第3章常见的网络设备功能

三层交换机（Layer 3 Switch）
三层交换机，本质上就是“带有路由功能 的（二层）交换机”。路由属于OSI参照 模型中第三层网络层的功能，因此带有第 三层路由功能的交换机才被称为“三层交 换机”。
三层交换机的优点
1、访问速度快。 2、充分利用现有资源。 3、子网间带宽随意配置。 4、降低网络成本。 5、可实现部分安全机制 ，三层交换机具 有访问列表的功能，可以实现不同VLAN间 的单向或双向通讯。
以太网概述
以太网的优势： –众所周知 –稳定的技术 –花费少 –容易学习和运行
以太网概述
以太网及其缺陷: –以太网最初是基于同轴电缆的 –网络中所有主机的收发都依赖于同一套物 理介质，即共享介质 –同一时刻只能有一台主机在发送，各主机 通过遵 循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯
常见网络设备
中继器（repeater）工作在物理层； 集线器（hub） 工作在物理层； 桥接器（bridge） 工作在数据链路层； 交换机（switch） 工作在数据链路层； 路由器（router） 工作在网络层。
中继器（repeater）
中继器（repeater）
局域网环境下用来延长网络距离的互连设 备中最简单最廉价的是中继器。这种设备 操作在OSI的物理层，只具有信号放大再 生之类的功能。中继器在执行信号放大功 能时不需要任何智能或算法，只是将来自 一侧的信号转发到另一侧(当为双口中继器 时)或将来自一侧的信号转发到多个口。因 为中继器不能识别数据包或帧的格式，因 此用它不能控制广播和冲突域。
交换机（switch）的三个功能
–地址学习 –帧的转发/过滤 –回路防止
路由器（router）
路由器（router）
路由器工作在OSI模型的第三层(网络层)。 路由器比网桥有更高层的智能化软件。它 可以连接多个逻辑网络(即子网)。子网是 一个独立的网络，它可以对应于一个物理 网段，也可以不对应。路由器根据网路地 址对信息包进行过滤和转发。它比网桥更 具有好的隔离能力，可以过滤广播信息， 使网络传输保持最佳带宽。
互连方法对比
路由选择与网桥和交换机相类似，路由器使用地 址表将包转以到合适的目标地址。然而，路由器 与网桥和交换机之间相似之处也仅限于此。网桥 和交换机跟踪第二层（硬件）地址，而路由器使 用专用的协议来共享关于路由和目标地址的消息。 使用路由器，通常并不转发广播包（除非路由器 配置了专用的“辅助地址”）。路由器是高度可 配置的，从而使包的转发可以严格的控制方式实 现。
交换机（switch）
交换机（switch）
交换机是桥接器的发展，是一种快速的电路交换 设备。尽管桥和交换机有着许多相同的特性，但 在技术上还是有一些明显的差异。交换机特别快， 因为其在硬件上交换，而桥则在软件上交换。交 换机能互连不同带宽的LAN；例如 l0M bps Ethernct LAN和 100M bps Ethernct LAN能 用交换机连接在一起。交换机也比桥能支持更高 的端口密度。一些交换机还支持直通(cutthrough)交换，该交换能减少网络的等待时间和 延迟，而桥只支持存储转发流量交换。
中继器（repeater）
然而应当指出，使用中继器连接LAN的电 缆段是有限制的，使用5-4-3规则：在网络 中任何两个终端间最多包含5个段，4个中 继器，当为上述最大通路时，最多只能使 用3个同轴电缆段，其余必须为链路段。使 用中继器扩充网络距离是最简单最廉价的 方法，但当负载增加时，网络性能急剧下 降，所以只有当网络负载很轻和网络时延 要求不高的条件下才能使用。
三层交换机
三层交换机工作原理 三层交换技术就是二层交换技术＋三 层转发技术。传统的交换技术是在OSI网 络标准模型中的第二层——数据链路层进 行操作的，而三层交换技术是在网络模型 中的第三层实现了数据包的高速转发。应 用第三层交换技术即可实现网络路由的功 能，又可以根据不同的网络状况做到最优 的网络性能。
集线器（hub）
集线器（hub）
集线器是一种提高条通信线路上。集线器也 是一台计算机，它能做一些数据处理和保 存数据的工作，它在主机与终端之间可作 缓冲器使用，它从终端接收数据，通过数 据确认、暂存数据等处理后，然后传递到 主机。集线器工作在物理层和中继器执行 相同的功能。
以太网概述
CSMA/CD—载波侦听多路访问/冲突检测，是一种 在共享介质条件下多点通讯的有效手段，其基本 规则如下： 1）若介质空闲，传输；否则，转2）； 2）若介质忙，一直监听到信道空闲，然后立即传 输； 3）若在传输中测得冲突，则发出一个短小的人为 干扰（jamming）信号，使得所有站点都知道发 生了冲突并停止传输； 4）发完人为干扰信号，等待一段随机的时间后， 再次试图传输，回到1） 重新开始。
路由器（router）
路由器可利用协议本身的流量控制功能来控制信 息的传输，使其具有流量控制功能，可很好地解 决通信拥塞和不同类型网络互联时所产生速率不 匹配问题。由于路由器工作在网络层，所以它与 高层协议有关。多协议路由器可以连接多种具有 不同协议的局域网。路由器还具有很好的安全措 施。它可将不同网络结构、不同传输介质、不同 协议的异型网互联起来，其适合于大型复杂的网 间互联。
桥接器（bridge）
虽然它能够连接采用任意高层协议的网络(如： TCP／IP、IPX、DECNET、NETBIOS、OSl、 XNS等)，但网桥不具备协议转换功能，所以只能 将相同高层协议的网络互联起来进行通信，而采 用不同高层协议的网络用网桥连接则不能互相通 信。网桥可以连接不同传输介质的网络，但它不 具有流量控制和隔离广播信息的能力。网桥不适 用于大型局域网之间、异型局域网之间的互联。 用网桥连接的网络，在逻辑上仍然是一个网络。
桥接器（bridge）
桥接器（bridge）
桥接器是一种存储转发设备，工作于OSI模型的 第二层(数据链路层)。它具寻址、过滤和转发功 能。桥接器根据物理地址或协议类型对信息包进 行过滤和转发。起到扩展网络距离，减轻网络负 荷，提高整个网络效率的作用。桥接器不同于中 继器和集线器，它是一种智能的设备，可以控制 网络的冲突域，桥接器也能学习连接在本地接口 的每个节点的MAC地址。由于网桥工作在低层(数 据链路层)，所以它与高层协议无关。
互连方法对比
互连方法对比
网桥和交换机的主要功能是过滤或转发帧。局域 网交换机或网桥的工作方式是检查网络上看到的 帧，并建立一个表，将网桥／交换机端口上观察 到的帧的源硬件地址配对。因此，网桥和交换机 “知道”与它的每个端口连接的物理设备。现在 交换机就可以有选择地过滤那些并不需要转发的 帧，或者根据需要转发帧。通过将本地通信量限 制在本地，网桥和交换机可以大量削减网段上的 通信量，从而可以在很大程度上提高网络整体性 能。