網絡互連設備的層次歸屬問題探討

楊柳

摘 要：關于網絡互連設備的層次歸屬問題是計算機網絡課教學中要重點闡明的一個問題。由于目前的教科書普遍存在對于該問題表述不準確的現象，文章從網絡體系結構的三個參考模型出發，特澄清了這一問題。

關鍵詞：網絡參考模型;網絡互連設備;歸屬

計算機在通信中的應用促使數據通信數字通信技術迅速發展，并促進了通信由模擬到數字并最終向綜合服務的方向發展[1]。為了完成網絡通信的功能，人們引入了各種網絡互連設備。這些互連設備層次歸屬問題，是本文要探討的主要問題。

1.網絡體系結構的三大參考模型

（1）OSI/RM。為解決異種計算機系統和網絡之間的通信，國際標準化組織（ISO）以及國際上其他的一些標準化團體提出了開放系統互連參考模型（OSI/RM）[2]。

在物理介質的基礎上，OSI/RM將計算機網絡分成七層，由下往上依次是：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。在OSI參考模型中，每層都包含不同的網絡活動，各層之間既相互獨立，又存在一定的關系。在實際的計算機網絡應用中，大行其道的是TCP/IP協議族。

（2）TCP/IP參考模型。TCP/IP是當今世界最大的廣域網——INTERNET的核心協議。它是包含TCP和IP兩個協議的數十個協議組成的一個協議族，它的參考模型為應用層（HTTP/FTP/DNS）、傳輸層（TCP/UDP）、網際層（IP）、網絡接口層。TCP/IP的協議是從網際層開始的，IP協議屏蔽了具體的物理網絡的差異，這些具體的物理網絡構成了網絡接口層。

（3）IEEE 802 LAN/RM。IEEE（電氣與電子工程師協會）在1980年2月成立了專門制定局域網標準的802委員會，制定了一系列關于局域網（LAN）的標準，包括著名的802.3標準、802.5標準、802.11標準。

2.網絡互連設備的層次歸屬問題

網絡互連設備有中繼器、集線器、網橋、交換機、路由器、網關。

經典的網絡互連設備的層次劃分中最活躍的為集線器（Hub）、交換機（Switch）與路由器（Router）。下面網絡設備的層次歸屬問題也主要是圍繞這三個設備來展開。

專科學校尤其是高職院校使用的計算機網絡教材對于網絡互連設備的層次歸屬問題常常是模棱兩可，甚至是對立的描述。相關描述如下：

（1）集線器是一個多端口的中繼器和共享設備，它工作在OSI參考模型的第二層——數據鏈路層。集線器是多端口的中繼器，屬于物理層設備。

（2）路由器是工作在OSI七層模型中第三層網絡層（IP）與第四層即傳輸層間的網絡設備。

（3）交換機一般用于LAN-WAN的連接，交換機歸于網橋，是數據鏈路層的設備。

計算機網絡的經典教材中，似乎集線器是一個處理數據幀的數據鏈路層設備。集線器有沒有完成數據鏈路層的功能呢？先看以下兩點分析：

在局域網參考模型中，媒體訪問控制子層屬于數據鏈路層。如果集線器完成了這一子層的功能，那我們應當把集線器歸為數據鏈路層設備。實際上，雖然集線器上有沖突發生，但對沖突進行偵聽發出沖突信號是與集線器的工作站上的網卡的事，所以網卡是一個數據鏈路層設備，而集線器是一個物理層設備。

在OSI參考模型中，數據鏈路層的協議數據單元（PDU）或者說數據格式是幀。如果集線器能夠處理數據幀，那么它就是一個數據鏈路層設備。能夠處理數據幀的一個重要標志是能夠識別數據幀中的MAC地址，但實際上集線器是無法識別的。網橋和交換機能夠根據數據幀中的物理地址進行數據的轉發或者過濾，所以我們把網卡、網橋和交換機歸為數據鏈路層設備。由此我們可以澄清一個事實：交換機至少是一個數據鏈路層設備。雖然三層交換機能夠完成IP路由功能，但我們還是習慣上將交換機歸為數據鏈路層設備。

路由器先劃歸為網絡層和傳輸層之間的設備，然后又劃歸為網絡層設備，這種說法存在嚴謹性的問題。路由器完成的主要功能是為IP分組尋找最佳路由，這是網絡層所要完成的功能，這樣路由器就可劃歸為網絡層的互連設備。

總之，判斷一個設備是哪一層的設備，關鍵是看這個設備完成了哪一層的功能。因此，筆者認為網絡互連設備特別是網絡硬件設備網絡層次歸屬應該是：集線器屬于物理層設備，交換機屬于數據鏈路層設備，路由器屬于網絡層設備。

參考文獻：

[1]董吉文，徐龍璽，王信堂，等.計算機網絡技術與應用[M].北京：電子工業出版社，2006.

[2]陳學平.計算機網絡工程與實訓[M].北京：電子工業出版社，2006.