網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之關(guān)于HUB、SWITCH、ROUTER

1、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)z關(guān)于hub、switch、router網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)z關(guān)于hub、switcik router一、前言屆機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)互連連接而成。如果幾個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)只是在物理上連接在一起，它們之間并不能進(jìn)行通信，那幺這種“互連”并沒(méi)有 什幺實(shí)際意義。因此通常在談到“互連”時(shí)，就已經(jīng)暗示這些相互連接的計(jì)算機(jī) 是可以進(jìn)行通信的，也就是說(shuō)，從功能上和邏輯上看，這些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)c經(jīng)組成了 一個(gè)大 型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，或稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng)。將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些屮間設(shè)備（或屮間系統(tǒng)），i so的術(shù)語(yǔ)稱(chēng)z 為小繼（relay）系統(tǒng)。根據(jù)屮繼系統(tǒng)所在的層次，可以有以下五種中繼系

2、統(tǒng)：1. 物理層（即常說(shuō)的第一層、層l1）中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)發(fā)器（repealer）。2. 數(shù)據(jù)鏈路層（即第二層，層l2）,即網(wǎng)橋或橋接器（bridge） o3. 網(wǎng)絡(luò)層（第三層，層l3）中繼系統(tǒng)，即路由器（router）。4網(wǎng)橋和路由器的混合物橋路器（brouter）兼有網(wǎng)橋和路由器的功能。5.在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)（gateway）當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，一般不稱(chēng)z為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò) 人了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。高層網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜，冃前使用得較少。因此一般 討論網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)都是指用交換機(jī)和路由器進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。本文主耍闡述交換機(jī)和 路由器及英區(qū)別。二、交換機(jī)和路由器“交換

3、”是今天網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)頻率最高的一個(gè)詞，從橋接到路由到atm直至 電話(huà)系統(tǒng)，無(wú)論何種場(chǎng)合都可將其套用，搞不清到底什幺才是真正的交換。英實(shí)交 換一詞最早出現(xiàn)于電話(huà)系統(tǒng)，特指實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同電話(huà)機(jī)z間話(huà)音信號(hào)的交換，完 成該工作的設(shè)備就是電話(huà)交換機(jī)。所以從本意上來(lái)講，交換只是一種技術(shù)概念，即 完成信號(hào)由設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，只要是和符合該定義的所有設(shè)備都可 被稱(chēng)為交換設(shè)備。由此可見(jiàn)，“交換”是一個(gè)涵義廣泛的詞語(yǔ)，當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù) 據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時(shí)，實(shí)際指的是一個(gè)橋接設(shè)備；而當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 第三層的設(shè)備時(shí)，又指的是一個(gè)路rti設(shè)備。我們經(jīng)常說(shuō)到的以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是一個(gè)基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第

4、二層網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備，它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另一個(gè)任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、低開(kāi)銷(xiāo)的通 路。由此可見(jiàn)，交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個(gè)交換矩陣，為任意兩端口間的通信 提供通路，或是一個(gè)快速交換總線，以使止【任意端門(mén)接收的數(shù)據(jù)幀從其它端口送 出。在 實(shí)際設(shè)備中，交換矩陣的功能往往由專(zhuān)門(mén)的芯片（asic）完成。另 外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)思想上有一個(gè)重要的假設(shè)，即交換核心的速度非常之快， 以致通常的人流量數(shù)據(jù)不會(huì)使其產(chǎn)生擁塞，換句話(huà)說(shuō)，交換的能力相對(duì)于所傳信 息量而無(wú)窮人（與此相反，atm交換機(jī)在設(shè)計(jì)上的思路是，認(rèn)為交換的能力相對(duì) 所傳信息量而言有限）。雖然以太網(wǎng)第二層交換機(jī)是基于多端口網(wǎng)橋發(fā)展而來(lái)，但畢竟交

5、換有其更豐富的特性，使z不但是獲得更多帶寬的最好途徑，而且還使網(wǎng)絡(luò)更易管理。而路由器是os i協(xié)議模型的網(wǎng)絡(luò)層中的分組交換設(shè)備（或網(wǎng)絡(luò)層中繼設(shè) 備），路由器的基本功能是把數(shù)據(jù)（i p報(bào)文）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò)，包括：1. i p數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報(bào)的尋徑和傳送；2. 子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴；3. 維護(hù)路由表，并與莫它路由器交換路由信息，這是ip報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。4. i p數(shù)據(jù)報(bào)的差錯(cuò)處理及簡(jiǎn)單的擁塞控制；5. 實(shí)現(xiàn)對(duì)i p數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)濾和記帳。對(duì)于不同地規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，路由器的作用的側(cè)重點(diǎn)有所不同。在主干網(wǎng)上，路由器的主要作用是路rti選擇。主干網(wǎng)上的路由器，必須知道到 達(dá)所有下層網(wǎng)絡(luò)的路徑。這需要

6、維護(hù)龐大的路由表，并對(duì)連接狀態(tài)的變化作出盡可 能迅速的反應(yīng)。路由器的故障將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的信息傳輸問(wèn)題。在地區(qū)網(wǎng)中，路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路rti選擇，即連接下層各個(gè)基層 網(wǎng)絡(luò)單位一一園區(qū)網(wǎng)，同時(shí)負(fù)責(zé)下層網(wǎng)絡(luò)z間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在園區(qū)網(wǎng)內(nèi)部，路由器的主要作用是分隔子網(wǎng)。早期的互連網(wǎng)基層單位是局 域網(wǎng)（lan）,其中所有主機(jī)處于同一 邏輯網(wǎng)絡(luò)中。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大， 局域網(wǎng)演變成以高速主干和路由器連接的多個(gè)了網(wǎng)所組成的園區(qū)網(wǎng)。在其中，各 個(gè)子網(wǎng)在邏輯上獨(dú)立，而路由器就是唯一能夠分隔它們的設(shè)備，它負(fù)責(zé)子網(wǎng)間的報(bào) 文轉(zhuǎn)發(fā)和廣播隔離，在邊界上的路由器則負(fù)責(zé)與上層網(wǎng)絡(luò)的連接。三、第二層交換機(jī)和路由器的

7、區(qū)別傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來(lái)，屬于os i第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù) mac地址尋址，通過(guò)站表選擇路由，站表的建立和維護(hù)由交換機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。路由 器屬-tos i第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，它根據(jù)i p地址進(jìn) 行尋址，通過(guò)路由表路由 協(xié)議產(chǎn)生。交換機(jī)最大的好處是快速，由于交換機(jī)只須識(shí)別幀屮mac地址，直接 根據(jù)mac地址產(chǎn)牛選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡(jiǎn)單，便于as i c實(shí)現(xiàn)，因此傳發(fā)速度 極高。但交換機(jī)的t作機(jī)制也帶來(lái)一些問(wèn)題。1冋路：根據(jù)交換機(jī)地址學(xué)習(xí)和站表建立算法，交換機(jī)之間不允許存在冋路。 一旦存在冋路，必須啟動(dòng)牛成樹(shù)算法，阻塞掉產(chǎn)牛冋路的端口。而路由器的路出協(xié) 議沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，路由器之間可以有多條通

8、路來(lái)平衡負(fù)載，提高可靠性。2. 負(fù)載集中：交換機(jī)之間只能有一條通路，使得信息集中在一條通信鏈路上， 不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，以平衡負(fù)載。而路曲器的路由協(xié)議算法可以避免這一點(diǎn)，os p f路由|辦議算法不但能產(chǎn)牛多條路由，而且能為不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的 最佳路由。3. 廣播控制：交換機(jī)只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)就 是一個(gè)大的廣播域，廣播報(bào)文散到整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域，廣 播報(bào)文不能通過(guò)路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。4. 子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識(shí)別mac地址。mac地址是物理地址，而且采 用平坦的地址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)mac地址來(lái)劃分了網(wǎng)。而路由器識(shí)別ip地 址，i p地

9、址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配，是邏輯地址且i p地址具有層次結(jié)構(gòu)，被劃分 成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)，可以非常方便地用于劃分了網(wǎng)，路由器的主要功能就是用于連 接不同的網(wǎng)絡(luò)。5. 保密問(wèn)題：雖說(shuō)交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源mac地址、目的mac地址和其 它幀中內(nèi)容對(duì)幀實(shí)施過(guò)濾，但路由器根據(jù)報(bào)文的源i p地址、目的i p地址、t c p端口地址等內(nèi)容對(duì)報(bào)文實(shí)施過(guò)濾，更加直觀方便。6. 介質(zhì)相關(guān)：交換機(jī)作為橋接設(shè)備也能完成不同鏈路層和物理層z間的轉(zhuǎn) 換，但這種轉(zhuǎn)換過(guò)程比較復(fù)雜，不適合as i c實(shí)現(xiàn)，勢(shì)必降低交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速 度。因 此目前交換機(jī)主耍完成和同或相似物理介質(zhì)和鏈路協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連，而不 會(huì)用來(lái)在物理介質(zhì)和鏈路層協(xié)議

10、相差甚元的網(wǎng)絡(luò)z間進(jìn)行互連。而路由器則不同， 它主耍用 于不同網(wǎng)絡(luò)之間互連，因此能連接不同物理介質(zhì)、鏈路層i辦議和網(wǎng)絡(luò)層 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。路rti器在功能上雖然占據(jù)了優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格昂貴，報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度低。近幾年，交換機(jī)為提高性能做了許多改進(jìn)，其中最突出的改進(jìn)是虛擬網(wǎng)絡(luò)和三 層交換。劃分子網(wǎng)可以縮小廣播域，減少?gòu)V播風(fēng)暴對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。路由器每一接口連 接一個(gè)子網(wǎng)，廣播報(bào)文不能經(jīng)過(guò)路rti器廣播出去，連接在路rti器不同接口的子網(wǎng)屬 于不同子網(wǎng)，子網(wǎng)范用由路由器物理劃分。對(duì)交換機(jī)而言，每一個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè) 網(wǎng)段，由于子網(wǎng)由若干網(wǎng)段構(gòu)成，通過(guò)對(duì)交換機(jī)端口的組合，可以邏輯劃分子網(wǎng)。 廣播報(bào)文只能在子網(wǎng)內(nèi)廣播，不能

11、擴(kuò)散到別的子網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)合理劃分邏輯子網(wǎng)， 達(dá)到控制廣播的目的。由于邏輯了網(wǎng)由交換機(jī)端口任意組合，沒(méi)有物理上的相關(guān) 性，因此稱(chēng) 為虛擬子網(wǎng)，或叫虛擬網(wǎng)。虛擬網(wǎng)技術(shù)不用路由器就解決了廣播報(bào)文 的隔離問(wèn)題，且虛擬網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)段與其物理位置無(wú)關(guān)，即相鄰網(wǎng)段可以屬于不同虛擬 網(wǎng)，而相隔英遠(yuǎn) 的兩個(gè)網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔共遠(yuǎn)的兩個(gè)網(wǎng)段可能屬 于同一個(gè)虛擬網(wǎng)。不同虛擬網(wǎng)內(nèi)的終端z間不能相互通信，增強(qiáng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的 訪問(wèn)控制。交換機(jī)和路由器是性能和功能的孑盾體，交換機(jī)交換速度快，但控制功能弱， 路山器控制性能強(qiáng)，但報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個(gè)孑盾的最新技術(shù)是三層交換，既 有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，乂有路由器良

12、好的控制功能。四、第三層交換機(jī)和路由器的區(qū)別在第三層交換技術(shù)出現(xiàn)之前，幾乎沒(méi)有必要將路rti功能器件和路由器區(qū)別開(kāi) 來(lái)，他們完全是相同的：提供路由功能止在路由器的工作，然而，現(xiàn)在第三層交換 機(jī)完全能夠執(zhí)行傳統(tǒng)路由器的大多數(shù)功能。作為網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備，第三層交換機(jī)貝 有以下特征：1. 轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流；2. 完全交換功能；3. 可以完成特殊服務(wù)，如報(bào)文過(guò)濾或認(rèn)證；4. 執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理。第三層交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器相比有如下優(yōu)點(diǎn)：1 子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配：傳統(tǒng)路由器每個(gè)接口連接一個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)通 過(guò)路由器進(jìn)行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗啤６龑咏粨Q機(jī)則不同，它可以把多 個(gè) 端口定義成一

13、個(gè)虛擬網(wǎng)，把多個(gè)端口組成的虛擬網(wǎng)作為虛擬網(wǎng)接口，該虛擬網(wǎng) 內(nèi)信息可通過(guò)組成虛擬網(wǎng)的端口送給三層交換機(jī)，由于端口數(shù)可任意指定，了網(wǎng)間 傳輸帶寬沒(méi)有限制。2. 合理配置信息資源：出于訪問(wèn)子網(wǎng)內(nèi)資源速率和訪問(wèn)全局網(wǎng)屮資源速率沒(méi)冇區(qū)別，子網(wǎng)設(shè)置單獨(dú)服務(wù)器的意義不大，通過(guò)在全局網(wǎng)屮設(shè)置服務(wù)器群不僅節(jié)省費(fèi) 用，更可以合理酉己置信息、資源。3. 降低成本：通貫角網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)用交換機(jī)構(gòu)成子網(wǎng)，用路由器進(jìn)行子網(wǎng)間互連。 1=1前采用三層交換機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，既可以進(jìn)行任意虛擬子網(wǎng)劃分，又可以通過(guò)交 換機(jī)三層路由功能完成子網(wǎng)間通信，為此節(jié)省了價(jià)格昂貴的路由器。4. 交換機(jī)之間連接靈活：作為交換機(jī)，它們之間不允許存在回路

14、，作為路由 器，又可有多條通路來(lái)提高可靠性、平衡負(fù)載。三層交換機(jī)用生成樹(shù)算法阻塞造成 冋路的端口，但進(jìn)行路由選擇時(shí)，依然把阻塞掉的通路作為可選路徑參m路由選 擇。五、結(jié)論綜上所述，交換機(jī)一般用于lan-wan的連接，交換機(jī)歸于網(wǎng)橋，是數(shù) 據(jù)鏈路層的設(shè)備，有些交換機(jī)也可實(shí)現(xiàn)第三層的交換。路由器用于wan-wan 之間的連接，可以解決異性網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡(luò)層。他們只是從一條 線路上接受輸入分組，然后向另一條線路轉(zhuǎn)發(fā)。這兩條線路可能分屬于不同的網(wǎng) 絡(luò)，并采用不同協(xié)議。相比較而言，路由器的功能較交換機(jī)要強(qiáng)人，但速度相對(duì) 也慢，價(jià)格昂貴，第三層交換機(jī)既有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，又有路市器良好的

15、 控制功能，因此得以廣播應(yīng)用。*關(guān)于交換機(jī)和hub各個(gè)端口都有專(zhuān)用的帶寬，只在各個(gè)網(wǎng)段內(nèi)共亨帶寬，網(wǎng)段之間采用交換技術(shù)，從 而減少?zèng)_突，提高通信效率，因此乂稱(chēng)為端ii交換機(jī)。這句何解，是不是八臺(tái)機(jī) 器共亨1m帶寬就變成了每臺(tái)機(jī)器分八分之一帶寬即256k帶寬，還有它把每個(gè)端 口所連接的網(wǎng)站分割為獨(dú)立的law每個(gè)lan成為一個(gè)獨(dú)立的沖突域。這句是不是 說(shuō)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)鏈路層形成互不干擾的兒個(gè)子網(wǎng)，可是帶寬不變啊，每個(gè)還是八分z 一啊 區(qū)別1、從osi體系結(jié)構(gòu)來(lái)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。也就意味著集線器只是對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸起到同步、 放大和整形的作用，

16、對(duì)數(shù)據(jù)傳輸中的短幀、碎片等無(wú)法進(jìn)行有效的處理，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(duì)數(shù)據(jù)的傳輸做到同步、放大和 整形，而且可以過(guò)濾短幀、碎片等。2、從工作方式來(lái)看，集線器是一種廣播模式，也就是說(shuō)集線器的某個(gè)端口工作的 時(shí)候，其它所有端口都能夠收聽(tīng)到信息，容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)網(wǎng)絡(luò)性 能會(huì)受到很人的影響，那幺用什幺方法去避免這種現(xiàn)象呢？交換機(jī)就能夠起到這 種作用！當(dāng)交換機(jī)工作的時(shí)候，只有發(fā)出請(qǐng)求的端口和忖的端口之間相互響應(yīng)而不 影響其它端口，因此交換機(jī)就能夠隔離沖突域和有效的抑制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。3、從帶寬來(lái)看，集線器不管有多少個(gè)端口，所有端口都是共享一條帶寬，在同一 時(shí)刻

17、只能有二個(gè)端口傳送數(shù)據(jù)，其它端口只能等待，同時(shí)集線器只能工作在半雙工 模式下；而對(duì)于交換機(jī)而言，每個(gè)端口都有一條獨(dú)占的帶寬，當(dāng)二個(gè)端口工作時(shí) 并不影響其它端口的工作，同時(shí)交換機(jī)不但可以工作在半雙工模式下而目可以工作在全雙工模式下。什幺叫全雙工？能夠在發(fā)送站點(diǎn)和接收站點(diǎn)之間同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。第十四章網(wǎng)絡(luò)連結(jié)14. 1簡(jiǎn)介基本上局域網(wǎng)絡(luò)可以提供很有效率的資源共享，在局域網(wǎng)絡(luò)上的工作站彼此 之間可以互傳檔案，互相使用各種硬設(shè)備及軟件程序包等等。然而有時(shí)候工作站可 能需耍用到英它局域網(wǎng)絡(luò)上的資源，例如各機(jī)關(guān)學(xué)校有各口的局域網(wǎng)絡(luò)而r連接不 同的計(jì)算機(jī)，則學(xué)生或老師便有可能因?yàn)椴煌墓ぷ餍枨蠖褂盟５?/p>

18、計(jì)算機(jī)。 此時(shí)就應(yīng)該考慮將若干個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來(lái)成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以提供更快速、更便宜, 以及更容易使用的環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)的連結(jié)方法可簡(jiǎn)單的歸納為四種：1. 直接連結(jié)。即將二個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)直接連結(jié)起來(lái)，如圖14-1所示。圖14-1局域網(wǎng)絡(luò)直接相連2. 與廣域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)。即局域網(wǎng)絡(luò)和廣域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來(lái)成為廣域網(wǎng)絡(luò)的一部分，任 何原先即連上廣域網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)皆有機(jī)會(huì)和局域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，如圖14-2所示。圖14-2局域網(wǎng)絡(luò)和廣域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)3. 透過(guò)廣域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)。兩個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)分別連上廣域網(wǎng)絡(luò)，然后透過(guò)廣域網(wǎng)絡(luò)來(lái)互 相聯(lián)機(jī)。此時(shí)僅將廣域網(wǎng)絡(luò)視為中間路線的傳輸媒介，如圖14-3所示。圖14-3局域網(wǎng)絡(luò)透過(guò)廣域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)4. 連結(jié)成

19、階層式架構(gòu)。即局域網(wǎng)絡(luò)先和大都會(huì)網(wǎng)絡(luò)(metropolitan area network, man)連結(jié),然后大都會(huì)網(wǎng)絡(luò)再和廣域網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，形成階層式 (hierarchical)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖14-4所示。圖14-4階層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖14-1、14-2、14-3中僅以黑盒子代表網(wǎng)絡(luò)連結(jié)設(shè)備，并沒(méi)有特別注明其名 稱(chēng)。這是因?yàn)槠浣巧瓦B結(jié)網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)連結(jié)網(wǎng)絡(luò)的特性，可以將黑盒子 的角色定位為四種(見(jiàn)表14-1):訊號(hào)增益器(repeater) 0訊號(hào)增益器用來(lái)相連結(jié)的二個(gè)完全一樣的網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)際規(guī)模。訊號(hào)增益器只負(fù)責(zé)將收到的訊號(hào)轉(zhuǎn)送到其它端ii,并未處理訊框，因 此屬于實(shí)體曾連結(jié)設(shè)備。

20、例如二個(gè)ethernet可以用訊號(hào)增益器連結(jié)形成一個(gè)較大 的 etherneto集線器(hub)o集線器用來(lái)連結(jié)媒介擷取層通訊協(xié)議完金相同的工作站或網(wǎng)絡(luò)。例 如ethernet hub, token-ring hub。集線器負(fù)責(zé)將收到的訊框無(wú)條件的轉(zhuǎn)送到it 它埠上，并不根據(jù)訊框內(nèi)容處理訊框，屬于實(shí)體曾連結(jié)設(shè)備。橋接器(bridge) o橋接器連結(jié)媒介擷取層通訊協(xié)議相同或不相同z網(wǎng)絡(luò)。例如 ethcrnet/wireless lan橋接器。橋接器根據(jù)訊框中的第二層地址(mac address)來(lái)進(jìn)行訊框轉(zhuǎn)送的工作。橋接器屬于鏈接層連接設(shè)備。第二層交換器(layer-2 switch) o第二層

21、交換器通常用來(lái)連結(jié)媒介擷取層通訊 協(xié)議相同的工作站(或網(wǎng)絡(luò))。例如ethernet交換器(ethernet switches)或 fddi交換器(fddi switches) o第二層交換器根據(jù)訊框中的第二層地址(mac address)來(lái)進(jìn)行訊框交換傳送的工作。屬于鏈接層連接設(shè)備。路徑器(router) o路徑器用來(lái)連結(jié)網(wǎng)絡(luò)層通訊協(xié)議相同z網(wǎng)絡(luò)或工作站。例如ip 路徑器(ip router)或ipx路徑器(ipx router) o路徑器根據(jù)訊框中的網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)址來(lái)進(jìn)行封包轉(zhuǎn)送的工作，因此屬于網(wǎng)絡(luò)層連接設(shè)備。第三層交換器(layer-3 switch) o第三層交換器用來(lái)連結(jié)網(wǎng)絡(luò)層通訊協(xié)議相同

22、之 網(wǎng)絡(luò)或丁作站。第三層交換器根據(jù)訊框中的網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)址(如ip網(wǎng)址)來(lái)進(jìn)行封包 交換的工作，因此也屬于網(wǎng)絡(luò)層連接設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)(gateway)。網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)用來(lái)連結(jié)特性完全不相同的網(wǎng)絡(luò)。連結(jié)設(shè)備 訊號(hào)增益器 集線器 橋接器 第二層交換器 路徑器 第三層交換器 網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)實(shí)休層鏈接層網(wǎng)絡(luò)層英它上層表14-1網(wǎng)絡(luò)連結(jié)設(shè)備分類(lèi)規(guī)則相同相同相同相同相同相同不相同相同/不相同相同相同不相同相同相同和同不相同相同/不相同相同相同不相同相同/不相同相同相同不相同札i同/不和同相同/不和同相同/不和同 網(wǎng)絡(luò)連結(jié)設(shè)備的功能如表14-2所示，英屮假設(shè)冇n個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)用某種連結(jié)設(shè)備 相連。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)表示這n個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)和連

23、后形成兒個(gè)網(wǎng)絡(luò)。例如使用訊號(hào)增 益器相連則結(jié)果將形成一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橛嵦?hào)增益器只是將網(wǎng)絡(luò)上的訊號(hào)放大 并無(wú)處理訊框的能力。集線器也只是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送訊框，但不過(guò)濾訊框，因此使用集 線器相連的結(jié)杲也是形成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。橋接器、交換器、路徑器、網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)都 有過(guò)濾的功能因此局域網(wǎng)絡(luò)相連后 仍然可以獨(dú)立的運(yùn)作，而實(shí)際網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)也就維 持為no邏輯網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)是指以工作站的角度來(lái)看，該連結(jié)網(wǎng)絡(luò)包含幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)。例如 使用訊號(hào)增益器、集線器、橋接器、第二層交換器相連則工作站會(huì)認(rèn)為此連結(jié)網(wǎng)絡(luò) 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)當(dāng)t作站欲傳送訊框給另外一個(gè)t作站時(shí)只要認(rèn)為該冃的地工作站與z相連在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上即可，不必知道其實(shí)際上是連

24、接在哪一個(gè)局域網(wǎng) 絡(luò)上或網(wǎng)絡(luò)的連結(jié)路徑等等。這種方便對(duì)于訊號(hào)增益器與集線器來(lái)說(shuō)是相當(dāng)自然 的，因?yàn)楸緛?lái)就只有一個(gè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于橋接器及第二層交換器連結(jié)網(wǎng)絡(luò)則是相當(dāng) 重要的特 性，因?yàn)閷?shí)際上n個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的網(wǎng)絡(luò)可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體效能而邏輯上 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)則可以提供工作站通訊時(shí)的便利性。對(duì)于路徑器、第三層交換器及網(wǎng)絡(luò) 閘門(mén)來(lái)說(shuō)莫連結(jié)網(wǎng)絡(luò)仍然具有n個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)。這表示當(dāng)工作站欲傳送封包時(shí)必須 知道英目的地工作站是不與英連接在同一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)上，這是比較不方便的地方。 不過(guò)也因?yàn)榇颂匦?，工作站在傳?封包時(shí)也可以選擇路徑，這使得封包可以較有 效率的傳送。表14-2網(wǎng)絡(luò)連結(jié)設(shè)備功能連結(jié)設(shè)備實(shí)際網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)邏輯網(wǎng)絡(luò)個(gè)

25、數(shù)訊號(hào)增益器1 1集線器1 1橋接器n 1第二層交換器n1路徑器n n第三層交換器nn網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)nn14.2訊號(hào)增益器訊號(hào)增益器主要的功能是將完全和同的網(wǎng)絡(luò)段(network segments)連結(jié)起來(lái) 成為一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)，如圖14-5所示。訊號(hào)增益器會(huì)將網(wǎng)絡(luò)上衰減的訊號(hào)恢復(fù)原 來(lái)的強(qiáng)度，然后轉(zhuǎn)送到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段，并沒(méi)有去處理訊框的過(guò)濾問(wèn)題。也就是說(shuō), 訊號(hào)增益器只重復(fù)訊號(hào)而沒(méi)有處理訊框。圖14-5訊號(hào)增益器每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段的長(zhǎng)度是有限制的，血一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以使用訊號(hào)增益器的個(gè)數(shù)也是 有限制的，因此連結(jié)后的網(wǎng)絡(luò)也有規(guī)模上的限制，并不是無(wú)限延伸。例如10base5 ethernet上，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段最長(zhǎng)為5

26、00公尺,使用訊號(hào)增益器延伸網(wǎng)絡(luò)時(shí)仍必須 維持最遠(yuǎn)兩端訊號(hào)來(lái)回傳遞一趟的時(shí)間小于或等于51.2 us的限制。除了必須是完全相同型態(tài)的網(wǎng)絡(luò)段外，通訊協(xié)議也要相同才可以將不同網(wǎng)絡(luò) 段上的t作站連接起來(lái)，包括使用相同的mac通訊協(xié)議(如csma/cd)。除此z外 所有在連結(jié)后網(wǎng)絡(luò)上的工作站不可以有和同的地址，因?yàn)榻?jīng)由訊號(hào)增益器連結(jié)來(lái)的 網(wǎng)絡(luò)被視為是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。14.3橋接器橋接器主要的功能是將實(shí)體層相同或不和同的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來(lái)，使得位于不同網(wǎng) 絡(luò)上的工作站彼此之間可以透過(guò)橋接器互相通訊。不過(guò)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)仍然可以獨(dú)立運(yùn)作, 如圖14-6所示。當(dāng)橋接器出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)收到訊框時(shí)會(huì)檢查英屮的鏈接層1=1的地地址， 如果

27、該地址不在原來(lái)網(wǎng)絡(luò)上則將訊框轉(zhuǎn)送到另外一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，否則便不轉(zhuǎn)送, 即有所謂的訊框過(guò)濾功能(filtering)。橋接器必須同時(shí)屬于連結(jié)的二個(gè)或多個(gè)網(wǎng) 絡(luò)，也就是說(shuō)它有二片或多片網(wǎng)絡(luò)適配卡以便同時(shí)連上這許多網(wǎng)絡(luò)。圖14-6橋接器橋接器也可將使用不同mac通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來(lái),只要網(wǎng)絡(luò)有共同的 llc通訊協(xié)議及上層通訊協(xié)議(否則雖然可聯(lián)機(jī)但無(wú)法相互溝通)；(2)橋接器有 能力解決不同mac通訊協(xié)議間的訊框格式及其它種種差異。例如atm網(wǎng)絡(luò)，ieee 802. 3 csma/cd, ieee 802. 4 token-bus, ieee 802. 5 token-ring, ieee 802

28、. 6 dqdb, ieee 802. 11 wireless lan, ieee 802. 12 100vg anylan,及 fddi 網(wǎng)絡(luò)都 可以經(jīng)由橋接器互相連結(jié)，因?yàn)樗鼈兌季哂泄餐膌lc通訊協(xié)議(ieee 802.2)。圖 14-7 所示為 ieee 802. 3 csma/cd 網(wǎng)絡(luò)與 ieee 802. 11 wireless 無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò) 互連的范例。圖14-7 csma/cd網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)互連范例以橋接器相連的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為橋接網(wǎng)絡(luò)。橋接網(wǎng)絡(luò)上的工作站都不可以有相同的 mac地址，而且地址必須具有相同格式(16-位或48-位)。橋接器則必須知道那一 個(gè)工作站屬于那一個(gè)網(wǎng)絡(luò)以便

29、傳送訊框。這些信息可以由網(wǎng)絡(luò)管理工作站取得或 是由橋接器自己收集網(wǎng)絡(luò)上的訊框后分析整理而得到，即所謂地址學(xué)習(xí) (address learning)行為。前者在制作上較簡(jiǎn)單，不過(guò)每次有工作站移動(dòng)或新加入 時(shí)都必須向管理工作站背記以便更改資料，然后再將最新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)資料傳給橋接器, 在使用上較不方便。后者則完全由橋接器主動(dòng)收集網(wǎng)絡(luò)上的資料，如果工作站連接 有所變動(dòng)，當(dāng)它們傳送訊框時(shí)也會(huì)被橋接器查出其位置而可完成動(dòng)態(tài)修正的t作。網(wǎng)絡(luò)連結(jié)也可以使用多個(gè)橋接器。在這種環(huán)境z下，每個(gè)橋接器必須知道所 有能與它通訊的工作站的位置，而不僅僅是與其直接連結(jié)的網(wǎng)絡(luò)上的工作站。只有 如此才可以在收到一筆訊框時(shí)有能力判

30、斷是要將訊框往另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)送 (forwarding)或是將之刪除(filtering) <>通常利用多個(gè)橋接器連結(jié)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 會(huì)限制為樹(shù)狀(tree),如圖14-8所示。曲于以橋接網(wǎng)絡(luò)屬于一個(gè)廣播網(wǎng)域，相當(dāng)于一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)(subnet),在網(wǎng)絡(luò)上的工作站的ip網(wǎng)址也必須屬于同一個(gè)子 網(wǎng)絡(luò)。例如該子網(wǎng)絡(luò)為140. 114. 76.0 (子網(wǎng)絡(luò)罩為255.255.255.0),則所有此 網(wǎng)絡(luò)上的工作站的ip網(wǎng)址應(yīng)規(guī)劃為140. 114. 76. xx,否則將造成通訊上的問(wèn)題。圖14-8樹(shù)狀橋接網(wǎng)絡(luò)這是因?yàn)樵跇?shù)狀結(jié)構(gòu)之下任何二個(gè)工作站之間只有唯一的路徑可連通(沒(méi)有冋 路)，當(dāng)傳送訊框

31、時(shí)不會(huì)造成訊框垂復(fù)收到的情形。另外也可以簡(jiǎn)化傳送訊框時(shí)所 面臨的路徑選擇的問(wèn)題,因?yàn)橹挥形ㄒ宦窂娇蛇x擇。14.4第二層交換器第二層交換器(layer-2 switches)與橋接器的功能相似，都是將工作站或網(wǎng)絡(luò) 連結(jié)起來(lái),使得工作站彼此之間可以透過(guò)第二層交換器互相通訊，如圖14-9所示。 不過(guò)第二層交換器是以交換的方式(switching)處理訊框，橋接器則較屬于轉(zhuǎn)送 的方式。兩者的差別在于前者具有一個(gè)交換換件平臺(tái)(switching fabric),在檢 查訊框的mac地址并得知其應(yīng)輸出埠后便將訊框交給此交換平臺(tái)以交換的方式傳 送出去。這個(gè)動(dòng)作只要等到訊框的地址字段到齊就可進(jìn)行，不必等訊框全

32、部收完， 因此通常也稱(chēng)為快捷方式交換方式(cut-through switching)。后者通常不具備 交換硬件平臺(tái)，而是依靠軟件的方式將訊框轉(zhuǎn)送出去。通常必須等訊框全部收齊后 才進(jìn)行地址查詢(xún)與轉(zhuǎn)送的動(dòng)作。當(dāng)然也有一些較先進(jìn)的橋接器具有快捷方式轉(zhuǎn)送 功能(cut-through forwarding) o第二層交換器也具備訊框過(guò)濾功能。如果訊框 的冃的地地址與訊框接受端口相同，則將此訊框過(guò)濾掉。由于第二層交換器通常具 備多埠(如8埠，16埠，24埠等等)，因此每一個(gè)連接埠都有一個(gè)mac組 件。較先進(jìn)的第二層交換器技術(shù)甚至可以將8個(gè)或16個(gè)mac做在一個(gè)芯片中， 只要一個(gè)芯片就可以支持多個(gè)連接埠

33、，不但成本降低，體積也人幅縮小。圖14-9第二層交換器架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)連結(jié)也可以使用多個(gè)第二層交換器，如圖14-10所示。在這種環(huán)境z下，每 個(gè)交換器也必須知道所有能與它通訊的工作站所隸屬的連接埠。如此才可以在收到 一筆訊框時(shí)有能力判斷是要將訊框過(guò)濾或往哪一個(gè)(或那些個(gè))連接埠上交換出 去。通常利用多個(gè)第二層交換器連結(jié)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也會(huì)限制為樹(shù)狀，以確保任何兩部 工作站間只存在一條傳輸路徑。由于以第二層交換器連接的網(wǎng)絡(luò)也屬于一個(gè)廣播網(wǎng)域，網(wǎng)絡(luò)上的工作站都不可以有 相同的mac地址，而口地址必須具有相同格式。在網(wǎng)絡(luò)上的工作站的ip網(wǎng)址也 必須屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。圖14-10以第二層交換器為基礎(chǔ)z網(wǎng)絡(luò)范例14.

34、5路徑器利用路徑器連結(jié)起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，可以在鏈接層及實(shí)體層使用不同的通訊協(xié)議， 但是網(wǎng)絡(luò)層的通訊協(xié)議（如ip, ipx）則一定要相同，rfor更高層的通訊協(xié)議（如 tcp, udp）也要能互相匹配。如圖14-11（a）所示，網(wǎng)絡(luò)1及網(wǎng)絡(luò)2的鏈接層及 實(shí)體層不同，因此路徑器必須冇2套的鏈接層及實(shí)體層通訊協(xié)議，以便和網(wǎng)絡(luò)1及 網(wǎng)絡(luò)2溝通。而所有在網(wǎng)絡(luò)上的工作站（包含路徑器）則使用相同的網(wǎng)絡(luò)層通訊協(xié) 議（如ip）。圖14-11（b）所示為資料由工作站a傳送給工作站d時(shí)在路徑上 的包裝情形。莫小鏈接層軟件處理訊框而網(wǎng)絡(luò)層軟件只處理網(wǎng)絡(luò)層之封包。(a)（b）圖14-11路徑器通訊協(xié)議結(jié)構(gòu)使用路徑器主耍是基于

35、將訊框經(jīng)由屮繼站（intermediate nodes）來(lái)傳送的觀念。一 筆訊框可能必須經(jīng)過(guò)一連串的屮繼站才到達(dá)其目地的工作站。因此每一筆訊框上便 需要二個(gè)地址：最終n的地工作站地址（第三層網(wǎng)址） 路徑屮下一個(gè)工作站的地址（第二層地址）如圖14-12所示,t作站2欲經(jīng)由路徑器1、3將訊框傳送給t作站5o當(dāng) 訊框由工作站2直接送給路徑器1時(shí)，其上便記錄著最終冃的地為工作站5o當(dāng) 路徑器1收到訊框時(shí)則將其轉(zhuǎn)送給路徑器3。當(dāng)路徑器3轉(zhuǎn)送時(shí)，則因?yàn)橐训竭_(dá) 終點(diǎn)（工作站5與路徑器3連在相同網(wǎng)絡(luò)上）所以二個(gè)fi的地地址皆為5。其中 一個(gè)是工作站5的第三層網(wǎng)址（如ip網(wǎng)址），另一個(gè)則是工作站5的第二層地 址

36、（網(wǎng)絡(luò)卡地址）。圖14-12路徑器樹(shù)狀連結(jié)網(wǎng)絡(luò)范例和橋接器相同的，連結(jié)網(wǎng)絡(luò)也可以使用多個(gè)路徑器。不過(guò)路徑器連結(jié)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有 樹(shù)狀架構(gòu)的限制而可以任意連接，任何二個(gè)工作站間可以存在若干條路徑，如圖 14-13所示。這也是路徑器名稱(chēng)的由來(lái)，因?yàn)楫?dāng)它收到一筆訊框時(shí)，便面臨到如何 在許多路徑中選擇一個(gè)較適當(dāng)路徑來(lái)轉(zhuǎn)送的問(wèn)題。圖14-13路徑器連結(jié)網(wǎng)絡(luò)范例每一個(gè)路徑器都會(huì)有一個(gè)路徑表(routing table)用來(lái)解決選擇路徑的問(wèn) 題，其上記錄著路徑的進(jìn)出對(duì)照信息。當(dāng)路徑器收到一筆訊框時(shí)，則根據(jù)其上的第 三層目的地網(wǎng)址來(lái)選擇轉(zhuǎn)送的路徑。路徑表的建造方法大致可分為二種： 固定路徑表(fixed routin

37、g table) o每一個(gè)路徑器的路徑表都是經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析z 后建立。i古i定z后便不再變動(dòng)，除非網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所有異動(dòng)。動(dòng)態(tài)路徑表(dynamic routing table) 0使用動(dòng)態(tài)路徑選擇算法(dynamic routing algorithms)隨時(shí)依網(wǎng)絡(luò)的最新?tīng)顩r建造路徑表。路徑表的內(nèi)容可隨著網(wǎng)絡(luò)的狀況 而動(dòng)態(tài)變更。固定路徑表使用上極為簡(jiǎn)單，但較缺少?gòu)椥圆荒芰⒓炊行У姆磻?yīng)網(wǎng)絡(luò)所發(fā) 生的各種狀況。例如圖14-14所示為圖14-13網(wǎng)絡(luò)之固定路徑總表。此總表中記 錄任何二個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的通訊路徑。一個(gè)較具規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)往往需要極人的路徑表，為了 減少這方面的負(fù)擔(dān)，每一個(gè)路徑器可以在總表中摘錄與自己相

38、關(guān)的路徑信息即可 不必將總表置于每一個(gè)路徑器中。圖14-15所示即為圖14-13網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)路徑器 的路徑表。h的地局域網(wǎng)絡(luò)abcdefga 121722b 113411c222256d 3 3 33 3 3e 7 4 7 47 7f 5 5 5 5 55g666666圖14-14固定路徑總表曲網(wǎng)絡(luò)a來(lái)曲網(wǎng)絡(luò)b來(lái)欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至bbaac-cai) b i)-e-e-f-fag-ga路徑器1路徑選擇表 由網(wǎng)絡(luò)a來(lái)由網(wǎng)絡(luò)c來(lái) 欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至 b-aaccbad-dae-eafcf-gcg-(b) 路徑器2路徑選擇表由網(wǎng)絡(luò)b來(lái)曲網(wǎng)絡(luò)i)來(lái) 欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至 a-abc-bbi) dc be-ebf

39、-fbg-gb(c) 路徑器3路徑選擇表由網(wǎng)絡(luò)b來(lái)由網(wǎng)絡(luò)e來(lái) 欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至a_a_c-bbd-c-eedbf-f-g _ g _(d) 路徑器4路徑選擇表rti網(wǎng)絡(luò)c來(lái)rti網(wǎng)絡(luò)f來(lái) 欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至 a-acb-bcd-cce-dcfffcg-gc(e) 路徑器5路徑選擇表由網(wǎng)絡(luò)c來(lái)由網(wǎng)絡(luò)g來(lái)欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至a-acb-bcd-cce-dcf-ecggfc(f) 路徑器6路徑選擇表由網(wǎng)絡(luò)a來(lái)由網(wǎng)絡(luò)e來(lái)欲往轉(zhuǎn)至欲往轉(zhuǎn)至b-a ac-b-d-caeed-f-fag-ga(g) 路徑器7路徑選擇表 圖14-15各路徑器之路徑表動(dòng)態(tài)路徑表使用上很有彈性，能夠有效的反應(yīng)各種狀況。當(dāng)某一個(gè)路徑不適

40、或是負(fù)擔(dān)太重時(shí)，便可變更路徑表使之選擇較適當(dāng)?shù)牧硗庖粭l路徑。不過(guò)為了達(dá)到 動(dòng)態(tài)反應(yīng)的功能，路徑器必須隨時(shí)收集網(wǎng)絡(luò)上的種種資料，而且彼此之間還耍時(shí)常 交換網(wǎng)絡(luò)狀況資料。除了花費(fèi)時(shí)間z外也會(huì)山用若干網(wǎng)絡(luò)頻寬。路徑器間交換網(wǎng)絡(luò) 信息的通訊協(xié)議稱(chēng)為路徑通訊協(xié)議(routing protocols)。冃前在internet 上最常見(jiàn)的路徑通訊協(xié)議是第一代的rip (routing information protocol) o此 通訊協(xié)議規(guī)定路徑器每30秒必須將其路徑表內(nèi)容傳給和鄰的路徑器。當(dāng)路徑表較 大時(shí)可能需要許多個(gè)封包才能傳送完畢。另外因?yàn)槊扛?0秒才交換路徑表在時(shí)效 上較不易反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)況。最近

41、已經(jīng)開(kāi)始使用的則是屬于第二代的路徑通訊協(xié)議 ospf (open shortest path first) o此通訊協(xié)議規(guī)定路徑器只要網(wǎng)絡(luò)有任何狀態(tài) 的變化就應(yīng)該立即通知相鄰的路徑器。14.6第三層交換器第 三層交換器(layer-3 switches)與路徑器的功能相似，都是屬于網(wǎng)絡(luò)層的連 結(jié)設(shè)備。由于網(wǎng)絡(luò)速度越來(lái)越快，傳統(tǒng)路徑器的設(shè)計(jì)將無(wú)法承受如此人的傳輸負(fù) 載，勢(shì)必成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。例如傳統(tǒng)ethernet速度為10mbps,以訊框最短為64 字節(jié)計(jì)算，每秒可以產(chǎn)生的訊框數(shù)量為14,800左右，fast ethernet速度為 100mbps,毎秒可以產(chǎn)生的訊框數(shù)量成為14& 00

42、0左右，最近完成標(biāo)準(zhǔn)制定的 gigabit ethernet速度為1000mbps,每秒可以產(chǎn)生的訊框數(shù)量則高達(dá)1,480,000左右。傳統(tǒng)路徑器在處理一個(gè)封包吋通常必須先到路徑表去查詢(xún)其應(yīng)輸岀z路徑 （連接端u）,然后再將封包轉(zhuǎn)交給該連接埠轉(zhuǎn)送。這整個(gè)過(guò)程通常是以軟件程序 的方式。對(duì)于以往速度較慢的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，路徑器可從容應(yīng)付每一個(gè)收到的封包。 但是面對(duì)超高速網(wǎng)絡(luò)，路徑器便顯得冇點(diǎn)力不從心。主要癥結(jié)便在于查詢(xún)路徑表速 度過(guò)慢與轉(zhuǎn)送封包過(guò)慢。第三層交換器于焉產(chǎn)生，希望能取代傳統(tǒng)的路徑器，或 與路徑器并存但分擔(dān)路徑器大部分的傳輸負(fù)擔(dān)。圖14-16（a）所示為傳統(tǒng)路徑器之 連結(jié)范例。每一個(gè)連接埠原則

43、上都規(guī)劃為一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，各子網(wǎng)絡(luò)間的通訊一定要經(jīng) 過(guò)路徑器轉(zhuǎn)送（軟件轉(zhuǎn)送）。當(dāng)子網(wǎng)絡(luò)速度換成超高速網(wǎng)絡(luò) 時(shí)，路徑器便無(wú)法承 擔(dān)。第三層交換器可以扮演介于個(gè)子網(wǎng)絡(luò)與路徑器之間的橋梁，成為路徑器的前級(jí) 處理器，如圖14-16（b）所示。較高速的連接埠可以直接連上第三層交換器，第三 層交換器則連接路徑器。這種連結(jié)方式的好處在于原先各子網(wǎng)絡(luò)的通訊必須經(jīng)山路 徑器以軟件方式轉(zhuǎn)送，現(xiàn) 在則可以經(jīng)由第三層交換器以硬件交換的方式通訊，人 大的提升網(wǎng)絡(luò)的功能。rtl于路徑器通常具有轉(zhuǎn)復(fù)雜的選徑通訊協(xié)議（如rip, ospf）,并且常會(huì)有廣域網(wǎng)絡(luò)的連接端口 （如isdn, tl, t3, frame-relay等

44、等），為了保持第三層交換器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，這些功能通常仍然由路徑器負(fù)責(zé)， 這也是為什么第三層交換器要與路徑器并存的原因之一。當(dāng)然這樣一方面也延長(zhǎng)了 路徑器的生命周期，減少投資浪費(fèi)。不過(guò)一般咸信當(dāng)?shù)谌龑咏粨Q器功能越來(lái)越完 整，價(jià)格越來(lái)越便宜時(shí)（冃前路徑器與第三層交換器的價(jià)格人約為10:1）,將會(huì) 取代路徑器的角色，成為網(wǎng)絡(luò)中最重要的連結(jié)設(shè)備。（a）傳統(tǒng)路徑器與了網(wǎng)絡(luò)之連接（b）路徑器/第三層交換器與子網(wǎng)絡(luò)之連接圖14-16第三層交換器范例圖14-17所視為第三層交換器的結(jié)構(gòu)范例。基木上第三層交換器是根據(jù)封包中的 第三層網(wǎng)址（ip網(wǎng)址）來(lái)進(jìn)行封包交換的工作。而且這個(gè)動(dòng)作只耍等到封包的第 三層網(wǎng)址字

45、段到齊就可進(jìn)行，不必等封包金部收完，因此也屬于快捷方式交換技 術(shù)。第三層交換器通常也提供第二層交換的功能，因此可以將不同的連接端口規(guī) 劃成為虛擬網(wǎng)絡(luò)（有關(guān)虛擬網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)請(qǐng)參考第十六章）。每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)都是一 個(gè)廣播網(wǎng)域，因此也是相當(dāng)于一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)絡(luò)）內(nèi)部的通訊以第 二層交換的方式進(jìn)行（根據(jù)第二層地址），虛擬網(wǎng)絡(luò)彼此間的通訊則以第三層交換 的方式進(jìn)行（根據(jù)第三層網(wǎng)址）。在進(jìn)行第三層交換時(shí)也需要參考ip路徑表與 ip-mac地址對(duì)照表（硬件查訊方式）。由于第三層交換器不是一個(gè)真的路徑器， 但又必須處理各子網(wǎng)絡(luò)的通訊，因此內(nèi)部會(huì)包含一個(gè)虛擬路徑器，來(lái)負(fù)責(zé)封包交換 相關(guān)工作。圖14-17

46、第三層交換器結(jié)構(gòu)范例14.7網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)型態(tài)完全不同的網(wǎng)絡(luò)可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)(gateway)來(lái)連結(jié)，如圖14-18所示。此 時(shí)網(wǎng)絡(luò)所使用的各層通訊協(xié)議也都可以不同，也因此網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)必須完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn) 換的工作，其屮大致包含有：訊框格式轉(zhuǎn)換。不同的網(wǎng)絡(luò)可能有不同的訊框格式，而一筆訊框的最大長(zhǎng)度限制也 可能不同。地址轉(zhuǎn)換。不同的網(wǎng)絡(luò)可能使用不同的地址結(jié)構(gòu)。通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換。包括控制訊框的轉(zhuǎn)換，訊框的切割及重組，訊框流量控制，錯(cuò)誤偵 測(cè)及修正等等。其中又以通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換1*1難度最大，要將兩組不同的通訊協(xié)議互相轉(zhuǎn)換必須花費(fèi) 極高的代價(jià)，尤其在程序的設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)上更是必須考慮相當(dāng)多的因素，可說(shuō)是困難 重重。冃前在市

47、面上所能接觸到的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)設(shè)備幾乎都無(wú)法做到網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)， 因此路徑器及 第三層交換器可以說(shuō)是目前最高級(jí)的連結(jié)設(shè)備。圖14-18網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)連結(jié)網(wǎng)絡(luò)14.8連結(jié)網(wǎng) 路連結(jié)網(wǎng)絡(luò)的形成可以經(jīng)由使用橋接器,路徑器，或網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)將不同型態(tài)的網(wǎng)絡(luò)連 結(jié)起來(lái)。至于要使用那一種設(shè)備則必須依據(jù)網(wǎng)絡(luò)在各層通訊協(xié)議的相同程度與實(shí)際 的需求。局域網(wǎng)絡(luò)z間可以很容易的用橋接器連接起來(lái)。如果要與廣域網(wǎng)絡(luò)連接則 可以使用路徑器或網(wǎng)絡(luò)閘門(mén)來(lái)完成。另夕i、一種形成連結(jié)網(wǎng)絡(luò)的方法是經(jīng)由骨干網(wǎng)絡(luò)(backbone network) o骨 干網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)連結(jié)網(wǎng)絡(luò)的中心，其它網(wǎng)絡(luò)都與z相連。骨干網(wǎng)絡(luò)本身就必須具備有 高速傳送的能力以及傳送較長(zhǎng)距離的特性，否則便成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。因此骨干 網(wǎng)絡(luò)大都采用光纖線路或微波線路。例如國(guó)內(nèi)大部分大學(xué)的校園網(wǎng)絡(luò)是以fddi網(wǎng) 絡(luò)或atm網(wǎng)絡(luò)為骨t,此骨干網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)絡(luò)(大多為ethernet或fast ethernet)間則以路徑器或第三層交換器連結(jié)。各系所內(nèi)的局域網(wǎng)絡(luò)則以橋接器或 第二層交換器連結(jié)。大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)彼此之間則透過(guò)