凡初涉網(wǎng)絡(luò)都會(huì)聽到它傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸因此建立一個(gè)易于配置的基于交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是非常必要的。傳統(tǒng)的交換機(jī)工作于網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層，它是一種基于地址識(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)備可以有效的隔離廣播風(fēng)暴避免共享沖突 提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，同傳統(tǒng)的集線器相比教，交換機(jī)擁有一條帶寬很高

15、的背部總線和內(nèi)部交換距陣交換機(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（端口號(hào)）以確定目的的掛接在哪個(gè)端口上， 通過內(nèi)部交換距陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的若不存在則廣播到所有的端口， 每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，再無須同其他設(shè)備竟?fàn)幨褂?。除了通常的功能外，交換機(jī)還采用了trunking ( 鏈路聚集）和（虛擬局域網(wǎng)技術(shù)） 。trunking( 鏈路聚集）技術(shù)可以在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及原有布線的條件下，將交換機(jī)的多個(gè)低帶寬交換端口捆綁成一條高帶寬鏈路，通過幾個(gè)端口進(jìn)行鏈路負(fù)載平衡，避免鏈路出現(xiàn)擁塞

16、現(xiàn)象。在公司的網(wǎng)絡(luò)骨干部分的一部分設(shè)備可以使用此技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)流量比較大，但是實(shí)際情況不允許使用光纜的情況下，使用trunking可以解決數(shù)據(jù)傳輸中的瓶頸問題。虛擬局域網(wǎng)新技術(shù)： 通過交換機(jī)建立多個(gè)虛擬工作組，實(shí)現(xiàn)真正意義的用戶于物理位置無關(guān)。交換機(jī)的幾個(gè)主要性能指標(biāo)：（1）吞吐率：是在不丟失楨時(shí)能達(dá)到的最大速率。（2）延遲時(shí)間：即處理以太包的時(shí)間，從收到最后一位到發(fā)出最早一位的時(shí)間。（3）丟失率：負(fù)載下交換機(jī)丟失包的比率，雖然數(shù)據(jù)包具有丟失重發(fā)的特性，但是大量的數(shù)據(jù)包的丟失也降低了網(wǎng)絡(luò)的利用率。（4）非法楨測(cè)試：交換機(jī)采用了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，因此當(dāng)端口收到楨以后會(huì)自動(dòng)進(jìn)行，如果有錯(cuò)誤，它會(huì)自動(dòng)丟棄不

17、發(fā)送，可以從端口輸入錯(cuò)誤包，則從其他的端口不會(huì)看到這些楨。（5）阻塞測(cè)驗(yàn)：如果交換機(jī)同時(shí)向兩端口發(fā)送數(shù)據(jù)包，有一端口阻塞另一端口不阻塞，則在另一端口應(yīng)能收到數(shù)據(jù)包。交換網(wǎng)絡(luò)提供了更高的傳輸帶寬，第二層交換技術(shù)已經(jīng)基本完善。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的深入，用戶已經(jīng)不再滿足于交換機(jī)的基本功能，即將輸入輸出端口連接起來而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流的轉(zhuǎn)發(fā)。用戶除了要求交換機(jī)具備交換、認(rèn)證、報(bào)文過濾功能外，更希望交換機(jī)具有路由處理功能，因此三層乃至多層交換機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，三層（多層）交換機(jī)將得到快速普及，而且必將在一定程度上取代路由器的位置，因?yàn)槿龑?（多層） 交換機(jī)可以操作在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的第三層，是一種路由理解設(shè)備并可起到

18、路由決定的作用，同時(shí)它的速度又比路由器要快的多。五、中繼器中繼器是為了解決電纜長度問題而用的它可以將傳送信號(hào)放大，從而使它在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)母h(yuǎn)先進(jìn)的中繼器通過放大和再生信號(hào)可以擴(kuò)展介質(zhì)的傳輸距離。六、網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言,甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運(yùn)行在osi 7 層協(xié)議的頂層 應(yīng)用層。常見的網(wǎng)關(guān)有以下幾種：（ 1）ibm 主機(jī)網(wǎng)關(guān)： 把 lan 上工作站與ibm 主機(jī)系統(tǒng)連接起來。最早的網(wǎng)關(guān)模擬ibm主機(jī)的 320 終端，使lan 的工作站成為主機(jī)的終端。復(fù)雜一點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)允許pc 機(jī)與主機(jī)之間傳輸文件， 或者以客戶機(jī)/服務(wù)器運(yùn)行模式，允許 pc 機(jī)訪問主機(jī)的數(shù)據(jù)庫。ibm 的 appn協(xié)議提供了同層聯(lián)網(wǎng)