全面認識橋接\\交換和路由

摘 要:在剛剛接觸網絡知識的時候，有時候總是會被一個問題所困擾，那就是橋接、交換和路由之間的區別，相信大部分初學計算機網絡知識的學生都會有這樣的情況。該文就帶著大家一起來了解什么是橋接、交換和路由，并且對于三者之間的區別及應用場景做個詳細的介紹。

關鍵字:橋接;交換;路由

一、什么是橋接

橋接工作在OSI網絡參考模型的第二層數據鏈路層，是一種以MAC地址來作為判斷依據來將網絡劃分成兩個不同物理段的技術，其被廣泛應用于早期的計算機網絡當中。

我們都知道，以太網是一種共享網絡傳輸介質的技術，在這種技術下，如果一臺計算機發送數據的時候，在同一物理網絡介質上的計算機都需要接收，在接收后分析目的MAC地址，如果是屬于目的MAC地址和自己的MAC地址相同便進行封裝提供給網絡層，如果目的MAC地址不是自己的MAC地址，那么就丟棄數據包。橋接的工作機制是將物理網絡段(也就是常說的沖突域)進行分隔，根據MAC地址來判斷連接兩個物理網段的計算機的數據包發送。

二、什么是交換

交換同樣工作在OSI網絡參考模型的第二層數據鏈路層，通常交換的動作由交換機來完成，也是一種以MAC地址來作為判斷依據來將網絡劃分成兩個不同段的技術，不同的是交換將物理網段劃分到每一個端口當中，簡單的理解就是一種多端口的網橋，它實際上是一種橋接技術的延伸。

在前面的了解當中，我們已經知道橋接是連接兩個不同的物理網段(沖突域)的技術，交換是連接多個物理網段技術，典型的交換機通常都有多個端口，每個端口實際上就是一個網橋，當連接到交換機端口的計算機要發送數據包時，所有的端口都會判斷這個數據包是否是發給自己的，如果不是就將其丟棄，這樣就將沖突域的概念擴展到每個交換機端口上。

在數據鏈路層只能識別物理地址，因此當交換機的某個端口收到一個數據幀時，交換機會讀取數據幀中相應的目標地址的MAC地址，然后在自己的MAC地址表中查找是否有目標MAC地址的端口信息，如果有則把數據幀轉發到相應的端口，如果沒有則向除源端口外的所有端口進行轉發。這是數據交換的過程，可見交換是交換機根據自己的MAC地址表在交換機的不同端口之間進行的，從交換機的一個端口\"交換\"到另外一個端口。

我們知道交換機能夠分割沖突域，實現雙工通信，但是交換機的所有端口屬于同一個廣播域，也就是說，連接在交換機上的一臺主機發送了一個廣播包，連接在交換機上的所有端口都能接收到這個廣播。如果交換機數量很多，連接成一個很大的交換網絡，那么廣播的量就會非常大。當網絡中廣播通信很泛濫的時候，交換機的負荷包括主機的負荷都會提高很多，甚至可能導致交換機死機，那么這時候就需要一種方法來分割交換機上的廣播域——VLAN技術。

三、什么是路由

路由工作在OSI參考模型的第三層網絡層當中，它是基于第三層的IP地址信息來作為判斷依據來將網絡劃分成不同段(IP子網)的技術，與橋接和交換不同，路由劃分的是獨立的邏輯網段，每個所連接的網段都具有獨立的網絡IP地址信息，而不是以MAC地址作為判斷路徑的依據，這樣路由便有隔離廣播的能力;而交換和橋接是劃分物理網段，它們僅僅是將物理傳輸介質進行分段處理。同時路由具備路徑選擇的功能，會根據不同的目的IP地址來分析到達目的地最合適的路徑。

在網絡層可以識別邏輯地址，當路由器的某個接口收到一個包時，路由器會讀取包中相應的目標的邏輯地址的網絡部分，然后在路由表中進行查找。如果在路由表中找到了目標地址的路由條目，則把包轉發到路由器的相應接口;如果在路由表中沒有找到目標地址的路由條目，那么，如果路由器配置了默認路由的話，就根據默認路由的配置轉發到路由器的相應接口，如果路由器中沒有配置默認路由的話，則將該包丟棄，并返回不可達信息。這就是數據路由的過程，可見路由是路由器根據自己的路由表進行的，其間經過了路由選擇和路由轉發的過程，從路由器的一個接口“路由”到另外一個接口。

路由器主要有路徑選擇和數據轉發兩個基本功能，尋址是通過路由算法來實現的，路由算法將收集到的不同信息添到路由表中，而轉發則是通過路由表進行。路由器之間相互通信、更新、維護路由表，而路由器之間相互通信就涉及到了路由選擇協議。但在很多場景下，路由器一般都承擔著網關的角色。在國內，我們通常都是采用PPPOE撥號或者靜態路由兩種方式實現局域網共享上網。

四、三者之間的區別

(一)位于參考模型的層數不同

在開放系統互聯參考模型當中，網橋和交換機都是位于參考模型的第二層-數據鏈路層，而路由器則位于更高一層-網絡層。

(二)基于的路徑判斷條件不同

由于位于OSI參考模型的層數不同，所以使交換機、網關這兩種設備判斷路徑的條件也不相同，網橋和交換機是根據端口的MAC地址來判斷數據包轉發，而路由器則使用IP地址來進行判斷。

(三)控制廣播的能力不同

網橋和交換機(三層交換機或支持VLAN功能的除外)這兩種設備是無法控制網絡的廣播，如果有廣播數據包，就會向所有的端口轉發，所以在大的網絡環境當中，必須得要有路由器來控制網絡廣播。

(四)智能化程度不同

在判斷數據的時候，網橋只能判斷是否在同一個物理網段，交換機則可以判斷數據包是屬于那個端口，但是這兩種設備都沒有選擇最優路徑的能力，而路由器基于IP地址判斷路徑，所以會根據IP地址信息來判斷到達目的地的最優路徑。

五、三者的不同應用場景及未來發展

在現實的應用環境當中，網橋已經基本上不會被使用了，在中小型的局域網當中，最常用到的組網設備便是交換機，是否選擇路由器會根據網絡的規模和功能來決定，在大型網絡中，路由器是必須的，用來控制廣播，但是由于技術的不斷延伸，交換機也被集成了基于IP地址判斷路徑及控制廣播的功能，所以，路由器現在逐步在被可路由式交換機所取代。

前面提到，路由器在很多場景下都是被用過網關，所以，隨著寬帶技術的迅速發展，在最末一公里，一種新興的設備——寬帶路由器將會逐步取代傳統路由器來實現網絡的接入功能。

通過上面的介紹，我們對于網橋、交換、路由及網關的功能有了更清晰的了解。