網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之網(wǎng)橋和交換機(jī)的工作原理及區(qū)別
網(wǎng)橋和交換機(jī)區(qū)別在敘述前，我們先一起看兩幅圖：
1.網(wǎng)橋的連接模式：(紅點(diǎn)處為HUB)
2.交換機(jī)連接模式：
從圖中可以看到，網(wǎng)橋只有2個(gè)輸入/出端口，而交換機(jī)有8個(gè)。嗯，是的，一開始的時(shí)候(那時(shí)候只有HUB這種設(shè)備)，由于硬件水平不是很發(fā)達(dá)，人們?yōu)榱颂岣呔钟蚓W(wǎng)效率，減少?gòu)V播風(fēng)暴的出現(xiàn)，他們生產(chǎn)了網(wǎng)橋（一個(gè)只有兩個(gè)輸入/出端口的鏈路層設(shè)備，這時(shí)的網(wǎng)橋已經(jīng)是個(gè)比較先進(jìn)的設(shè)備），然后他們把一個(gè)局域網(wǎng)一分為2，中間用網(wǎng)橋連接，這樣A發(fā)給BCD的數(shù)據(jù)就不會(huì)再?gòu)V播到EFGH了(網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)如果數(shù)據(jù)包不是轉(zhuǎn)發(fā)給下面這個(gè)子網(wǎng)的，它會(huì)自動(dòng)丟棄此包)，只有從A發(fā)到EFGH的數(shù)據(jù)包才能通過網(wǎng)橋，到達(dá)另外一個(gè)子網(wǎng)(網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)如果數(shù)據(jù)包是轉(zhuǎn)發(fā)給下面這個(gè)子網(wǎng)的，它才會(huì)把包轉(zhuǎn)發(fā)給這個(gè)子網(wǎng))。
這樣一來，非必要的傳輸減少了，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率也隨之提高可不少！人們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)橋真是個(gè)好東西呀，隨著硬件發(fā)展，出現(xiàn)了4個(gè)，8個(gè)端口的鏈路層設(shè)備，這就是交換機(jī)，由于交換機(jī)可以使得網(wǎng)絡(luò)更安全(數(shù)據(jù)不容易被監(jiān)聽，因?yàn)閿?shù)據(jù)不再?gòu)V播了，注意：只是不容易而已，要搞你其實(shí)還是可以的)，網(wǎng)絡(luò)效率更高(還是因?yàn)閿?shù)據(jù)不再?gòu)V播！)，交換機(jī)漸漸替代了HUB，成為組建局域網(wǎng)的重要設(shè)備。
所以說，網(wǎng)橋和交換機(jī)，基本上是一樣的，嗯，只是基本上而已，細(xì)看還是有些不一樣的，但在說明他們之間有什么不一樣之前，我想先簡(jiǎn)單介紹一下網(wǎng)橋和交換機(jī)的工作原理。
3.網(wǎng)橋的工作原理：
上圖是用一個(gè)網(wǎng)橋連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋的A端口連接A子網(wǎng)，B端口連接B子網(wǎng)，為什么網(wǎng)橋知道哪些數(shù)據(jù)包該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些包不該轉(zhuǎn)發(fā)呢？那是因?yàn)樗袃蓚€(gè)表A和B，當(dāng)有數(shù)據(jù)包進(jìn)入端口A時(shí)，網(wǎng)橋從數(shù)據(jù)包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。
一開始的時(shí)候，表A和表B都是空的，沒有一條記錄，這時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給B網(wǎng)絡(luò)，并且在表A中增加一條MAC地址(把源MAC地址記錄表中)，說明這個(gè)MAC地址的機(jī)器是A子網(wǎng)的，同理，當(dāng)B子網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)包到B端口時(shí)，網(wǎng)橋也會(huì)記錄源MAC地址到B表。
當(dāng)網(wǎng)橋工作一段時(shí)候后，表A基本上記錄了A子網(wǎng)所有的機(jī)器的MAC地址，表B同理，當(dāng)再有一個(gè)數(shù)據(jù)包從A子網(wǎng)發(fā)送給網(wǎng)橋時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)先看看數(shù)據(jù)包的目的MAC地址是屬于A子網(wǎng)還是B子網(wǎng)的，如果從A表中找到對(duì)應(yīng)則，拋棄該包，如果不是，則轉(zhuǎn)發(fā)給B子網(wǎng)，然后檢查源MAC地址，是否在表中已經(jīng)存在，如果不存在，在表A中增加一條記錄。
噢，或許你現(xiàn)在會(huì)問了，為什么需要兩張表呢，一張表不行么？？嗯～剛才把表一分為二是為了便于理解，實(shí)際上，真正的網(wǎng)橋里面存的應(yīng)該是一張表(當(dāng)然有可能為了提速，或者其他原因，它也可能把信息存為多張表，這個(gè)得看它怎么實(shí)現(xiàn)了～)，如果是一張信息表，表里記錄的應(yīng)該是：MAC-PortNum。
4.交換機(jī)有些許不同，如圖：
交換機(jī)也有一張MAC-PORT對(duì)應(yīng)表(這張表的學(xué)名為：CAM)，和網(wǎng)橋不一樣的是，網(wǎng)橋的表是一對(duì)多的(一個(gè)端口號(hào)對(duì)多個(gè)MAC地址)，但交換機(jī)的CAM表卻是一對(duì)一的，如果一個(gè)端口有新的MAC地址，它不會(huì)新增MAC－PORT記錄，而是修改原有的記錄
例如：現(xiàn)在交換機(jī)記錄表里已經(jīng)有一項(xiàng)：MAC1-Port1，如果此刻端口1又來了一個(gè)數(shù)據(jù)包，里面的源MAC地址是MAC2，此時(shí)，交換機(jī)會(huì)刷新交換機(jī)記錄表：MAC1-Port1記錄被修改為MAC2－Port1，因?yàn)榻粨Q機(jī)認(rèn)為是端口1的計(jì)算機(jī)MAC地址變了，如果端口1連接的一臺(tái)物理機(jī)器，MAC一般是不會(huì)變的，如果連接的是另外一個(gè)交換機(jī)，那這個(gè)端口的記錄會(huì)變化得比較頻繁(如上圖的Port12，它是對(duì)外的接口，與一個(gè)局域網(wǎng)連接)，另外，如果CAM表中沒有找到和數(shù)據(jù)包的目的MAC地址對(duì)應(yīng)的記錄，交換機(jī)會(huì)對(duì)此數(shù)據(jù)包進(jìn)行廣播，發(fā)給本交換機(jī)的每一個(gè)端口。
網(wǎng)橋和交換機(jī)的緩存對(duì)比
網(wǎng)橋和交換機(jī)除了用CAM表指導(dǎo)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)這點(diǎn)和HUB不一樣外，網(wǎng)橋和交換機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn)：緩存！對(duì)，網(wǎng)橋和交換機(jī)都有一定量的緩存，因?yàn)榫W(wǎng)橋和交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包需要一些額外的操作，所以可能會(huì)占用一些時(shí)間，為了避免出現(xiàn)因來不及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失的情況，網(wǎng)橋和交換機(jī)就出現(xiàn)了緩存。
當(dāng)然，緩存不是萬能的，當(dāng)網(wǎng)橋或交換機(jī)處理不及并且緩存用完了，以后再來的數(shù)據(jù)還是會(huì)丟失的。還一個(gè)網(wǎng)橋需要緩存的原因是：橋接兩個(gè)傳輸速率不同的局域網(wǎng)，比如：802.3的傳輸速率說10mb/s，但實(shí)際上并不是真的10Mb/s，而 802.4(幾乎)確實(shí)為10Mb/s，但兩個(gè)局域網(wǎng)橋接時(shí)候必須是速率一樣的，否則會(huì)有包丟失，而緩存也正好可以為不同速率網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所使用。
網(wǎng)橋的緩存量是大于交換機(jī)的緩存量，因?yàn)榫W(wǎng)橋天生是為了連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)橋接時(shí)所要處理的數(shù)據(jù)量會(huì)比一般的交換機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)量要多，所以網(wǎng)橋的緩存也一般要比交換機(jī)大一點(diǎn)。
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