几种常见的局域网拓扑结构(03/27/2000)如今，许多单位都建成了自己的局域网。

随着发展的需要，局域网的延伸和连接也成为人们关注的焦点。

本文主要就局域网间的连接设备、介质展开讨论来说明局域网的互连。

中继器、网桥、路由器、网关等产品可以延伸网络和进行分段。

中继器可以连接两局域网的电缆，重新定时并再生电缆上的数字信号，然后发送出去，这些功能是ISO模型中第一层——物理层的典型功能。

中继器的作用是增加局域网的覆盖区域，例如，以太网标准规定单段信号传输电缆的最大长度为500米，但利用中继器连接4段电缆后，以太网中信号传输电缆最长可达2000米。

有些品牌的中继器可以连接不同物理介质的电缆段，如细同轴电缆和光缆。

中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。

如同中继器一样，网桥可以在不同类型的介质电缆间发送数据，但不同于中继器的是网桥能将数据从一个电缆系统转发到另一个电缆系统上的指定地址。

网桥的工作是读网络数据包的目的地址，确定该地址是否在源站同一网络电缆段上，如果不存在，网桥就要顺序地将数据包发送给另一段电缆。

网桥功能是与数据链路层内第二层介质访问控制子层相关，例如网桥可以读令牌环网数据帧的站地址，以确定信息目的地址，但是网桥不能读数据帧内的TCP/IP地址。

当多段电缆通过网桥连接时可以通过三种结构连接：级连网桥拓扑结构、主干网桥拓扑结构、星型拓扑结构。

星型拓扑结构使用一个多端口网桥去连接多条电缆，一般用于通信负载较小的场合，其优势是有很强工作生命力，即使有一个站与集线器之间的一根电缆断开或形成一个不良的连接，网络其它部分仍能工作。

级连网桥拓扑与主干网桥拓扑结构相比，前者需要的网桥和连接设备少，但当C段局域网要连到A段局域网中时，必须经过B段局域网；后者可减少总的信息传送负载，因为它可以鉴别送向不同段的信息传输类型。

网桥和中继器对相连局域网要求不同。

中继器要求相连两网的介质控制协议与局域网适配器相同，与它们使用的电缆类型无关；网桥可以连接完全不同的局域网适配器和介质访问控制协议的局域网段，只要它们使用相同的通信协议就可以，如：IPX对IPX。

网桥是中继器的功能改进，而路由器是网桥功能的改进。

路由器读数据包更复杂的网络寻址信息，可能还增添一些信息，使数据包通过网络。

根据路由器的功能，它对应于数据链路ISO模型中的网络层(第三层)工作。

由于路由器只接受来自源站或另一个路由器的数据，因而，可以用作各网络段之间安全隔离设备，坏数据和“广播风暴”不可能通过路由器。

路由器允许管理员将一个网络分成多个子网络，这种体系结构可以适应多种不同的拓扑结构。

这里仅举一个由光缆构成的高可靠性环路局域网。

如果要连接差别非常大的三种网络(以太网、IBM令牌环网、ARCRNET网)，则可选用网关。

网关具有对不兼容的高层协议进行转换的功能，它不像路由器只增加地址信息，不修改信息内容，网关往往要修改信息格式，使之符合接受端的要求。

用网关连接两个局域网的主要优点是可以使用任何互连线路而不管任何基础协议。

若各局域网段在物理上靠得较近，那么网桥、路由器就可以用来延伸粗缆，并且控制局域网信息传输，但是很多单位需要几千米以上的距离连接局域网段，在这种情况下，粗缆不适用了。

除粗缆外，可用于连接局域网间的介质还包括：电话线、光缆、卫星网络、微波无线传送。

目前，用得最多的就是电话线，我们可以用拨号电话连接各局域网，如图3。

通过使用高速调制解调器按照V34信号传输标准和V42数据压缩标准就可以以50Kbps 或更高的传输速率在标准的拨号电话线上传送电子邮件。

用光缆连接局域网段，现在也越来越受人们重视。

虽然信号在同轴电缆上传输的速度与光信号在光缆上传输的速度差不多，但光信号可以传得更远。

一个简单的PC局域网在无需中继器情况下就可使传输距离超过3.5公里。

光缆的另一特点是抗电气干扰能力强和不活泼化学特性，因而可以在各种复杂环境中铺设。

FDDI(光纤分布式数据接口)技术是由美国国际标准协议指定标准，FDDI用于每秒100MB传输，它的每个电缆环距离限制在约100公里内，节点间距可超过2.5公里。

FDDI体系结构采用一个光缆环(主、副环)传送数据，两个环同处于一个物理级数据拓扑结构中，副环主要目的是在主环出现故障时提供后备连接。

若想在分布很广的局域网段之间传输数据，可以考虑卫星无线电系统。

通信卫星一般位于地球赤道上空的同步轨道，因而其信号可覆盖很大区域。

它优于地面通信线路的是覆盖面积广阔、易于安装、而且较稳定。

但是，有两个主要缺点，一是传输速率低，二是卫星存在延迟效应。

卫星链路一般按图4所示星型拓扑结构工作。

最后要提到的是微波无线传送。

它是采用无线电或红外技术将一个节点或一组节点连接到局域网主体，它一般是有缆网络的一个扩充部分，而非替代有缆网络。

无线局域网能够有很多不同的体系结构，且很难给它们分类。

无线网有高速、长距离特点，因此它可以布置在不适宜同轴电缆布线或人们需要移动的地方。

例如：如果没有通过某个建筑结构的权利，那么就无法安装电缆，这时无线连接就可派上用场。

(北京马陟刚)不同层次的网络连接设备1、物理层：中继器（Repeater）和集线器（Hub）。

用于连接物理特性相同的网段，这些网段，只是位置不同而已。

Hub 的端口没有物理和逻辑地址。

2、逻辑链路层：网桥（Bridge）和交换机（Switch）。

用于连接同一逻辑网络中、物理层规范不同的网段，这些网段的拓扑结构和其上的数据帧格式，都可以不同。

Bridge和Switch的端口具有物理地址，但没有逻辑地址。

3、网络层：路由器（Router）。

用于连接不同的逻辑网络。

Router的每一个端口都有唯一的物理地址和逻辑地址。

4、应用层：网关（Gateway）。

用于互连网络上，使用不同协议的应用程序之间的数据通信，目前尚无硬件产品。

前两者属于OSI和TCP/IP模型的最低层，即物理层，起到数字信号放大和中转的作用。

中继器(REPEATER)，用来延长网络距离的互连设备。

（局域网络互连长度是有限制，不是无限，例如在10M以太网中，任何两个数据终端设备允许的传输通路最多为5个中继器、4个中继器组成）。

REPEA TER可以增强线路上衰减的信号，它两端即可以连接相同的传输媒体，也可以连接不同的媒体，如一头是同轴电缆另一头是双绞线。

集线器(HUB)实际上就是一个多端口的中继器，它有一个端口与主干网相连，并有多个端口连接一组工作站。

它应用于使用星型拓扑结构的网络中，连接多个计算机或网络设备。

集线器又分成：1 能动式，2 被动式，3 混合式。

1 动能式：对所连接的网络介质上的信号有再生和放大的作用，可使所连接的介质长度达到最大有效长度，需要有电源才能工作，目前多数HUB为此类型。

2 被动式只充当连接器，其不需要电源就可以工作，市场上已经不多见。

3 混合式：可以连接多种类型线缆，如同轴和双绞线。

集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。

也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。

这种方式就是共享网络带宽。

网桥和交换机属于OSI和TCP/IP的第二层，即数据链路层。

数据链路层的作用包括数据链路的建立、维护和拆除、帧包装、帧传输、帧同步、帧差错控制以及流量控制等。

网桥(BRIDGE)工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）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）。

它可以有效地联接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。

网桥通常有透明网桥和源路由选择网桥两大类。

1、透明网桥简单的讲，使用这种网桥，不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。

只须插入电缆就可以，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。

2、源路由选择网桥源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一局域网（LAN）上。

当发送一帧到另外的网段时，源机器将目的地址的高位设置成1作为标记。

另外，它还在帧头加进此帧应走的实际路径。

交换机(SWITCH)是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。

广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。

交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。

使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。

通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。

总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。

交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

其实SWITCH的前身就是网桥。

交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成过滤、学习和转发过程的任务。

SWITCH速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。

而SWITCH中有一张路由表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。

这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。

但是交换机的功能还不止如此，它可以把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个网络更有效，提高整个网络效率。

目前有使用SWITCH代替HUB的趋势。

路由器(ROUTER)位于网络层，用于连接多个逻辑上分开的网络，几个使用不同协议和体系结构的网络。

当一个子网传输到另外一个子网时，可以用路由器完成。

它具有判断网络地址和选择路径的功能，过滤和分隔网络信息流。

一方面能够跨越不同的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等），另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。