一.集線器

　　集線器（HUB），它是工作在物理層的設(shè)備， 由于它只是工作在物理層的設(shè)備，所以它并不關(guān)心也不可能關(guān)心OSI上面幾層所涉及的，它的工作機(jī)制流程是：從一個(gè)端口接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)在其他端口把這個(gè) 包轉(zhuǎn)發(fā)一次，因?yàn)樗恢酪膊豢赡苤肋@個(gè)包是發(fā)給誰的（物理層設(shè)備只關(guān)心電壓這些物理概念），它也只能對(duì)所有人廣播(這里和下文提到的 廣播該詞的意思和ARP請(qǐng)求時(shí)的廣播有些不同，這里的廣播意思是：使用物理層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，如HUB，導(dǎo)致的廣播，可以說這個(gè)廣播是被逼的，因?yàn)樵O(shè)備的問題！ 是設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)包引起的廣播！而ARP請(qǐng)求的廣播是自己要求的，主動(dòng)的，因?yàn)锳RP請(qǐng)求包的目標(biāo)地址IP是255.255.255.255，但ARP請(qǐng)求的廣 播涉及IP層的知識(shí)，不在這篇文章討論的范圍，所以這里提到的廣播，除非特別說明，否則都是第一個(gè)意思，也就說是"因設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包引起的廣播" )，讓他們自己處理了。

　　這樣一來會(huì)有不少問題，你發(fā)的數(shù)據(jù)其他人都收到了，私隱這總東西是不存在的！別入可以隨便監(jiān)聽你信息！所以會(huì)話劫持在那個(gè)年代相當(dāng)容易（記得俺第一次接觸會(huì)話劫持這個(gè)概念的時(shí)候還是高2，那是2001~2002，呵，那時(shí)候集線器還是比較普遍的）。

　　另外一個(gè)比較嚴(yán)重的問題是，如果一個(gè)大型的局域網(wǎng)，比如有500臺(tái)機(jī)器，全部用HUB連接的，后果會(huì)怎么樣呢？？相當(dāng)慢，網(wǎng)絡(luò)的效率極差！為什么？如果500臺(tái)機(jī)器都發(fā)一個(gè)包，那就是說每臺(tái)機(jī)器，都需要接收差不多499個(gè)無用包...并且如果是需要回應(yīng)的話......無用的數(shù)據(jù)包會(huì)充斥著整個(gè)的局域網(wǎng)，這就是傳說中的廣播風(fēng)暴！

　　為了減少廣播風(fēng)暴，網(wǎng)橋產(chǎn)生了（注意這里用的時(shí)候“減少”，不是“杜絕”，僅僅是減少!如果僅僅用網(wǎng)橋說能杜絕廣播風(fēng)暴，個(gè)人覺得還是不太準(zhǔn)確，后來交換機(jī)的出現(xiàn)才可以說是完全杜絕了廣播風(fēng)暴的發(fā)生）！

　　在介紹網(wǎng)橋之前，還想簡(jiǎn)單介紹另一個(gè)物理層的設(shè)備：“中繼器”，這種設(shè)備的作用是把物理層傳輸?shù)男盘?hào)放大，由于長(zhǎng)距離的傳輸，信號(hào)會(huì)有一定的損耗的，這種設(shè)備主要解決的就是這個(gè)問題。它和HUB的區(qū)別是：HUB主要是為了在物理層上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的，所以它不關(guān)心電壓值的大小，也不會(huì)放大物理信號(hào)；而中繼器它的作用就是為了放大信號(hào)用的，SO.....

二.網(wǎng)橋：

　　網(wǎng)橋又稱橋接器，英文名Network Bridge，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它也是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的設(shè)備，但和HUB不一樣的是，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，HUB只能看懂物理層上的東西（比如一段物理信號(hào)），網(wǎng)橋卻能看懂一些幀的信息（在鏈路層上，把上面?zhèn)飨聛淼臄?shù)據(jù)封裝后，封裝好了的數(shù)據(jù)就是幀，但這里我用“數(shù)據(jù)包”這樣的泛指去代替“幀”這個(gè)專業(yè)術(shù)語）。在以太網(wǎng)構(gòu)造的局域網(wǎng)上，最終的尋址是以數(shù)據(jù)鏈路層的MAC地址作為標(biāo)識(shí)的(就是用MAC地址可以在局域網(wǎng)上找到一臺(tái)唯一的機(jī)器)，網(wǎng)橋能從發(fā)來的數(shù)據(jù)包中提取MAC信息，并且根據(jù)MAC信息對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行有目的的轉(zhuǎn)發(fā)，而不采用廣播的方式，這樣就能減少廣播風(fēng)暴的出現(xiàn)，提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率，在詳細(xì)說網(wǎng)橋這東西之前，我想先介紹一下交換機(jī)。

三.交換機(jī)：

　　交換機(jī)Switch，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，作用是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。和網(wǎng)橋一樣它也是通過識(shí)別幀中的MAC地址，然后對(duì)特定的端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。

四.網(wǎng)橋和交換機(jī)的工作原理及區(qū)別？

　　回答網(wǎng)橋和交換機(jī)區(qū)別之前，我們先一起看兩幅圖(這是從《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第四版)》第四章截下來的:>)：

　　1.網(wǎng)橋的連接模式：(紅點(diǎn)處為HUB)

　　2.交換機(jī)連接模式：

　　從圖中可以看到，網(wǎng)橋只有2個(gè)輸入/出端口，而交換機(jī)有8個(gè)。嗯，是的，一開始的時(shí)候(那時(shí)候只有HUB這種設(shè)備)，由于硬件水平不是很發(fā)達(dá)，人們?yōu)榱颂岣呔钟蚓W(wǎng)效率，減少廣播風(fēng)暴的出現(xiàn)，他們生產(chǎn)了網(wǎng)橋（一個(gè)只有兩個(gè)輸入/出端口的鏈路層設(shè)備，這時(shí)的網(wǎng)橋已經(jīng)是個(gè)比較先進(jìn)的設(shè)備），然后他們把一個(gè)局域網(wǎng)一分為2，中間用網(wǎng)橋連接，這樣A發(fā)給BCD的數(shù)據(jù)就不會(huì)再廣播到EFGH了(網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)如果數(shù)據(jù)包不是轉(zhuǎn)發(fā)給下面這個(gè)子網(wǎng)的，它會(huì)自動(dòng)丟棄此包)，只有從A發(fā)到EFGH的數(shù)據(jù)包才能通過網(wǎng)橋，到達(dá)另外一個(gè)子網(wǎng)(網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)如果數(shù)據(jù)包是轉(zhuǎn)發(fā)給下面這個(gè)子網(wǎng)的，它才會(huì)把包轉(zhuǎn)發(fā)給這個(gè)子網(wǎng))。這樣一來，非必要的傳輸減少了，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率也隨之提高可不少！人們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)橋真是個(gè)好東西呀，隨著硬件發(fā)展，出現(xiàn)了4個(gè)，8個(gè)端口的鏈路層設(shè)備，這就是交換機(jī)，由于交換機(jī)可以使得網(wǎng)絡(luò)更安全(數(shù)據(jù)不容易被監(jiān)聽，因?yàn)閿?shù)據(jù)不再廣播了，注意：只是不容易而已，要搞你其實(shí)還是可以的)，網(wǎng)絡(luò)效率更高(還是因?yàn)閿?shù)據(jù)不再廣播！)，交換機(jī)漸漸替代了HUB，成為組建局域網(wǎng)的重要設(shè)備。

　　所以說，網(wǎng)橋和交換機(jī)，基本上是一樣的，嗯，只是基本上而已，細(xì)看還是有些不一樣的，但在說明他們之間有什么不一樣之前，我想先簡(jiǎn)單介紹一下網(wǎng)橋和交換機(jī)的工作原理。

　　3.網(wǎng)橋的工作原理：　　

　　上圖是用一個(gè)網(wǎng)橋連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋的A端口連接A子網(wǎng)，B端口連接B子網(wǎng)，為什么網(wǎng)橋知道哪些數(shù)據(jù)包該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些包不該轉(zhuǎn)發(fā)呢？那是因?yàn)樗袃蓚€(gè)表A和B，當(dāng)有數(shù)據(jù)包進(jìn)入端口A時(shí)，網(wǎng)橋從數(shù)據(jù)包中提取出源MAC地址和目的MAC地址，一開始的時(shí)候，表A和表B都是空的，沒有一條記錄，這時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給B網(wǎng)絡(luò)，并且在表A中增加一條MAC地址(把源MAC地址記錄表中)，說明這個(gè)MAC地址的機(jī)器是A子網(wǎng)的，同理，當(dāng)B子網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)包到B端口時(shí)，網(wǎng)橋也會(huì)記錄源MAC地址到B表；當(dāng)網(wǎng)橋工作一段時(shí)候后，表A基本上記錄了A子網(wǎng)所有的機(jī)器的MAC地址，表B同理，當(dāng)再有一個(gè)數(shù)據(jù)包從A子網(wǎng)發(fā)送給網(wǎng)橋時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)先看看數(shù)據(jù)包的目的MAC地址是屬于A子網(wǎng)還是B子網(wǎng)的，如果從A表中找到對(duì)應(yīng)則，拋棄該包，如果不是，則轉(zhuǎn)發(fā)給B子網(wǎng)，然后檢查源MAC地址，是否在表中已經(jīng)存在，如果不存在，在表A中增加一條記錄。

　　噢，或許你現(xiàn)在會(huì)問了，為什么需要兩張表呢，一張表不行么？？嗯～剛才把表一分為二是為了便于理解，實(shí)際上，真正的網(wǎng)橋里面存的應(yīng)該是一張表(當(dāng)然有可能為了提速，或者其他原因，它也可能把信息存為多張表，這個(gè)得看它怎么實(shí)現(xiàn)了～)，如果是一張信息表，表里記錄的應(yīng)該是：MAC-PortNum。

　　4.交換機(jī)有些許不同，如圖：

　　交換機(jī)也有一張MAC-PORT對(duì)應(yīng)表(這張表的學(xué)名為：CAM)，和網(wǎng)橋不一樣的是，網(wǎng)橋的表是一對(duì)多的(一個(gè)端口號(hào)對(duì)多個(gè)MAC地址)，但交換機(jī)的CAM表卻是一對(duì)一的，如果一個(gè)端口有新的MAC地址，它不會(huì)新增MAC－PORT記錄，而是修改原有的記錄，比如：現(xiàn)在交換機(jī)記錄表里已經(jīng)有一項(xiàng)：MAC1-Port1，如果此刻端口1又來了一個(gè)數(shù)據(jù)包，里面的源MAC地址是MAC2，此時(shí)，交換機(jī)會(huì)刷新交換機(jī)記錄表：MAC1-Port1記錄被修改為MAC2－Port1，因?yàn)榻粨Q機(jī)認(rèn)為是端口1的計(jì)算機(jī)MAC地址變了，如果端口1連接的一臺(tái)物理機(jī)器，MAC一般是不會(huì)變的，如果連接的是另外一個(gè)交換機(jī)，那這個(gè)端口的記錄會(huì)變化得比較頻繁(如上圖的Port12，它是對(duì)外的接口，與一個(gè)局域網(wǎng)連接)，另外，如果CAM表中沒有找到和數(shù)據(jù)包的目的MAC地址對(duì)應(yīng)的記錄，交換機(jī)會(huì)對(duì)此數(shù)據(jù)包進(jìn)行廣播，發(fā)給本交換機(jī)的每一個(gè)端口。

　　網(wǎng)橋和交換機(jī)除了用CAM表指導(dǎo)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)這點(diǎn)和HUB不一樣外，網(wǎng)橋和交換機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn)：緩存！對(duì)，網(wǎng)橋和交換機(jī)都有一定量的緩存，因?yàn)榫W(wǎng)橋和交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包需要一些額外的操作，所以可能會(huì)占用一些時(shí)間，為了避免出現(xiàn)因來不及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失的情況，網(wǎng)橋和交換機(jī)就出現(xiàn)了緩存。當(dāng)然，緩存不是萬能的，當(dāng)網(wǎng)橋或交換機(jī)處理不及并且緩存用完了，以后再來的數(shù)據(jù)還是會(huì)丟失的。還一個(gè)網(wǎng)橋需要緩存的原因是：橋接兩個(gè)傳輸速率不同的局域網(wǎng)，比如：802.3的傳輸速率說10mb/s，但實(shí)際上并不是真的10Mb/s，而 802.4(幾乎)確實(shí)為10Mb/s，但兩個(gè)局域網(wǎng)橋接時(shí)候必須是速率一樣的，否則會(huì)有包丟失，而緩存也正好可以為不同速率網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所使用。這里需要對(duì)比一下網(wǎng)橋和交換機(jī)的緩存，一般來說，網(wǎng)橋的緩存量是大于交換機(jī)的緩存量，因?yàn)榫W(wǎng)橋天生是為了連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)橋接時(shí)所要處理的數(shù)據(jù)量會(huì)比一般的交換機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)量要多，所以網(wǎng)橋的緩存也一般要比交換機(jī)大一點(diǎn)。

　　值得注意的一些問題：

　　1). 網(wǎng)橋需要軟件輔助？

　　回答這個(gè)問題，首先要看看原始的網(wǎng)橋，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第四版)》里有一段話是這樣的：傳統(tǒng)上，網(wǎng)橋往往包含一個(gè)CPU，"轉(zhuǎn)發(fā)-存儲(chǔ)"由軟件來實(shí)現(xiàn)。噢，以前的網(wǎng)橋是這樣的，但現(xiàn)在由于硬件水平的提升，網(wǎng)橋，交換機(jī)都包含了特殊的，用于轉(zhuǎn)發(fā)的集成電路部分，現(xiàn)在的網(wǎng)橋和交換機(jī)都可以不需要軟件輔助了！順帶說一句，模擬網(wǎng)橋功能的軟件現(xiàn)在也是有的。

　　2). 網(wǎng)橋用于連接不同的網(wǎng)段？(搜索百度時(shí)查到一個(gè)答案)

　　首先這里要理解什么是網(wǎng)段，唉，這個(gè)概念說起來又是一篇文章！它涉及到子網(wǎng)掩碼的等等一系列的東西....

　　這里我覺得要明確的是，網(wǎng)橋不是用來連接不同網(wǎng)段的！??！我當(dāng)初被這個(gè)問題害慘了，K了N多資料，不過還好，有點(diǎn)收獲:>，不同網(wǎng)段之間通信，需要網(wǎng)關(guān)的幫助，它一般是路由器這類網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。網(wǎng)橋或交換機(jī)是鏈路層設(shè)備，網(wǎng)段這個(gè)是和IP相關(guān)的概念，屬于網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)橋和交換機(jī)跟本無能力去處理網(wǎng)絡(luò)層的東西！如果非要說用網(wǎng)橋和交換機(jī)去連接兩個(gè)不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)不是不行，只是沒有作用而已，因?yàn)椴煌W(wǎng)段機(jī)器的始終是不能互訪問，網(wǎng)橋不能做網(wǎng)關(guān)！上面我已經(jīng)說了網(wǎng)橋的由來，它是為了減少HUB的廣播，提高局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能出現(xiàn)的，網(wǎng)橋連接的僅僅是兩個(gè)子局域網(wǎng)，并且這里說的子局域網(wǎng)必須是同構(gòu)的(同構(gòu)的意思是：如果是以太網(wǎng)，那么網(wǎng)橋連接的兩個(gè)子網(wǎng)都必須是以太網(wǎng)，不能一個(gè)是以太網(wǎng)一個(gè)是令牌網(wǎng))，我一直認(rèn)為：以太網(wǎng)的特性導(dǎo)致了網(wǎng)橋的出現(xiàn)，因?yàn)閺V播是以太網(wǎng)的重要特性，其他構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)不一定有（呀～這里我猜的，我對(duì)其他的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)是一巧不通的說-_-!），為了優(yōu)化以太網(wǎng)的性能，網(wǎng)橋出現(xiàn)了～所以其他構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)似乎也不需要使用網(wǎng)橋這個(gè)東東！其實(shí)后來帶著這個(gè)想法繼續(xù)看無線網(wǎng)絡(luò)的東西，發(fā)現(xiàn)這個(gè)想法應(yīng)該是錯(cuò)誤的，網(wǎng)橋的天性應(yīng)該是：連接兩個(gè)同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而在以太網(wǎng)上，剛好HUB可以作為連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，但是由于HUB的各種弊端，人們研發(fā)了工作在鏈路層上的網(wǎng)橋（本文所介紹的），它除了連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能外，還有優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的功能。而在其他構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)也有網(wǎng)橋這個(gè)設(shè)備，但它的功能可能是僅僅連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而沒有了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的功能（或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性，它又有了新的功能）。

　　這里再次總結(jié)一下網(wǎng)橋和交換機(jī)：

　　網(wǎng)橋和交換機(jī)用戶分割沖突域，就是網(wǎng)橋和交換機(jī)可以較少被逼的廣播(hub導(dǎo)致的)，但不能分割廣播域。不嚴(yán)格地說，交換機(jī)可以看作網(wǎng)橋的高度集成。

　　沖突域：總的來說，沖突域就是連接在同一導(dǎo)線上的所有工作站的集合，或者說是同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點(diǎn)的集合，或以太網(wǎng)上競(jìng)爭(zhēng)同一帶寬的節(jié)點(diǎn)集合。HUB這種設(shè)備不能分割沖突域。

　　廣播域：網(wǎng)絡(luò)中能接收任一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的所有設(shè)備的集合。

　　HUB 所有端口都在同一個(gè)廣播域，沖突域內(nèi)。
　　Switch所有端口都在同一個(gè)廣播域內(nèi)，而每一個(gè)端口就是一個(gè)沖突域。
　　Router的每個(gè)端口屬于不同的廣播域。

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