網橋和交換機基礎入門

2019-11-05 02:08:20

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供稿：網友

　　網橋和交換機都是數據通信設備，都是在OSI參考模型的第二層工作，所以一般被人們統稱為數據鏈路層設備,最早是在20世紀80年代開始使用，當時主要被用來連接同類型的網絡，在網絡之間實現數據的轉發。

隨著網絡技術的不斷發展，今天的網橋已經能夠連接不同類型的網絡，智能性也得到了提高。
　　作為網絡互連設備的網橋可以劃分為幾種不同的類型。其中透明網橋主要用于以太網環境，源路由網橋主要用于令牌環網絡，而轉換網橋則可以在不同的網絡介質類型（通常為以太網和令牌環）之間進行數據格式和傳輸協議的轉換。
　　今天，交換機已經取代了傳統的網橋，成為最主要的網絡互連技術。相對于網橋，交換機的數據吞吐性能更好，端口集成度更高，每端口成本更低，使用更加靈活和方便。
　　鏈路層設備簡介
　　網橋和交換機的功能都是在數據鏈路層實現。數據鏈路層的作用主要是控制數據流量，處理傳輸錯誤，提供物理地址（沒有邏輯地址），以及治理對物理介質的訪問。通過使用不同的鏈路層協議，網橋可以實現上述所有的功能。目前較為流行的鏈路層協議包括：以太網，令牌環以及FDDI等。
　　網橋和交換機的功能實現原理并不復雜，主要是通過分析流入的數據幀，根據幀中包含的信息做出轉發決策，然后再把數據幀轉發到目的地。網橋對數據幀的轉發分為兩種形式，假如使用的是源路徑網橋技術，那么每一個數據幀中都已經包含了到達目的地的完整路徑；假如使用的是透明網橋技術，那么每一次數據幀都會被轉發到下一個節點并最終到達目的地。
　　對上層協議的透明性是網橋和交換機的一個非常重要的優勢。因為兩種設備都是在鏈路層工作，所以不需要檢查上層協議的信息。這樣就可以加快使用任何網絡層協議的數據流量的轉發速度。一般來說，網橋可以支持以下幾種網絡層協議：AppleTalk, DECnet,TCP/ip以及XNS等。
　　網橋可以根據任何在第二層建立起來的域對數據幀進行過濾。例如，我們可以設置網橋拒絕轉發來自某個特定網絡的所有數據幀。因為在數據幀包含的數據鏈路層信息里經常會標出所使用的上層協議的類型，所以我們也可以以此作為參數設置過濾機制。此外，對數據幀的有效過濾可以大大降低網絡中由于廣播或多點發送而帶來的不必要的數據流量。
　　使用網橋和交換機可以把一? 型的網絡劃分成幾個小的子網，進而提供其它一些功能。因為劃分子網之后只有一小部分的流量需要再進行轉發，所以不管是網橋還是交換機都可以降低流經所有連接網段上的設備的數據流量。網橋或者是交換機還可以起到防火墻的作用，減少可能發生的網絡錯誤。最后，網橋和交換機可以擴展局域網的有效連接范圍，答應接入更多的遠距離設備。
　　從以上介紹中我們可以看出網橋和交換機具有很多相同點，不過這兩種技術之間還是存在一些顯著區別的。在速度方面，交換機要明顯快于網橋，這是因為交換機主要是使用硬件進行交換，而網橋則需要借助軟件來實現交換。此外，交換機可以連接不同帶寬的網絡。例如，一個10 Mbps速度的以太局域網和一個100Mbps的以太局域網之間可以通過一臺交換機實現互連。在交換技術方面，交換機支持開通式交換（cut-through），可以降低網絡延遲；而網橋則只能夠使用存儲轉發技術（store-and-forward）。最后，因為交換機可以為每一個網段提供專用帶寬，所以可以減少網段上的碰撞率。
　　網橋的類型
　　我們可以根據產品的不同特點對網橋的種類進行多種形式的劃分，其中一個較為普遍的劃分方式是把網橋分為本地網橋和遠程網橋兩大類。本地網橋主要是用來提供同一地理區域內的多個局域網段之間的直接連接。遠程網橋則是用于連接不同區域內的局域網段，一般都需要使用電話線路。兩種網橋的使用示意圖如下：
　　　

　　遠程網橋技術在實現網絡互連方面面臨一些挑戰，其中之一就是如何解決局域網和廣域網之間的速度差異問題。雖然目前已經有一些高速廣域網技術被采用，但是一般來說局域網的速度還是要明顯快于廣域網。在局域網和廣域網的速度之間所存在的這種巨大的差異使用戶無法跨廣域網運行那些對時延要求很高的應用。
　　雖然遠程交換機不能提高廣域網的速度，但是卻可以通過提供足夠的緩沖功能彌補速度上的差異。舉例來說，假如一臺傳輸速率為3Mbps的局域網設備希望與遠程局域網上的另外一臺設備進行通信的話，網橋必須調節3Mbps的數據流以避免堵塞只有64-kbps帶寬的廣域網連接。為解決這個問題，網橋使用內部緩存保存接收的數據，然后再以廣域網可以承受的速率發送到廣域網上。
　　交換機的種類
　　交換機與網橋一樣也是一種數據鏈路層設備，可以把多個物理網段互連成為一個統一的大型網絡。交換機具有很多不同的類型，其中包括ATM交換機，局域網交換機，以及各種類型的廣域網交換機等。
　　ATM交換機
　　ATM交換機可以為工作組，企業主干網以及廣域網等不同類型的網絡提供高速的交換能力和可擴展的帶寬。ATM交換機支持語音，視頻和數據應用，被設計成可以交換固定大小的信息單元，即ATM信元。
下圖顯示的是一個通過ATM骨干連接多個局域網的企業網絡。
　　　