集線器與網橋的理解

2021-06-28 23:02:38 字數 4367 閱讀 8537

本文內容整理自網路。包含的概念有:集線器(hub), 網橋。

集線器(hub)屬於

資料通訊系統

中的基礎裝置,它和

雙絞線等傳輸介質一樣,是

一種不需任何軟體支援或只需很少管理軟體管理的硬體裝置。它被廣泛應用到各種場合。

集線器工作在區域網(lan)環境

應用於osi參考模型

第一層,因此又被稱為

物理層裝置

。集線器內部採用了電器互聯,當維護lan的環境是邏輯匯流排或

環型結構

時,完全可以用集線器建立乙個物理上的星型或樹型網路結構。在這方面,集線器所起的作用相當於多埠的

中繼器。其實,集線器實際上就是中繼器的一種,其區別僅在於集線器能夠提供更多的埠服務,所以集線器又叫

多口中繼器。

hub按照對輸入訊號的處理方式上,可以分為無源hub、有源hub、智慧型hub。

工作過程:

集線器的工作過程是非常簡單的,它可以這樣的簡單描述:首先是節點發訊號到線路,集線器接收該訊號,因訊號在電纜傳輸中有衰減,集線器接收訊號後將衰減的訊號整形放大,最後集線器將放大的訊號廣播**給其他所有埠。

分類:

----- 網橋

1. 理解「網橋」的含義

也有人把「網橋」比喻成乙個聰明的中繼器(repeater)。因為中繼器只是對所接收的訊號進行放大,然後直接傳送到另乙個埠連線的電纜上,主要用於擴充套件網路的物理連線範圍;

而網橋除了可以擴充套件網路的物理連線範圍外,還可以對mac 位址進行分割槽,

隔離不同物理網段之間的碰撞(也就是隔離「衝突域」)

。集線器和中繼器都是物理層裝置,而

網橋屬於二層裝置

我們經常聽到這樣的說法,那就是「網橋」是一種可連線不同網段的二層網路裝置(二層交換機也一樣),

乙個埠可以連線乙個網段。所以很多人總在納悶,網橋怎麼能連線不同網段呢?

其實這是因為大家對這裡所說的「網段」並不理解。其實這裡「網段」更準確地講應該是叫「物理網段」,是指ip 位址屬於同一網路位址段(也就是ip 位址中的網路id一樣),位於不同地理位置的不同lan 分段,是基於物理意義上的地理區域進行劃分的。

我們常說的網段是指ip 位址屬於不同網路位址段的網路或子網,是乙個三層概念,其實這應該叫做邏輯網段,是基於邏輯意義上的網路位址進行劃分的。(hzhsan:就是說這裡的網段是物理網段,並不是我們平時說的ip網段,不關心三層上的概念

無論是網橋,還是二層交換機,雖然每個埠可以連線乙個網段,但是它們所連線的主機都在同一網路,或者同一子網中。

如連線的主機位於不同辦公室或者不同辦公樓中,則可採用同一網路位址的兩個或多個小lan,以組成乙個可以統一管理的大lan。

但要注意的是,因為網橋只有兩個埠

,所以所連線的兩個物理網段的主機通常就是由當時的集線器進行集中連線的

(網橋埠通常不是直接連線主機的)。

軟體中通常所說的橋接(如vmware中的橋接工作模式)也就是網橋的作用,它連線的也是同一網路或子網中的兩個網段。

hzhsan疑問:網橋都是只有兩個埠嗎?應該可以有多個埠吧?

hzhsan解答:基本網橋只有兩個埠,還有一種網橋叫做多口網橋,多口網橋有多個埠。

圖5-34 網橋連線的兩個物理網段

2. 網橋工作原理解析

前面說到了

網橋具有兩種主要特性:一是可基於物理網段的mac 位址進行學習,二是可以隔離衝突域。下面通過乙個示例來進行解析。

假設圖5-34 中所示的物理網段1 和物理網段2 中的主機都是通過集線器集中連線的

,則這樣這兩個物理網段各自形成乙個衝突域,因為集線器是採用共享介質傳輸的,而網

橋的背板通道不是共享的

(每個埠的資料收發都有一條單獨的通道),所以乙個集線器就是乙個衝突域。

網橋的資料**原理如圖5-35 所示。下面是具體的解析。

說明 mac 位址表

也就是通常所說的cam(content addressable memory,內容可定址儲存器)表,

儲存的是對應mac 位址主機與所連線的交換機埠的對映

。這個對映表項可以由管理員手動繫結建立,也可以由交換機自動學習得到。

在交換機上可以通過一些命令(如cisco 交換機是使用show mac-address-table 命令)檢視。下面是乙個在交換機上檢視mac 位址和埠對映表的示例,其中列出了交換機中為cpu 分配的靜態(static)mac 位址和通過學習功能自動學習得到的動態(dynamic)mac 位址,其中的ports 列顯示的是對應mac 位址主機所連線的埠,vlan 列則為對應主機連線埠所屬的vlan。

圖5-35 網橋資料**原理示意圖

hzhsan: 上圖的詳細解析見下面的文字部分。詳細易懂。

switch#show mac-address-table  

mac address table  

-------------------------------------------  

vlan mac address type ports  

---- ----------- -------- -----  

all 0100.0ccc.cccc static cpu  

all 0100.0ccc.cccd static cpu  

all ffff.ffff.ffff static cpu  

1 0000.0c07.accb dynamic gi0/1  

1 0002.8501.de00 dynamic gi0/1  

1 0015.f915.8e80 dynamic gi0/1  

1 0016.7694.c009 dynamic gi0/1  

1 0020.ed14.399c dynamic gi0/1  

1 0030.b637.8e10 dynamic gi0/1  

1 0050.ba10.404a dynamic gi0/1  

100 0007.847b.c40a dynamic gi0/1  

100 00d0.d3a4.7cec dynamic gi0/1  

110 0006.28bb.71c0 dynamic gi0/1  

110 00d0.d3a4.7cec dynamic gi0/1  

120 0000.b497.8250 dynamic fa0/20  

120 0002.b3d8.68e7 dynamic fa0/20  

120 0002.b3d8.6928 dynamic fa0/20  

120 0003.a03a.03fc dynamic fa0/19 

現假設圖5-34 所示網路中的一台pc 要向另一台pc 傳送資料。因為集線器也是物理層裝置,不能識別幀中的mac 位址,所以無論是哪台主機要傳送資料,在集線器上都是以廣播方式進行的,連線該集線器上的所有節點都會收到這個廣播幀,包括網橋連線到該集線器的埠。

1)當網橋收到集線器的廣播幀後,網橋會把幀中的源mac 位址和目的mac 位址與網橋快取中儲存的mac 位址表進行比較。

2)最初,網橋的快取中是沒有任何mac 位址的,所以一開始它也不知道哪台主機在哪個物理網段上,收到的所有幀都直接以泛洪方式(也是複製原資料幀)**到另乙個埠上,同時會把資料幀中的源mac 位址所對應的物理網段記錄下來(

其實就是與對應的網橋埠對應起來

)。3)在資料幀被某個pc 機接收後,也會把對應目的mac 位址所對應的物理網段記錄在快取中的mac 表中。這樣,經過多次這樣的記錄,就可以在mac 位址表中把整個網路中各主機mac 位址與對應的物理網段全部記錄下來。因為網橋的埠通常是連線集線器的,所以乙個網橋埠會與多個主機mac 位址進行對映。

4)當網橋收到的資料幀中源mac 位址和目的mac 位址都在網橋mac 位址表中可以找到時,網橋會比較這兩個mac 位址是否屬於同乙個物理網段。

如果是同一物理網段,則網橋不會把該幀**到下乙個埠,直接丟棄,起到衝突域隔離作用。相反,如果兩個mac 位址不在同一物理網段,則網橋會把從乙個物理網段發來的幀**到連線另乙個物理網段上

,然後再通過所連線的集線器進行複製方式的廣播。

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