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[網際網路] TCP/IP 階層模型-常用網路設備

2018-05-26

[網際網路] TCP/IP 階層模型-常用網路設備

@(網路管理與資訊安全)[MIS]

此文章為各筆記之整理,非原創,擷取來源可見資料來源

常用網路設備

資料來源:中繼器 (Repeater)、集線器 (Hub)、橋接器 (Bridge)、交換器 (Switch) 原理與介紹 @ !false

中繼器(Repeater):訊號增強

中繼器(Repeater)又稱為增益器或轉發器,是一實體層 (Physical layer) 設備,主要目的是在改善訊號衰減問題,使纜線總長度得以擴展。中繼器同樣也適用於電話通訊或無線網路,因此若 3G/4G 訊號較差,就可以安裝一台雙頻 ICS 中繼器或 Wi-Fi 延伸器。

集線器 (Hub):不同電腦間的封包傳遞

集線器是一中央節點(central node)的概念, 新增主機僅需將網路線插到連接埠(port)上,而移除主機也不過是把線移除,這使得網路擴展、設備維護都容易許多,此種佈線模式類似[星狀拓樸 (star topology)]。

集線器在接收封包(packet)進來後,會以廣播的方式將這個封包送到其它所有的電腦,不管誰才是應該收到該封包的電腦。集線器上的所有節點,仍皆位於同一碰撞網域(Collision Domain),此外,集線器屬於半雙工,收資料時並無法同時送資料,當因此當集線器連接非常多電腦時,網路就會變慢。

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橋接器(Bridge):連接乙太網路設備形成區域網路

主要用於連接多個不同網路區段(segment)的設備,成為「一個」大型乙太網路, 劃分區段的主要目的在於切開碰撞網域,進而減少碰撞機率,提升平均頻寬。

另外,橋接器可決定是否要讓資料訊框(Frame)通過橋接器到另一端網路上

交換器(switch) :連接乙太網路設備形成區域網路

**交換器(Switch)**一般指的是 L2 交換器(資料連結層)它的作用是在區域網路中,將網路做連接的動作,也就是在連接埠之間轉送封包。交換器內有一張表,記錄著每一台電腦的MAC 位址,當封包進來之後,Switch 會去檢查該封包的目的地的是哪一個MAC 位址的電腦,只將這個封包送給該台電腦,其他電腦則不會收到封包。

交換器根據是否提供管理、監控、設置 (configure) 等功能,又分為:網管型交換器(managed switch)非網管型交換器(unmanaged switch)

橋接器 (bridge) 與交換器 (switch) 時常被視為相等的。規範上的術語主要使用「橋接器」,實際上的裝置則多稱「交換器」。

小型交換器(非網管型)長得跟集線器(hub)很像, 但內部結構卻是完全不同,其所有連接埠都是獨立處理的,邏輯示意圖如下,目的是讓每個連接埠(port)都是獨立的碰撞網域

由於交換器中每個連接埠都是一個獨立碰撞網域,因此不再需要 CSMA/CD 機制 (因為不可能發生碰撞), 每一台主機隨時都可以傳送/接收 (全雙工),因此大大地提高了平均頻寬!

交換器會根據訊框的目的位址查表後送往指定的連接埠,當訊框的內容有毀損或多餘時,予以忽略、丟棄,此功能稱為 — 過濾 (filtering)

路由器(Router):將一個 IP 分享給多個電腦,決定資料傳遞路徑

路由器是用來將網路的資訊,使用在電腦之間傳送的基本設備,路由器的工作在於 OSI 模式第三層(網路層),用來決定資料傳遞路徑的設備,有時又被稱為「L3 交換器」。

我們使用的 IP 協定就是藉由路由器將不同的 IP 位址連接在一起,網路上的資料分成一段一段的封包(packet),而這些封包要指向何處便是由路由器來決定的,路由器會根據資料的目的地,指示正確的方向,計算評估最便捷有效率的路徑來傳輸資料,也就是說路由器要為封包做最佳化的工作,找出最適當的路徑

路由器的 IP 具有「轉送中繼」的功能,電腦 A 的 TCP 只要將傳送資料的責任交給 IP 後,IP 就會負責將資料送給電腦 B。

  • 橋接器(Bridge)和路由器(Router)有一個不同點在於,橋接器只是單純做為一個決定是否讓封包通過的橋樑,Router 則會執行選徑功能。
  • 許多路由器也會內建橋接器/交換器的功能。

各設備功能之比較

集線器(Hub) 橋接器(Bridge) 交換器(Switch) 路由器(Router)
分割碰撞網域(Collision domain) X O O O
分割廣播網域(Broadcast domain) X X X O
OSI 模型分層 L1(實體層) L2(資料鏈結層) L2(資料鏈結層) L3(網路層)

資料來源

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