集線器
集線器的英文稱為“Hub”。“Hub”是“中心”的意思,集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大,以擴大網絡的傳輸距離,同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。它工作於OSI(開放系統互聯參考模型)參考模型第一層,即“物理層”。集線器與網卡、網線等傳輸介質一樣,屬於局域網中的基礎設備,采用CSMA/CD(即帶沖突檢測的載波監聽多路訪問技術)介質訪問控制機制。集線器每個接口簡單的收發比特,收到1就轉發1,收到0就轉發0,不進行碰撞檢測。
集線器(hub)屬於純硬件網絡底層設備,基本上不具有類似於交換機的"智能記憶"能力和"學習"能力。它也不具備交換機所具有的MAC地址表,所以它發送數據時都是沒有針對性的,而是采用廣播方式發送。也就是說當它要向某節點發送數據時,不是直接把數據發送到目的節點,而是把數據包發送到與集線器相連的所有節點,如圖所示,簡單明了。
HUB是一個多端口的轉發器,當以HUB為中心設備時,網絡中某條線路產生了故障,並不影響其它線路的工作。所以HUB在局域網中得到了廣泛的應用。大多數的時候它用在星型與樹型網絡拓撲結構中,以RJ45接口與各主機相連(也有BNC接口),HUB按照不同的說法有很多種類。
這種設備的廣播發送數據方式有三方面不足:
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用戶數據包向所有節點發送,很可能帶來數據通信的不安全因素,一些別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數據包。
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由於所有數據包都是向所有節點同時發送,加上其共享帶寬方式(如果兩個設備共享10M的集線器,那么每個設備就只有5M的帶寬),就更加可能造成網絡塞車現象,更加降低了網絡執行效率。
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半雙工傳輸,網絡通信效率低。集線器的同一時刻每一個端口只能進行一個方向的數據通信,而不能像交換機那樣進行雙向雙工傳輸,網絡執行效率低,不能滿足較大型網絡通信需求。
交換機
交換機是一種用於電(光)信號轉發的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網交換機。交換機工作於OSI參考模型的第二層,即數據鏈路層。交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內部交換矩陣,在同一時刻可進行多個端口對之間的數據傳輸。交換機的傳輸模式有全雙工,半雙工,全雙工/半雙工自適應。
地址表
端口地址表記錄了端口下包含主機的MAC地址。端口地址表是交換機上電后自動建立的,保存在RAM中,並且自動維護。
交換機隔離沖突域的原理是根據其端口地址表和轉發決策決定的。
轉發策略
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丟棄
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轉發
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擴散
生存期
三層交換機
通常,普通的交換機只工作在數據鏈路層上,路由器則工作在網絡層。而功能強大的三層交換機可同時工作在數據鏈路層和網絡層,並根據 MAC地址或IP地址轉發數據包。
但是要注意到三層交換機並不能完全取代路由器,因為它主要是為了實現處於兩個不同子網的Vlan進行通訊,而不是用來作數據傳輸的復雜路徑選擇。
路由器
路由器(Router)是連接兩個或多個網絡的硬件設備,在網絡間起網關的作用,是讀取每一個數據包中的地址然后決定如何傳送的專用智能性的網絡設備。它能夠理解不同的協議,例如某個局域網使用的以太網協議,因特網使用的TCP/IP協議。這樣,路由器可以分析各種不同類型網絡傳來的數據包的目的地址,把非TCP/IP網絡的地址轉換成TCP/IP地址,或者反之;再根據選定的路由算法把各數據包按最佳路線傳送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/IP網絡連接到因特網上。
網絡中的設備相互通信主要是用它們的IP地址,路由器只能根據具體的IP地址來轉發數據。IP地址由網絡地址和主機地址兩部分組成。在Internet中采用的是由子網掩碼來確定網絡地址和主機地址。子網掩碼與IP地址一樣都是32位的,並且這兩者是一一對應的,子網掩碼中“1”對應IP地址中的網絡地址,“0”對應的是主機地址,網絡地址和主機地址就構成了一個完整的IP地址。在同一個網絡中,IP地址的網絡地址必須是相同的。計算機之間的通信只能在具有相同網絡地址的IP地址之間進行,如果想要與其他網段的計算機進行通信,則必須經過路由器轉發出去。不同網絡地址的IP地址是不能直接通信的,即便它們距離非常近,也不能進行通信。路由器的多個端口可以連接多個網段,每個端口的IP地址的網絡地址都必須與所連接的網段的網絡地址一致。不同的端口它的網絡地址是不同的,所對應的網段也是不同的,這樣才能使各個網段中的主機通過自己網段的IP地址把數據發送到路由器上。
沖突域 和 廣播域
沖突域
沖突域是數據必然發送到的區域。
HUB是無智能的信號驅動器,有入必出,整個由HUB組成的網絡是一個沖突域。
交換機的一個接口下的網絡是一個沖突域,所以交換機可以隔離沖突域。
廣播域
廣播數據時可以發送到的區域是一個廣播域。
交換機和集線器對廣播幀是透明的,所以用交換機和HUB組成的網絡是一個廣播域。
路由器的一個接口下的網絡是一個廣播域。所以路由器可以隔離廣播域。