局域网互联设备介绍

1、局域网设备介绍刘易1（北京信息职业技术学院）摘 要：在本文中主要局域网设备，中继器、网桥和交换机。关键词：局域网设备；中继器；网桥；交换机1中继器(Repeater)中继器完成比特信号的复制、放大和整形。它完全是一个硬设备，工作在OSI网络协议的最低层，即物理层。常用于实现两个相同局域网的互连，相同局域网采用的协议相同，仅因信号在传输介质上的衰减，使得信号传输距离有限，故可以使用中继器来扩展局域网段的长度，如图1所示。例如粗缆以太网，收发器的信号传输最远距离为500m，可以通过多个中继器使之传输距离达到2.5km。当然，不能使用中继器无限地扩展连接。一般来说，一个以太网最多可使用4个中继器，实

2、现5个电缆段的连接。由于中继器连接起来的网络仍属于同一个物理网络。从严格意义上说，中继器不能构成网络互联环境，它不能算是网络互联设备，因此，有些文献中未将其列入网络互连设备范畴。中继器500m500m粗缆以太网A粗缆以太网B图1 使用中继器来扩展局域网段的长度2 网桥(Bridge)网桥是工作在数据链路层上的网络互连设备，常用于互连两个或多个遵守IEEE802协议的局域网。这些局域网可采用不同的数据链路层协议、不同的传输介质和不同的拓扑结构。网桥在两个局域网之间对数据链路层的帧进行接收、存储和转发，并以此实现两个局域网之间的通信。图2为以太网与令牌环网互连时数据帧通过网桥转发时分组的封装过程。

3、这里设以太网发送数据，以太网的网络层分组加上LLC和MAC子层控制信息封装成802.3格式的帧，网桥可以将此帧重新封装成802.5格式的帧转发给令牌环网。据此可以理解网桥为什么可以将两个MAC层不同的局域网互连起来。高层高层分组分组802.3分组802.3分组802.3分组802.3分组分组分组分组802.5分组802.5分组802.5分组802.5分组LLC层MAC层物理层网络层LLC层MAC层结点ALLC层MAC层物理层网络层结点B网桥802.3以太网802.5令牌环网图2 以太网与令牌环网通过网桥实现互连从互连层的概念可知，网桥互连的两个局域网应该在数据链路层及其以上各层采用相同的协议，

4、而遵守IEEE802协议的局域网，其LLC（逻辑链路控制）子层是相同的，如果两个局域网又使用相同的网络操作系统，则可利用网桥实现互连并进行应用程序级的信息交换。例如，实际应用中，常用网桥连接两个采用IEEE802协议的NT局域网或两个采用IEEE802协议的Netware局域网。当网桥在互连的两个局域网之间转发数据帧时，必须要进行地址识别。数据帧中包含有MAC（介质访问控制）地址，当网桥收到一个数据帧时，可以根据其中的源地址和目的地址来决定该帧是否需要转发到另一个网络中。网桥的这种功能称为“数据帧过滤”。202201103102101网桥203Data203Data105Data1051042

5、03以太网B以太网A图3 网桥的工作原理例如，图3所示的两个以太局域网A与B通过网桥实现互连。当以太网A中地址为103的主机向同一局域网中地址为105的主机发送数据帧时，由于广播原理，网桥也可以接收到该数据帧，但网桥在进行地址识别以后，认为不需要转发，即而将该帧丢弃。这样一来，以太网B中的主机完全听不到这次广播，换句话说，数据帧被过滤了。如果结点103主机向以太网 B中203主机发送数据帧，网桥接收到该帧后进行地址识别，确定应发送到以太网B中，网桥则通过与以太网B的网络接口转发该帧，于是，以太网B中的203主机就能接收到该数据帧。网桥的这种数据帧过滤特性，经常用来将一个大型局域网分成既独立又能

6、相互通信的多个小的局域网的互连结构，从而可以减少各个局域网的冲突，改善网络的性能和提高网络的数据安全性。3 交换机（Switch）交换机是目前组建局域网最为常用的设备，属于数据链路层设备，大部分交换机外型与集线器非常相似交换机的工作基础是网桥（Bridge），工作时能够记录每个端口中连接的主机的MAC地址，当交换机接收到一个数据帧时，根据数据帧中的目的MAC地址决定应该将数据帧从哪个端口转发出去。交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。（1）学习：以太网

7、交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。（2）转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。（3）消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。一般