比较集线器,网桥,交换机,路由器,网关的功能。
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发布时间:2022-04-22 01:27
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时间:2024-01-04 16:40
集线器(HUB)属于数据通信系统中的基础设备,它和双绞线等传输介质一样,是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网(LAN)环境,像网卡一样,应用于OSI参考模型第一层,因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联,当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时,完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面,集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实,集线器实际上就是中继器的一种,其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务,所以集线器又叫多口中继器。
依据IEEE 802.3协议,集线器功能是随机选出某一端口的设备,并让它独占全部带宽,与集线器的上联设备(交换机、路由器或服务器等)进行通信。由此可以看出,集线器在工作时具有以下两个特点。
首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备,工作中当一个端口接收到数据信号时,由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减,所以Hub便将该信号进行整形放大,使被衰减的信号再生(恢复)到发送时的状态,紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从Hub的工作方式可以看出,它在网络中只起到信号放大和重发作用,其目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力,是—个标准的共享式设备。因此有人称集线器为“傻Hub”或“哑Hub”。
其次是Hub只与它的上联设备(如上层Hub、交换机或服务器)进行通信,同层的各端口之间不会直接进行通信,而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。由此可见,即使是在同一Hub的不同两个端口之间进行通信,都必须要经过两步操作:第一步是将信息上传到上联设备;第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。
以太网交换机,也称为交换式集线器,是简化(典型)的网桥,一般用于互连相同类型的LAN(例如:以太网/以太网的互连)。交换机和网桥的不同在于:交换机端口数较多;交换机的数据传输效较高。 以太网交换机采用存储转发(Store-Forward)技术或直通(Cut-Through)技术来实现信息帧的转发。
直通交换 :当接收到一个帧的目的地址(MAC地址)后马上决定转发的目的端口,并开始转发,而不必等待接收到一个帧的全部字节后再进行转发。相对存储转发技术而言,降低了传输延迟,但在传输过程中不能进行校验,同时也可能传递广播风暴。
存储转发交换 :从功能上讲,就是网桥所使用的技术,等到全部数据都接收后再进行处理,包括校验、转发等。相对于直通技术而言,传输延迟较大。
一些交换机可以同时使用上述两种技术。当网络误码率较低时采用直通技术,当网络误码率较高时则采用存储转发技术。这种交换机被称为自适应交换机。
路由器的功能
1、改进网络分段(每个网段的结点数是有限的)。相同类型的局域网互连,划分子网段,三层交换,避免“广播风暴”。
2、不同局域网之间的路由能力,实现三层的数据报文的转换。
3、连接WAN的路由能力。
路由器通过软件实现其功能,速度较慢,数据报文延迟较大,高性能的路由器比较昂贵。
路由器的体系结构
路由器执行OSI网络层及其下层的协议转换,可用于连接两个或者多个仅在低三层有差异的网络。
网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器,然而它能提供智能化连接服务,即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。网桥对站点所处网段的了解是靠“自学习”实现的。
当使用网桥连接如图2所示的两段LAN时,网桥对来自网段1的MAC帧,首先要检查其终点地址。如果该帧是发往网段1上某一站的,网桥则不将帧转发到网段2,而将其滤除;如果该帧是发往网段2上某一站的,网桥则将它转发到网段2。这表明,如果LAN1和LAN2上各有一对用户在本网段上同时进行通信,显然是可以实现的。因为网桥起到了隔离作用。可以看出,网桥在一定条件下具有增加网络带宽的作用。
网桥的存储和转发功能与中继器相比有优点也有缺点,其优点是:
.使用网桥进行互连克服了物理*,这意味着构成LAN的数据站总数和网段数很容易扩充。
.网桥纳入存储和转发功能可使其适应于连接使用不同MAC协议的两个LAN。 因而构成一个不同LAN混连在一起的混合网络环境。
.网桥的中继功能仅仅依赖于MAC帧的地址,因而对高层协议完全透明。
.网桥将一个较大的LAN分成段,有利于改善可靠性、可用性和安全性。
网桥的主要缺点是:
.由于网桥在执行转发前先接收帧并进行缓冲, 与中继器相比会引入理多时延。
.由于网桥不提供流控功能,因此在流量较大时有可能使其过载, 从而造成帧的丢失。