中继器工作在物理层,对高层协议是完全透明的 。用中继器相联的两个网络,对链路层而言相当于一个网络,中继器仅起到扩展距离的作用,而不能提供隔离和扩展有效带宽的作用 。
4.2 集线器(Hub)
集线器就像一个星型结构的多端口转发器,每个端口都具有发送与接收数据的能力 。当某个端口收到连在该端口上的主机发来的数据时,就转发至其它端口 。在数据转发之前,每个端口都对它进行再生、整形,并重新定时 。
集线器可以互相串联,形成多级星型结构,但相隔最远的两个主机受最大传输延时的限制,因此只能串联几级 。当连接的主机数过多时,总线负载很重,冲突将频频发生,导致网络利用率下降 。
与中继器一样,集线器工作在OSI 7层模型的物理层,不能提供隔离作用,相当于一个多端口的中继器 。
4.3 网桥
网桥工作在OSI 7层模型的链路层(MAC层) 。当一个以太网帧通过网桥时,网桥检查该帧的源和目的MAC地址 。假如这两个地址分别属于不同的网络,则网桥将该MAC帧转发到另一个网络上,反之不转发 。所以,网桥具有过滤与转发MAC帧的功能,能起到网络间的隔离作用 。对共享型网络而言,网络间的隔离意味着提高了网络的有效带宽 。
网桥最简单的形式是连接两个局域网的两端口网桥 。在多个局域网互联时,为不降低网络的有效带宽,可以采用多端口网桥或以太网交换机 。但采用这些工作在链路层的设备联网,存在以下缺点:
(1) 多端口网桥或以太网交换机只有简单的路由表,当某一端口收到一个数据包,若设备根据其目的地址找不到对应的输出端口时,即对所有端口广播这个包,当网络较大时易引起广播风暴;
(2) 多端口网桥或以太网交换机无链路层协议转换功能,因此不能做到不同协议网络的互联,例如以太网与X.25、FR、N-ISDN和ATM等网络的互联 。
4.4 路由器
在路由器中存放有庞大而复杂的路由表,并能根据网络拓扑、负荷的改变及时维护该路由表 。当路由器找不到某一端口输入的数据包对应的输出端口时,即删除该包 。因为路由器废除了广播机制,所以可以抑制广播风暴 。
4.5 网关
网关工作在OSI 7层模型的高3层,即对话层、表示层和应用层 。网关用于两个完全不同网络的互联,其特点是具有高层协议的转换功能 。网关最典型的应用是IP电话网关 。IP电话网关将时分复用的64 kbit/s编码话音和No?郾7共路信令转换为IP包,送入Internet进行传输,从而使PSTN和Internet两个完全不同的网络可以互联互通 。
5 以太网交换机
5.1 以太网交换机的基本原理
大型网络为了提高网络的效率,需要将网络在链路层上进行分段,以提高网络的有效带宽 。对于小型网络,可以利用网桥对网络进行分段;对于大型网络,往往采用以太网交换机对网络进行分段,即利用以太网交换机将一个共享型以太网分割成若干个网段 。分段后的网络称为交换型以太网 。在交换型以太网中,工作在每一网段中的主机对介质的争用仍采用CSMA/CD机制,而联接各网段的交换机则采用路由机制 。若某一共享型以太网带宽为M,共带有N台主机,则每台主机平均带宽为M/N 。若在该网内引入一台8端口的以太网交换机,将该网分割为8个网段,则每一网段带宽仍为M,而总带宽则拓宽至8M 。
目前,大中型以太网中引入了多台交换机的级联工作方式 。处在用户级的交换机一般可做到1个端口接1台主机,则该主机可享用所连接端口的全部带宽,无需竞争网络资源 。
在以太网中引入交换机将网络分段后,是否能使网络容量无限扩大?答案是否定的 。因为在以太网交换机中对MAC帧的寻址采用了广播方式,网络太大时易引起广播风暴 。这就需要有路由器对网络在网络层上进行分段 。路由器将计算机网分割成若干个子网,从而缩小了其底层以太网的广播域,抑制了广播风暴 。
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