交换机和网桥的区别

 交换机和网桥的区别

2009-07-22 14:17

 

虽然现在网桥用的不多了，但是对已一个知识点来说还要了解

看了感觉介绍很详细，所以转发过来

首先我们看一下网桥的定义
网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）
关于这个定义中最关键，也是最容易让我们混淆的两点
1.网桥用于连接2个LAN中的LAN到底是什么 
2.网桥可以看做一个低层的路由器中的低层路由器的概念
正是由于这两个关键点，让我们觉得网桥和交换机似乎不一样，有很多区别，详细来看这个例子
 

这个是一个2个端口的网桥，网桥流行的时候，一般都是2个端口的网桥，很快就被交换机所替代了，如图，端口1连接LAN1，下面有2个电脑PC1和PC2，端口2连接LAN2，下面有2个电脑，PC3和PC4。
第一点，所谓的LAN1和LAN2就是2个物理上独立的2个小的局域网络，和我们所谓的VLAN没有任何关系，完全可以理解为，网桥的端口1连接了一个集线器，下面连接了2个电脑，就这么简单，LAN2也是如此，所以，所谓的网桥连接了2个LAN，其实就是网桥连接了两个小的局域网，或者2个集线器而已，电脑是接在集线器下面。 
第二点，为什么说网桥是低层的路由器，说这个之前，我们先看一下交换机的工作原理

所谓的交换机，我们都知道，他们一共有3个功能
1、获悉地址
2、转发/过滤分组
3、防范环路 
其中获悉地址就是我们熟悉的地址学习，也就是MAC表的学习，这个过程在这里就不详细说了，相信大家都明白。2、转发/过滤分组，这个就是我们所说的低层路由功能，比如交换机的一个端口收到一个数据帧，首先查看这个数据帧的目的MAC是多少，然后在自己的MAC表中查找，如果查找到了，就从相应的出口转发出去，如果查找不到，就进行广播，我们的网桥也是如此 如下
网桥连接了两个LAN，LAN1和LAN2，一共四台电脑，那么经过地址学习以后（这个过程和交换机完全相同）网桥会生成如下的MAC表格
网口1 1111.1111.1111.1111 PC1
网口1 2222.2222.2222.2222 PC2
网口2 3333.3333.3333.3333 PC3
网口2 4444.4444.4444.4444 PC4
网桥在转发数据帧时按照以下规则
到达网桥的数据帧的路由选择过程取决于发送的LAN(源LAN)和目的地所在的LAN(目的LAN)，如下所示：

1、如果源LAN和目的LAN相同，则丢弃该帧。 
2、如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
3、如果目的LAN未知，则进行扩散

假设现在PC1 访问PC2，网桥收到这个数据帧以后，一看，源MAC属于LAN1 ，目的MAC也是属于LAN1，立刻丢弃，因为网桥负责的是LAN和LAN之间的通信，至于LAN内部主机通讯，它是不管的，那么PC1和PC2是如何通讯的呢，呵呵 很简单，因为PC2也会收到这个数据帧，PC1和PC2是用集线器连接起来的，集线器会广播所有的数据帧（因为它没有MAC表格），PC2收到数据帧以后，一看，目的MAC就是自己，所以会进行收包，然后回复数据包，这样PC1和PC2的通讯就建立了，根本和网桥没有关系，也就是说局域网内部通信不通过网桥。
假设现在PC1访问PC3，那么同样的，PC1也会发送数据帧给PC3，这个时候由于PC3在LAN2里面所以，它并不会收到这个数据帧，但是，网桥会收到，它发现，源MAC属于LAN1，目的MAC属于LAN2，这个时候它就会转发这个数据帧，它查看自己的MAC表，发现目的MAC属于LAN2，于是，把这个数据帧通过网桥的网口2转发给PC3，PC3收到以后，一看目的MAC就是自己的MAC，所以也会进行收包，然后回复，回复的过程和刚才的过程相反，也是通过网桥来进行的，这个过程，就是网桥的低层路由过程，其实就是第二层的MAC路由过程。

说到这里，我们应该清楚网桥的工作过程了吧，网桥就是通过MAC地址来实现多个LAN之间主机的连接的，这个是网桥的核心，连接两个不同的局域网。

到此为止，我们考虑这样一个问题，我们把刚才的网桥想象成一个2个端口的交换机，我们会发现，整个工作过程是一模一样的，然后我们在这样想，我们有一个24口的交换机，现在每个口都连接了一个集线器，一共24个集线器，每个集线器其实是一个小的局域网络，下面有若干台电脑，那么此时，我们的交换机其实就是一个24口的网桥，用来连接这24个独立的局域网，把他们组成一个更大的局域网。最后，我们在这样想，一个24口的交换机连接了24个电脑，我们把每个电脑想象成一个局域网，这个想法有点夸张，但是很有好处的，呵呵，一定要理解，网桥连接不同的LAN中的这个LAN的概念，和VLAN没有任何关系，其实就是几台电脑组成的一个物理上的小网络而已。

所以，我们说，交换机就是一个多端口的网桥，这个我相信大家现在已经明白了，那么二者真正的区别在什么地方呢 ，其实，从网络数据包的转发层面来看，二者没有任何区别，他们的工作机制一模一样，只不过一个端口多一个端口少而已，二者的区别在于如下
　1、交换机工作时，实际上允许许多组端口间的通道同时工作。所以，交换机的功能体现出不仅仅是一个网桥的功能，而是多个网桥功能的集合。即网桥一般分有两个端口，而交换机具有高密度的端口。 

　2、分段能力的区别 

　　由于交换机能够支持多个端口，因此可以把网络系统划分成为更多的物理网段（比如刚才的例子，24端口的交换机可以连接24个不同的物理网段），这样使得整个网络系统具有更高的带宽。而网桥仅仅支持两个端口，所以，网桥划分的物理网段是相当有限的。

　　3、传输速率的区别 

　　交换机与网桥数据信息的传输速率相比，交换机要快于网桥。 

　　4、数据帧转发方式的区别 

　　网桥在发送数据帧前，通常要接收到完整的数据帧并执行帧检测序列FCS后，才开始转发该数据帧。交换机具有存储转发和直接转发两种帧转发方式。直接转发方式在发送数据以前，不需要在接收完整个数据帧和经过32BIT循环冗余校验码CRC的计算检查后的等待时间。
好了，写到这应该结束了。希望对于这个问题有疑惑的网友们有所帮助，申明，我在写这个文档的时候，没有写清楚MAC表生成之前的ARP过程，因为这个实在是太麻烦了，同时如果有新的主机加入时ARP的学习过程，其实就是MAC地址学习过程，我也没有写，同时，关于交换机的第三个功能，STP，也就是防止环路功能，也没有介绍，网桥也有一模一样的功能，中间可能有很多错误，欢迎大家批判指证，大家共同学习，共同进步

 

首先在局域网里面，大量主机之间的通信都是通过arp广播来决定目的主机的地址的，为了减小在共享环境中的介质争用（也就是冲突），网桥产生了，它的作用是将广播域划分为一个一个小的冲突域，这样便增大了可用的带宽，但是广播域还是没有变。从这里可以看出，网桥不涉及逻辑地址，所以它工作在第二层（数据链路层），并且端口很少（注意与后面的交换机区别），最后是网桥常常是基于软件的，因此可以处理上层事务。

看到了网桥的作用，于是人们将其发展为多端口设备，并且整合了集线器的功能，发明了交换机，交换机也是工作在第二层，由于具有多个端口，所以也叫做多口桥。交换机除了具有桥接（也就是隔绝冲突）和转发数据报之外，还具有其他高级特性：比如说 vlan(虚拟局域网)，port trunking（连路聚合），spanning tree（生成树），等等特性，高端的交换机还具有路由功能，具体的路由功能将在后面介绍。交换机是一种专用的网络设备，它是基于硬件的，所以具有比基于软件的网桥更高的数据转发能力。

随着网络的进一步发展，在广泛分布的网络之间，选择路径便是一件麻烦的事情，于是一种专门的网络硬件产生了—路由器。路由器工作在第三层（网络层）之上，其实也涉及第二层以及第一层，但是它的主要用途是选路。路由器的存储器里面存放着路由表，这些表是易失的并且容易改变的。路由表的内容包括到达目的地址的下一跳（next hop）路由地址，不同地址的管理距离，等等等等。这些内容都是路由器启动之后经过学习得到的。路由器启动之后便根据设定的路由协议与其他路由器交换信息，在交换信息的过程中，学习路由。所以一台路由器虽然是基于硬件的专用网络设备，但是路由器支持的路由算法才是最核心的东西。路由算法有两大类：距离矢量算法（如rip , igrp）以及连路状态算法(如ospf)，还有一种平衡混合的算法（如eigrp），是前面两种算法的综合。路由器使用距离矢量算法，判断到达目的地址的优先路径的标准只有一个，那就是跳数，认为具有最小跳数的路径是最有路径，而不理会其带宽，可靠性，时延等因素。并且认为跳数大于15跳的目的地址是不可到达的，这边限制了可路断最优路径，这样可路由的区域便增大了，并且能平衡各条链路之间的流量。另外，路由还有一个二层设备不具有的功能，那就是隔绝广播，它可以将广播限制在一个网络之内，进而增大网络之间的带宽。

最后总结一下，网桥是一个二层设备，用于隔绝冲突，但是不能隔绝广播。常常是基于软件的，现在使用得很少了。交换机是一个多端口的二层设备，又叫做多口桥，功能除了网桥所具有的功能之外，还有其特定的高级功能。路由器是一个三层设备，用于路径选择，并且可以隔绝广播。