网络互联设备（集线器、交换机、路由器）

网络互连设备用于将网络的各个部件连接到一起，从连接性质的不同可分为两种：

• 物理上的互连能力：指所支持的物理接口，能连接的物理介质类型
• 协议上的互连能力：指工作在不同协议类型的网络之间，实现不同协议数据包的转换。

通常对设备互连能力考虑得较多的都是协议上的互连能力

常用的互联设备有如下几种：

• 中继器和集线器
• 网桥和交换机
• 路由器和网关

一、中继器和集线器

网卡上有网口，要使得两台主机主键可以通信，可以使用网线将网卡直连。然而两台可以直连，那么有多台主机相互通信呢？

为每台主机设计N个网口肯定是不现实的，那么可以选择设计一个设备具备多个网口，所有的主机只要连接在这个设备的网口上就可以相互通信，这就是集线器。

当然集线器还有一个作用就是将收到的信号再生放大

中继器（Repeater）的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以延伸网络的传输距离，提供物理层的互连。

集线器（Hub）在OSI体系结构模型中处于物理层，用于共享式以太网络的组建

• 其实质是一个多端口的中继器，LAN的接入层设备
• 所有主机属于同一个冲突域，共享总线带宽
• 依据总线带宽分为：10M、100M和10/100M自适应等
• 端口数目：8口、16口和24口等

我们可以理解为集线器内部只有一条通道（即公共通道），然后在公共通道下方就连接着所有端口。集线器最大的特点就是采用共享型模式，就是指在有一个端口在向另一个端口发送数据时，其他端口就处于“等待”状态。

二、网桥和交换机

网桥（Bridge）工作在OSI模型的数据链路层，连接两个局域网，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信，选择性地转发数据帧，减少不必要的网络流量

交换机（Switch）可以看成一个多端口网桥，按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发 ，转发延迟小，将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽

集线器虽然可以提供多个网口和扩大传输距离，但是由于工作在物理层，它并不能分辨具体信息发给谁（没有记忆功能），只能广播出去。由于处于同一网络，当一台主机发消息时，其他主机不能发送消息，否则信息间会产生碰撞，碰撞后，数据都会粉碎，造成数据丢失

我们使用Hub连接局域网的时候，如果局域网内的主机高达上千台，那么会变得冲突域就会很大，很容易造成网络的堵塞。而交换机的作用就是来阻断这个大的冲突域，将其划分为各个小的冲突域。这样就能优化网络性能了。

网桥和交换机的工作原理相同，都是根据MAC地址（记忆了每个MAC地址在哪个端口）转发数据帧。

• 网桥的数据帧转发一般是基于软件来实现的，而交换机是基于硬件（交换机的转发速度比网桥快很多，现在中高端交换机都能够达到线速转发）。

  由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；

• 交换机通过生成树协议可以适应复杂的网络环境，而网桥只能用于简单的网络环境。

• VLAN技术和三层交换技术的出现使得交换机的功能远远超过网桥。

交换机每个端口都是一个独立的冲突域，交换机的主要功能包括快速转发、主机接入、错误校验、帧序列以及流量控制，可能还会具备一些新功能如VLAN、链路汇聚的支持、远程管理等。

交换机所有端口都在同一个广播域中，交换机端口提供的100/1000M等带宽不是和其他端口共享的，而是独享的。

1）交换机的三种转发方式

• 存储转发模式（最慢）：交换机接收完整数据帧，在CRC校验通过后才进行转发操作，如果校验失败则丢弃。保证了数据帧的无差错传输，但是增加了传输延迟。
• 快速转发模式/直通模式：接收数据帧时，一旦检测到目的地址就立即转发。由于数据帧在进行转发处理时并不是一个完整的帧，因此不经过校验直接转发，会造成错误的帧也被转发，浪费网络带宽。
• 碎片丢弃转发模式：机接收数据帧时，一旦检测到该数据帧不是冲突碎片就进行转发操作。冲突碎片是因网络冲突而受损的数据帧碎片，其特征是长度小于64字节。冲突碎片并不是有效的数据帧，应该被丢弃。因此，交换机的碎片丢弃转发模式实际上就是一旦数据帧已接收的部分超过64字节，就开始转发处理

2）交换机的分类

• 根据端口结构

  • 固定端口：端口固化在交换机上
  • 模块化端口：便于端口替换、升级
  • 线路卡结构：具有独立的处理器、内存等

• 根据管理功能

  • 不可管理
  • 可管理

• 根据是否具备VLAN功能

  • 不支持VLAN
  • 支持VLAN

网段是指一个计算机网络中