网络基础之网桥和交换机的工作原理及区别

网桥交换机区别在叙述前,我们先一起看两幅图:

1.网桥的连接模式:(红点处为HUB)

网络基础之网桥和交换机的工作原理及区别

2.交换机连接模式:

网络基础之网桥和交换机的工作原理及区别

从图中可以看到,网桥只有2个输入/出端口,而交换机有8个。嗯,是的,一开始的时候(那时候只有HUB这种设备),由于硬件水平不是很发达,人们为了提高局域网效率,减少广播风暴的出现,他们生产了网桥(一个只有两个输入/出端口的链路层设备,这时的网桥已经是个比较先进的设备),然后他们把一个局域网一分为2,中间用网桥连接,这样A发给BCD的数据就不会再广播到EFGH了(网桥发现如果数据包不是转发给下面这个子网的,它会自动丢弃此包),只有从A发到EFGH的数据包才能通过网桥,到达另外一个子网(网桥发现如果数据包是转发给下面这个子网的,它才会把包转发给这个子网)。

这样一来,非必要的传输减少了,整个网络的效率也随之提高可不少!人们发现网桥真是个好东西呀,随着硬件发展,出现了4个,8个端口的链路层设备,这就是交换机,由于交换机可以使得网络更安全(数据不容易被监听,因为数据不再广播了,注意:只是不容易而已,要搞你其实还是可以的),网络效率更高(还是因为数据不再广播!),交换机渐渐替代了HUB,成为组建局域网的重要设备。

所以说,网桥和交换机,基本上是一样的,嗯,只是基本上而已,细看还是有些不一样的,但在说明他们之间有什么不一样之前,我想先简单介绍一下网桥和交换机的工作原理。

3.网桥的工作原理:

网络基础之网桥和交换机的工作原理及区别

上图是用一个网桥连接的两个网络,网桥的A端口连接A子网,B端口连接B子网,为什么网桥知道哪些数据包该转发,哪些包不该转发呢?那是因为它有两个表A和B,当有数据包进入端口A时,网桥从数据包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。

一开始的时候,表A和表B都是空的,没有一条记录,这时,网桥会把数据包转发给B网络,并且在表A中增加一条MAC地址(把源MAC地址记录表中),说明这个MAC地址的机器是A子网的,同理,当B子网发送数据包到B端口时,网桥也会记录源MAC地址到B表。

当网桥工作一段时候后,表A基本上记录了A子网所有的机器的MAC地址,表B同理,当再有一个数据包从A子网发送给网桥时,网桥会先看看数据包的目的MAC地址是属于A子网还是B子网的,如果从A表中找到对应则,抛弃该包,如果不是,则转发给B子网,然后检查源MAC地址,是否在表中已经存在,如果不存在,在表A中增加一条记录。

噢,或许你现在会问了,为什么需要两张表呢,一张表不行么??嗯~刚才把表一分为二是为了便于理解,实际上,真正的网桥里面存的应该是一张表(当然有可能为了提速,或者其他原因,它也可能把信息存为多张表,这个得看它怎么实现了~),如果是一张信息表,表里记录的应该是:MAC-PortNum。

4.交换机有些许不同,如图:

网络基础之网桥和交换机的工作原理及区别

交换机也有一张MAC-PORT对应表(这张表的学名为:CAM),和网桥不一样的是,网桥的表是一对多的(一个端口号对多个MAC地址),但交换机的CAM表却是一对一的,如果一个端口有新的MAC地址,它不会新增MAC-PORT记录,而是修改原有的记录

例如:现在交换机记录表里已经有一项:MAC1-Port1,如果此刻端口1又来了一个数据包,里面的源MAC地址是MAC2,此时,交换机会刷新交换机记录表:MAC1-Port1记录被修改为MAC2-Port1,因为交换机认为是端口1的计算机MAC地址变了,如果端口1连接的一台物理机器,MAC一般是不会变的,如果连接的是另外一个交换机,那这个端口的记录会变化得比较频繁(如上图的Port12,它是对外的接口,与一个局域网连接),另外,如果CAM表中没有找到和数据包的目的MAC地址对应的记录,交换机会对此数据包进行广播,发给本交换机的每一个端口。

网桥和交换机的缓存对比

网桥和交换机除了用CAM表指导数据包转发这点和HUB不一样外,网桥和交换机还有一个特点:缓存!对,网桥和交换机都有一定量的缓存,因为网桥和交换机转发数据包需要一些额外的操作,所以可能会占用一些时间,为了避免出现因来不及转发数据,导致大量数据丢失的情况,网桥和交换机就出现了缓存。

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