網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次歸屬問題探討

楊柳

摘 要：關(guān)于網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次歸屬問題是計算機網(wǎng)絡(luò)課教學(xué)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(zhǔn)確的現(xiàn)象，文章從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的三個參考模型出發(fā)，特澄清了這一問題。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)參考模型;網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備;歸屬

計算機在通信中的應(yīng)用促使數(shù)據(jù)通信數(shù)字通信技術(shù)迅速發(fā)展，并促進(jìn)了通信由模擬到數(shù)字并最終向綜合服務(wù)的方向發(fā)展[1]。為了完成網(wǎng)絡(luò)通信的功能，人們引入了各種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。這些互連設(shè)備層次歸屬問題，是本文要探討的主要問題。

1.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的三大參考模型

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

在物理介質(zhì)的基礎(chǔ)上，OSI/RM將計算機網(wǎng)絡(luò)分成七層，由下往上依次是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。在OSI參考模型中，每層都包含不同的網(wǎng)絡(luò)活動，各層之間既相互獨立，又存在一定的關(guān)系。在實際的計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，大行其道的是TCP/IP協(xié)議族。

（2）TCP/IP參考模型。TCP/IP是當(dāng)今世界最大的廣域網(wǎng)——INTERNET的核心協(xié)議。它是包含TCP和IP兩個協(xié)議的數(shù)十個協(xié)議組成的一個協(xié)議族，它的參考模型為應(yīng)用層（HTTP/FTP/DNS）、傳輸層（TCP/UDP）、網(wǎng)際層（IP）、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP的協(xié)議是從網(wǎng)際層開始的，IP協(xié)議屏蔽了具體的物理網(wǎng)絡(luò)的差異，這些具體的物理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)接口層。

（3）IEEE 802 LAN/RM。IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）在1980年2月成立了專門制定局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的802委員會，制定了一系列關(guān)于局域網(wǎng)（LAN）的標(biāo)準(zhǔn)，包括著名的802.3標(biāo)準(zhǔn)、802.5標(biāo)準(zhǔn)、802.11標(biāo)準(zhǔn)。

2.網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次歸屬問題

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器、網(wǎng)關(guān)。

經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備的層次歸屬問題也主要是圍繞這三個設(shè)備來展開。

專科學(xué)校尤其是高職院校使用的計算機網(wǎng)絡(luò)教材對于網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)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(guān)描述如下：

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

（2）路由器是工作在OSI七層模型中第三層網(wǎng)絡(luò)層（IP）與第四層即傳輸層間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

（3）交換機一般用于LAN-WAN的連接，交換機歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。

計算機網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典教材中，似乎集線器是一個處理數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。集線器有沒有完成數(shù)據(jù)鏈路層的功能呢？先看以下兩點分析：

在局域網(wǎng)參考模型中，媒體訪問控制子層屬于數(shù)據(jù)鏈路層。如果集線器完成了這一子層的功能，那我們應(yīng)當(dāng)把集線器歸為數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。實際上，雖然集線器上有沖突發(fā)生，但對沖突進(jìn)行偵聽發(fā)出沖突信號是與集線器的工作站上的網(wǎng)卡的事，所以網(wǎng)卡是一個數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，而集線器是一個物理層設(shè)備。

在OSI參考模型中，數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）或者說數(shù)據(jù)格式是幀。如果集線器能夠處理數(shù)據(jù)幀，那么它就是一個數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。能夠處理數(shù)據(jù)幀的一個重要標(biāo)志是能夠識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址，但實際上集線器是無法識別的。網(wǎng)橋和交換機能夠根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的物理地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)或者過濾，所以我們把網(wǎng)卡、網(wǎng)橋和交換機歸為數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。由此我們可以澄清一個事實：交換機至少是一個數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。雖然三層交換機能夠完成IP路由功能，但我們還是習(xí)慣上將交換機歸為數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。

路由器先劃歸為網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層之間的設(shè)備，然后又劃歸為網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，這種說法存在嚴(yán)謹(jǐn)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(wǎng)絡(luò)層所要完成的功能，這樣路由器就可劃歸為網(wǎng)絡(luò)層的互連設(shè)備。

總之，判斷一個設(shè)備是哪一層的設(shè)備，關(guān)鍵是看這個設(shè)備完成了哪一層的功能。因此，筆者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備特別是網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層次歸屬應(yīng)該是：集線器屬于物理層設(shè)備，交換機屬于數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，路由器屬于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]董吉文，徐龍璽，王信堂，等.計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[2]陳學(xué)平.計算機網(wǎng)絡(luò)工程與實訓(xùn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.