信息系统管理工程师考点：常用网络设备和各类通信设备

网内连接设备主要有网卡、集线器、交换机及中继器等。网间连接设备主要有网桥、路由器及网关等。网络连接设备按照OSI模型的7个功能层次，除网卡外，可以分为物理层、数据链路层、网络层、应用层4类。

1.网卡

网卡(NIC)可以使网络设备如计算机或其他网络设备等连接到某个网络上。NIC需要与特定的网络传输方法匹配。有些NIC有多个插头，所以可以用在不同的介质上，这种组合的NIC通常是要融合同轴电缆和双绞线的功能。当使用组合的NIC时，这种组合NIC会带有软件驱动程序或固件来与介质类型匹配。固件是存储在芯片(如ROM )中的软件。而且，有些NIC驱动程序可以检测连接在NIC上的介质，并自动安装相应的正确的驱动程序。

电缆插头连接在收发器上，收发器通常位于NIC的外部或者也可能内置于NIC的内部。对于大多数计算机、服务器和网络设备来说，收发器都是内置在接口卡中。在某些情况下，收发器在接口卡的外部，用收发器引入电缆来连接收发器和接口卡，这种情况在老式的网络设备中比较常见。

2.集线器

集线器(Hub)或Concentrator,是基于星形拓扑的接线点。Arcnet、10Base-T、10Base-F及许多其他专用网络都依靠集线器来连接各段电缆及把数据分发到各个网段。集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。具有多个10Base-F接口的集线器就像是使用镜子来把光线分到各个端口。

有时需要把多个集线器连接起来，这时，你可能想用高速端口来建立网络的主干，各集线器与服务器应直接连到高速主干上。因为多数LAN的主要通信是在工作站和主服务器之间的，主干对网络的整体性能意义重大。

3.网桥

比中继器精明得多的互连设备是网桥，它能将一个较大的LAN 分割为多个网段，或将两个以上的LAN互连为一个逻辑LAN无论哪种情况，LAN 上的所有用户都可访问服务器。

网桥之比中继器精明，主要在于这种互连设备操作在物理层之上的数据链路层，即数据链路层和子层-媒体访问控制(MAC)。互连设备操作层次越高， 功能就越多，于是便呈现了"精明"的特性。

当LAN上的用户数量和工作站数增加时，LAN上的通信量也随之增加，因而引起性能下降。这是所有LAN共同存在的问题，特别是使用IEEE802.3 CSMA/CD 访问方法的LAN,这个问题表现得更为突出。有这种LAN环境下，必须将网络进行分段，以减少网络上的用户数和通信量。将网络进行分段的设备便是网桥。

使用网桥对网络分段时，必须考虑两个相互矛盾的目的：一是减少每个LAN 段上的通信量;二是确保网段间的通信量小于每个网段内部的通信量。

所有网桥都是在数据链路层提供连接服务，要受其连接LAN的类型， 网桥有透明网桥、转换网桥、封装网桥、源路由选择网桥等4种类型。

4.网关

网关是互连网络中操作在OSI运输层之上的设施，所以称为设施， 是因为网关不一定是一台设备，有可能在一台主机中实现网关功能。当然也不排除使用一台计算机来专门实现网关具有的协议转换功能。

由于网关是实现互连、互通和应用互操作的设施。通常又多是用来连接专用系统，所以市场上从未有过出售网关的广告或公司。因此，在这种意义上，网关是一种概念，或一种功能的抽象。网关的范围很宽，在TCP/IP网络中，网关有时所指的就是路由器，而在MHS系统中，为实现CCITTX.400和SMTPL简单邮件运输协议间的互操作，也有网关的概念。SMTP是TCP/IP环境中使用的电子邮件，其标准为RFC- 822.而符合国际标准的CCITTX.400发展较晚，但受到以欧洲为先锋的世界范围的支持。为将两种系统互连，TCP/IP标准制定团体专门定义了X.400和RFC-822 之间的变换标准RFC987(适用于1984年X.400)，以及RFC1148(适用于1988年X.400)。实现上述变换标准的设施也称之为网关。

5.交换机

交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。用于LAN上的交换机与网桥相似，因为它们都运作在数据链路层(第2层)的M A C子层上，都检验着所有进入的网络流量的设备地址。与网桥还有一点相似，交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤并转发LAN流量。而与网桥不同，交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质的带宽。通常情况下，一个LAN的交换机会采用下列两种交换技术(称为交换结构)之一：开通式交换和存储转发交换。

开通式交换(Cut-Through Switching) 是通过在整个帧接收到之前转发帧的部分而实现的。MAC级的目标地址一读取，就可以转发帧，而目标端口是由交换机的表决定的。这种方法给予我们较高的传输速度，而这样高的网络速度部分是因为放弃错误校验而实现的。

在存储转发交换(Store-and-Forward Switching,也称为缓冲交换)中，帧是在完全接收到之后才能转发。一旦交换机接收到了帧，首先要在发送到目标结点之前通过C R C检查错误。其次，帧被缓存起来，直到恰当的端口和通信链接可用(在现有通信中不繁忙)。新的使用存储转发交换技术的交换机(有时称为路由交换机)也可以组合路由和交换技术，因此可以在网络层(第3层)上操作，以建立到目标的最快的路径。组合了路由功能的交换机的优点之一是在网络流量分段方面具有更大的灵活性，从而可以避免在以太网应用中的广播风暴。

6.路由器

路由器的有些功能与网桥类似，如学习、过滤和转发等。但与网桥不同，路由器具有内置的智能来指导包流向特定的网络，可以研究网络流量并快速适应在网络中检测到的变化。路由器在OSI模型的网络层连接LAN,从而与网桥相比，可以从包流量中解释更多的信息。

⑴有效地指导包从一个网络传输到另一个网络，减少过度的流量。

⑵连接相临或远距离的网络。

⑶连接截然不同的网络。

⑷通过隔离网络的一部分来防止网络的瓶颈。

⑸保护网络免受入侵。

与网桥不同，路由器可以连接具有不同数据链接的网络。例如，使用TCP/IP协议的以太网网络可以连接到也使用IP的包交换帧中继网络。有些路由器只支持一种协议，如TCP/IP或IPX.多协议路由器可在不同的网络(如以太网上的TCP/IP和令牌环网上的AppleTalk)间提供协议间对话。

网桥对其他网络结点如工作站和服务器等是透明的，路由器在这一点上与网桥不同。路由器从结点中接收规则的通信，确认其地址和表识。路由器在设计时，从网络资源的角度来看，是沿着流量最小成本最低的路径传输信息的。按最低成本路由是由距离和路径长度、下一跳的负载、可用的带宽和路由可靠性等因素决定的。在路由器中，可将这些因素之一或其中几个因素综合到一个整体中，这个整体就称为度量。路由器还可以将网络隔离，以防止繁忙的流量到达更主要的网络系统中。这种特性可以避免网络运行停止和网络广播风暴。