网络基础知识1：集线器，网桥，交换机

最近一直在看网络方面的东东，先把基础的东西总结一下，注意：以下的概念现在已经不一定准确了，因为硬件发展相当迅速，集成电路的集成度越来越多高，拿交换机为例，现在俗称交换机的东西已经具有一定的路由器的功能了，有些时候很多概念已经混在了一起。而下面讲到的内容是最基本的概念，和你现在实际上能看到的可能不一样了，但是思想是一样的。咳咳，下面是我自己最近看资料总结的，如有错漏之处，也请大家指出:>
一.集线器
　　集线器（HUB），它是工作在物理层的设备，由于它只是工作在物理层的设备，所以它并不关心也不可能关心OSI上面几层所涉及的，它的工作机制流程是：从一个端口接收到数据包时，会在其他端口把这个包转发一次，因为它不知道也不可能知道这个包是发给谁的（物理层设备只关心电压这些物理概念），它也只能对所有人广播(这里和下文提到的广播该词的意思和ARP请求时的广播有些不同，这里的广播意思是：使用物理层转发设备，如HUB，导致的广播，可以说这个广播是被逼的，因为设备的问题！是设备转发包引起的广播！而ARP请求的广播是自己要求的，主动的，因为ARP请求包的目标地址IP是255.255.255.255，但ARP请求的广播涉及IP层的知识，不在这篇文章讨论的范围，所以这里提到的广播，除非特别说明，否则都是第一个意思，也就说是"因设备转发数据包引起的广播" )，让他们自己处理了。
　　这样一来会有不少问题，你发的数据其他人都收到了，私隐这总东西是不存在的！别入可以随便监听你信息！所以会话劫持在那个年代相当容易（记得俺第一次接触会话劫持这个概念的时候还是高2，那是2001~2002，呵，那时候集线器还是比较普遍的）。
　　另外一个比较严重的问题是，如果一个大型的局域网，比如有500台机器，全部用HUB连接的，后果会怎么样呢？？相当慢，网络的效率极差！为什么？如果500台机器都发一个包，那就是说每台机器，都需要接收差不多499个无用包...并且如果是需要回应的话......无用的数据包会充斥着整个的局域网，这就是传说中的广播风暴！
　　为了减少广播风暴，网桥产生了（注意这里用的时候“减少”，不是“杜绝”，仅仅是减少!如果仅仅用网桥说能杜绝广播风暴，个人觉得还是不太准确，后来交换机的出现才可以说是完全杜绝了广播风暴的发生）！
　　在介绍网桥之前，还想简单介绍另一个物理层的设备：“中继器”，这种设备的作用是把物理层传输的信号放大，由于长距离的传输，信号会有一定的损耗的，这种设备主要解决的就是这个问题。它和HUB的区别是：HUB主要是为了在物理层上转发数据的，所以它不关心电压值的大小，也不会放大物理信号；而中继器它的作用就是为了放大信号用的，SO.....
二.网桥：
　　网桥又称桥接器，英文名Network Bridge，数据链路层设备。它也是转发数据包的设备，但和HUB不一样的是，它工作在数据链路层，HUB只能看懂物理层上的东西（比如一段物理信号），网桥却能看懂一些帧的信息（在链路层上，把上面传下来的数据封装后，封装好了的数据就是帧，但这里我用“数据包”这样的泛指去代替“帧”这个专业术语）。在以太网构造的局域网上，最终的寻址是以数据链路层的MAC地址作为标识的(就是用MAC地址可以在局域网上找到一台唯一的机器)，网桥能从发来的数据包中提取MAC信息，并且根据MAC信息对数据包进行有目的的转发，而不采用广播的方式，这样就能减少广播风暴的出现，提升整个网络的效率，在详细说网桥这东西之前，我想先介绍一下交换机。
三.交换机：
　　交换机Switch，数据链路层设备，作用是转发数据包。和网桥一样它也是通过识别帧中的MAC地址，然后对特定的端口进行转发的。
四.网桥和交换机的工作原理及区别？
　　回答网桥和交换机区别之前，我们先一起看两幅图(这是从《计算机网络(第四版)》第四章截下来的:>)：
　　1.网桥的连接模式：(红点处为HUB)
　　
　　2.交换机连接模式：
　　
　　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：　　
　　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。