3.2.4 网络互联设备
网络互联的目的是使一个网络的用户能访问其他网络的资源，使不同网络上用户能够互相通信和交换信息，网络互联设备正是在这种条件下应用而生。网络互联设备根据它所工作的网络层次和所支持的协议可分为中继器（集线器）、网桥（交换机）、路由器、网关四种类型，下面分别对它们作简要的介绍。
1. 中继器（集线器）
中继器（Repeater）是一种传输介质连接设备。由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱。为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，中继器把它接收到的弱信号提出，再生放大保持与原数据相同。中继器的作用是放大信号以驱动长距离电缆，从而增加信号传输距离。一般来说，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网，它连接的是同一个网络的两个或多个网段。
集线器（HUB）是一种特殊的中继器，可作为多个网段的转接设备。集线器作为网络传输介质间的中央节点，克服了介质单一通路的缺陷。以集线器为中心的优点是：在网络系统中某条线路或某节点出现故障时，它不会影响网上其他节点的正常工作。目前集线器分为：交换式HUB、共享式HUB和堆叠共享式HUB。交换式HUB：交换式HUB重新生成每一个信号并在将其发送前过滤每一个包，而且只将其发送到目的地址。交换式HUB可以使10Mb/s和100Mb/s的站点用于同一个网段中。共享式HUB：共享式HUB提供给所有连接的站点间共享一个最大的频宽。例如：一个连接着几个工作站或服务器的100Mb/s共享式HUB所提供最大的频宽值为100Mb/s，与它连接的站点共享这个频宽。共享式HUB不过滤包或重新生成信号，所有与之相连的站点必须以同一速度工作（都是10Mb/s或100Mb/s）。堆叠共享式HUB：是共享式HUB中的一种，当它们级连在一起时，可看作是网中的一个大HUB。所以当6个8口的HUB级连在一起时，可以看作是一个48口的HUB。随着网络交换技术的发展，集线器正逐步被交换机所取代。
2. 网桥（交换机）
网桥（Bridge）是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁，所以又称桥接器。它的作用是扩展网络和通信手段。网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。
网桥可以是专门硬件设备，也可以由计算机加装的网桥软件来实现，这时计算机上会安装多个网络适配器。还应注意的是，传统的网桥连接的网络必须是同一类型，如以太网与以太网相连。现在有些网桥突破了这种限制，智能化增强，与路由器类似。
从某种角度看，互联技术也是一种网络分段技术，分段不仅可提高网络的可靠性，还可提高网络响应速度。将一个负载过重的网络分成若干个网段，把网段内部的通信限制在各自的网段内，减少对其他网段带宽的干扰。
但是如果这些网络仍然是共享式，如典型的以太网，网上用户共享同一线路的带宽，同时上网的用户增加，争用有限的带宽，必然导致平均带宽减少，响应延迟。因此，网络分段不能从根本上解决瓶颈问题，于是又出现了交换技术。
交换技术的核心是交换机（Switch），类似于集线器，是一种多端口的连网设备。今天，交换机已经取代了传统的网桥，成为最主要的网络互联技术。相对于网桥，交换机的数据吞吐性能更好，端口集成度更高，每端口成本更低，使用更加灵活和方便。根据交换机端口的交换方式，可分为两种：直通交换和存储转发。交换式网络是针对共享式网络而言的，为用户独占的，点对点的网络连接方案，凡是连接到交换机的节点将独占带宽。共享式网络把数据包广播到每个节点，交换式网络在节点之间沿指定路径发送数据包；共享式网络的节点争用一个信道的带宽，其他节点只有等待，而交换式网络同时支持多对节点之间的通信；共享式网络随着用户的增加，用户的平均带宽随之减少，而交换式网络的带宽可任意扩充，随着用户的增加而自动扩张。
交换机可充分利用现有的线缆、网卡、集线器，改造现有网络。交换技术通过共享和专用局域网的分段来划分带宽，可缓解局域网中网络流量的瓶颈问题。常用的是将基于集线器的共享带宽的争用，为每一节点提供尽可能大的带宽。图3-5所示是交换技术用于网络的示意图。
图3-5 交换技术用于网络
3. 路由器
路由器体积小、重量轻，价格却很高。它是局域网与局域网、局域网与广域网之间的通信咽喉，是确保各网络之间通信畅通的重要关隘。网桥所具有的功能，路由器都有，在网络上路由器本身有自己的网络地址，而网桥没有。由网桥连接的网络仍然是一个逻辑网络，而路由器则将网络分成若干个逻辑子网。为了管理网络，一般要利用路由器将大型的网络划分成多个子网。Internet由各种各样的网络构成，路由器是一个非常重要的组成部分，整个Internet上的路由器不计其数。
路由器（Router）工作是从事不同网络之间的数据存储和分组（Packet）转发。它可以根据不同的帧来传输数据，完成网络层中继或第三层中继任务。由于它在两个局域网的网络层之间按帧传输数据时，需要改变两个局域网帧中的地址，亦即决定在网络之间数据传输时的路由去向，所以叫“路由器”。
路由器的基本用途是连接多个逻辑上分开的网络。所谓逻辑网络，它是代表一个单独的网络或是一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能够在多个网络互联环境中建立灵活的连接，并可用完全不同的数据分组和介质访问方法来连接各种子网。一般说来，异种网络互联，多个子网互联，都应采用路由器来完成。它为不同网络之间的用户提供最佳的通信路径。
同网桥类似，路由器可以是专门硬件设备，也可以由计算机充当，这时计算机上应运行路由器软件。
路由器分本地路由器和远程路由器两类。本地路由器用来连接网络传输介质，如光纤、同轴电缆。远程路由器则用来连接远程传输介质，并要求具有相应的设备，如电话线要配调制解调器，DDN需要DTU，无线连接则要求有无线接收机和发射机。
根据路由器的技术特点和应用特点，又可以将其分为骨干级路由器、企业级路由器和接入级路由器几类。其中，接入级路由器可以使得以家庭和小型企业为主的接入网络连接到某个Internet服务提供商（ISP）；企业级路由器则是连接一个校园或企业内成千上万台计算机的中心设备；骨干级路由器所支持的终端系统往往不能直接被访问，但却能担负起连接长距离骨干网络上的ISP和企业网络的重要作用。
路由器应用领域主要是局域网和广域网环境。不管是骨干级路由器，还是企业级路由器，其中应用于局域网络的企业级路由器数量正在呈直线上升态势。图3-6所示是通过路由器将以太网与IBM令牌环这两个不同类型网络互联的示意图。
4. 网关
网关（Gateway）又称为协议转换器。网关的基本功能体现在它将协议进行转换，数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统中间进行通信。网关和多协议路由器（或特殊用途的通信服务器）组合在一起，可以连接多种不同的系统。
图3-6 两个不同类型网络通过路由器相连
在一个计算机网络中，如果连接不同类型，而且协议差别又较大的网络时，应选用网关设备。由于协议转换是件复杂的事，一般来说，网关只进行一对一转换，或者是少数几种特定应用协议的转换，是很难实现通用的协议转换。显然，网关是互联设备中最为复杂的设备。如Windows NT网络与Netware网络的互联，Windows NT网络与IBM主机的连接。网关一般是一种软件产品，电子邮件网关则是一种典型的应用程序网关，能将不同电子邮件系统的数据格式相互转换。Internet的电子邮件服务能在全球通用，就得益于那些电子邮件网关。用于网关转换的应用协议还有文件传输和远程工作站登录等。目前，网关已是网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
