数据在网络中是以“信息包”的形式传递的,但不同网络的“信息包”的格式也是不一样的,如果在不同的网络间传送数据,由于信息包格式不同,会造成数据无法传送,于是网络间连接设备就充当“翻译”的角色,将一种网络中的“信息包”转换成另一种网络的“信息包”。常用网络设备有:(1)中继器(Repeater)。在一种网络中,每一网段的传输媒介均有最大传输距离(如细缆最大网段长度为185米,粗缆的是500米等),超过这个长度,传输介质中的数据信号就会衰减。如果需要比较长的传输距离,就需要安装一个叫做“中继器”的设备。
中继器可以“延长”传输介质的长度,在网络数据传输中起到信号放大的作用。数据经过中继器,不进行数据包的转换。中继器连接的两个网络在物理上是同一个网络。
中继器的主要优点是安装简单、使用方便、价格低廉。它不仅起到扩展网络距离的作用,还可将不同传输介质的网络连接在一起。中继器工作在物理层,对于高层协议完全透明。
(2)网桥(Bridge)。当两种类型相同但又使用不同物理层通信协议的网络互连时,就需要使用桥接器,也就是通常所说的网桥。当网桥刚加电启动时,它对网络中的工作站一无所知。在工作站开始传送数据时,网桥会自动记下其MAC地址,直到建立起一张完整的MAC地址表为止,这被称为“学习”的过程。一旦MAC地址表建成,数据再通过网桥时,网桥就根据MAC地址表检查信息包中目的MAC地址进行数据转发。
网桥对应OSI参考模型的第二层(包括物理层与链路层)。当两个不同类型数据链路层的网络彼此相连时,必须使用路由器。例如LANA是Token Ring,LANB是Ethernet,这时就可用路由器将这两个网络连接在一起。
(3)路由器(Router)。路由器工作在OSI模型的第3层(网络层),由于它比网桥更高一层,因此具有更强的智能性。它不仅具有传输能力,而且有基于IP地址选路的能力。当某一条链路不通时,路由器会选择另一条链路完成数据传送,而且路由器有选择最短路径的能力。由于路由器的处理复杂,传输信息的速度比网桥要慢,因此它比较适合于大型的、复杂的网络。路由器可以深入到数据包中,阅读每个数据包中包含的目标IP地址信息,使用复杂的网络寻址过程来选择适当的转发路径。在从一个网络向另一个网络发送数据包时,路由器剥掉数据的外层,重新封装并重新传输数据。
路由器的分类方法有多种,包括近程路由器和远程路由器、内部路由器和外部路由器、“静态”路由器和“动态”路由器、单协议路由器和多协议路由器等。路由器在工作时需要路由表,它使用这些表来识别其他网络,以及通往其他网络的路径和最有效的选择方法。运行静态路由协议的路由器需要管理员手工修改所有网络的路径表,它一般只用于小型的网络;而运行动态路由协议的路由器能根据路由协议动态地改变路由表。使用这些协议的路由器能自动地发送和接收这些信息,所以大型网络均使用动态路由器。路由器能够在多个网络和介质之间提供网络互连能力,但路由器并不要求在两个网络之间维持永久的连接。与网桥不同,路由器仅在需要时建立新的或附加的连接,用来提供动态的带宽或拆除空闲的连接。此外,当某条路径被拆除或阻塞时,路由器会提供一条新路径。路由器还能够提供传输的优先服务,保证服务质量,这些功能都是网桥所没有的。
(4)网关(Gateway)。当连接两个完全不同结构的网络时,就必须使用网关。
网关工作在OSI模型的最高层(应用层),在转换信息包格式时,必须将各层协议一一转换。
由于网关提供了一个协议到另一个协议的转换功能,因此它的效率比较低,透明性不强,而且更具有针对性。网关的管理一般比网桥、路由器更复杂,因此它通常用于提供某种特殊用途的连接而不是用于一般目的的网络连接。
(5)集线器(HUB)。HUB就是组建10BASET网络时所使用的集线器。从HUB的作用来看,它不属于网间连接设备,而应叫做网络连接设备。因此它与前面介绍的网桥、路由器、网关等不同,不具备协议翻译功能,而只是分配带宽。HUB分配带宽,使得每台工作站的传输速率达不到10Mbps。
传统的HUB虽然有许多优点,但分配给每个端口的带宽太低了(理论值为10Mbps,实际上只有2~3Mbps),为了提高网络的传输速度,根据程控电话交换机的工作原理,设计出了交换机。
交换机能够将以太网络的速率真正地提高至10Mbps(也可达到100Mbps或更高)。目前这种产品已十分成熟,在高速网络的市场中,它被视为极具潜力的产品,尤其对广大的以太网用户而言,交换机提供了一种提高数据传输速度的方法,且这种方法比光纤分布式数据接口(FDDI)、ATM的成本都要低许多,迅速成为网络市场的新宠。
与集线器相比较,交换机具有许多优点:①集线器在某一时间只允许一个接口上的计算机收发数据,而交换机则是采用电话交换机的原理,它可以让两个接口上的计算机同时收发数据,从而大幅度地提高了网络的效率。
②集线器采用半双工的设计,而交换机则是采用全双工的设计。
③集线器属于分享带宽,它的每个端口的带宽计算公式为“全部频宽/使用的端口数”,而交换机则采用独享带宽的方式。
由于使用HUB和交换机组建网络具有更好的稳定性和更牢固的连接性,因此使用双绞线组网越来越普及,这促进了基于双绞线的以太网的快速发展。目前10BASET已发展到快速的100BASET和1000BASET。