網路基本相關設備與網路線

網路基本設備有:
中繼器 (Repeater)
集線器 (Hub)
橋接器 (Bridge)
交換器 (Switch)
路由器 (Router)
網路線 (Line)




中繼器 (Repeater)

Repeater 在網路設備中,算是最基本的設備。由於訊號在網路傳輸過擊中,會因為網路線過長,導致訊號強度減弱,而 Repeater 的主要功能就是增強網路傳輸中的訊號,得以延伸訊號的傳輸距離。Repeater 通常只有兩個連接埠(port)。




集線器 (Hub)

Hub 的主要功能是將一些電腦串連在一起的基本設備,除此之外還具備中繼器的功能,可以將傳入的訊號增強,再傳送給每一個 port 上的網路設備。Hub 具有多個 port。
使用 Hub 的缺點,當兩部電腦之間互相傳送資訊時,Hub 並不會主動判斷訊息應該要傳送到哪個 port,而是把訊息傳送到所有的 port,因此容易造成網路壅塞,而且所傳輸的資料很容易被監聽。




橋接器 (Bridge)

Bridge 的功能為可以串接兩個或多個不同種類的實體網路,也會過濾掉不必要的訊息。 Bridge 對於訊息的傳輸會經過三個步驟:
  1. Discovery: 對往來的訊息進行學習,紀錄每個實體 port 所連接的接收端 MAC address。
  2. Filtering: 如果目的端與接收端屬於同一個 port,便將此訊息過濾掉。
  3. Forwarding: 判斷訊息目的端是屬於哪個 port,並將訊息轉送至那個 port。

Bridge 如果串接不當,可能會形成迴路(loop),進而造成廣播風暴(Broadcast Storm),大部分的網路設備都會採用 Spanning Tree Protocol 來解決此問題。




交換器 (Switch)

Switch 可以視為一個多個 port 的 Bridge,可以同時將多部電腦連接在一起,同時也會維設自己的 forwarding table,來達到過濾封包的功能。 Switch 的傳送方式可以分為兩種:
  1. store & forward: 當資訊被傳送出去之後,位居通訊的中間設備接收到時,並不會馬上傳送出去,而是先儲存下來,等資訊全完到達,驗證資訊的完整性後,再轉送到下一個設備。
  2. cut through: 一邊接收,就一邊傳送,可以提供傳輸的效率,但相對的,降低了可靠性。

Switch 因為支援到 ISO OSI 七層模型中的第二層,所以一般稱為 L2 Switch。
有些 Switch 支援到第三層,提供 VLAN 的設定,稱之為 L3 Switch。
有些 Switch 除了 l3 Switch 的功能外,還提供以 TCP/UDP 之 port number 為基礎的設定,稱之為 L4 Switch。




路由器 (Router)

Router 可以連接多個網路,此處的網路是以網路層的邏輯觀點,也就是透過網路定址的方式,區分出大、小不同的網路;與 Bridge 所連接的多個實體網路是不同的定義。
Router 支援到 ISO OSI 七層模型中的網路層,不僅可以連接不同的網路層網路,同時也具備 Bridge 的功能,可以連接不同的實體網路。
為了不讓網路之間互相影響,Router 會過濾不必要的訊息,broadcast 封包也在其過濾的範圍內。




網路線 (Line)

RJ-45 線頭腳位顏色分為兩種規格,分別為:
  • EIA/TIA 568A: 白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕
  • EIA/TIA 568B: 白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕

兩者的差別在於 pin #1 與 pin #3 對調,pin #2 與 pin #6 對調。

所以 RJ-45 網路線分成兩種:
  • Straight-Through: 網路線的兩端同屬 568A 或 568B。通常網路線連接的兩端如果屬於不同設備,就要採用 Straight-Through,例如:電腦 連接 Hub、電腦 連接 Switch
  • Crossover: 網路線的一端為 568A 而另一端為 568B。通常網路線連接的兩端如果屬於相同設備,就要採用 Crossover,例如:Hub 連接 Hub、電腦 連接 電腦

不過目前很多網路設備製造商已將設備設計成自動感應接入的腳位是屬於 568B 或 568A,再由內部機制自行調整,以方便使用者任何接法皆可以接通。


這些網路設備與 ISO OSI 七層模型的對應關係為:
應用層: 主機
傳輸層: L4 Switch
網路層: Router、L3 Switch
資料鏈結層: Bridge、L2 Switch
實體層: 網路線、Repeater、Hub




Reference

TCP/IP網路通訊協定(第二版)


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