关键词：中继器 网桥 交换机 路由器
在基于以太网的控制系统中，物理层器件是将以太网中各节点(站点)设备连接到物理介质上不可缺少的关键部件。在开放式互连(OSI)参考模型中，将系统间互连所要执行的全部通信功能按一定原则划入其七个功能层中。
有线以太网的主要设备包括网络接口控制器或称网络接口适配卡、中继器、网桥和交换机及路由器等。各种设备接口必须通过物理层器件才能与网络传输介质相连。这几种设备结构、功能和作用既有区别又有联系。
一 中继器
中继器最基本的功能是从一个端口接收信息，并将其复制到其他端口上发送出去，中继器在收到网络节点(网站)发出信号的同时，将其拷贝到其他端口上。中继器内部要对信号进行适当处理，即除去噪声干扰，优化信号功能。
中继器被称为以太网的核心网元设备。它可将多个网段连接成多段以太网系统，并使整个系统像一个大网段一样工作。为保证整个网段长度上信号的质量，各个小网段的长度受到限制。中继器将各网段连在一起，对以太网信号进行操作，重发信号并存储计时，确保每个帧完好地通过以太网系统，使以太网系统中的每个站点都能准确地收到帧。中继器不是站点，所
一般来说中继器是形成碰撞域的核心，IEEE802.3u规范了两类中继器拓扑结构，按拓扑结构规则分为I类中继器和II类中继器。而两种类型中继器不允许在同一碰撞域网络中使用，即不能混用。
二 网桥
以太网网桥(Ethernet Bridge)是属于OSI参考模型七层结构的第二层(链路层)设备，因此它操作的不是数据包而是成帧的数据。以太网网桥对于帧信号的操作包括帧信号的收/发、帧信号内各区域的识别、解释，并且"散列"出节点MAC地址并将其记录到相关的节点MAC地址表中。
通过网桥的各端口可将同一类型的局域网全透明的连接起来，实现网段内数据的传输、网段间数据的传输及数据帧在多节点间的传输。
网桥的基本功能框图如图所示。
其工作过程是：首先对某个网桥端口来的数据帧的完整性进行判断，然后将合法的数据帧存入数据帧存储单元，将非法的数据帧丢弃。对于合法的数据帧，由"MAC地址散列单元"将源节点MAC地址散列出来，并且在节点MAC地址表中核查是否有此节点地址。若表中无此节点MAC地址，则按输入端口编号将其节点MAC地址写入地址表中相应端口编号网段的空地址位置中，并将其寿命计数器清零，开始计算此新地址的寿命；若表中已有此节点MAC地址，则将此节点MAC地址寿命计数器清零，重新开始计算此新地址的寿命。当目的节点MAC地址与源节点MAC地址在MAC地址表中处于同一个端口时，执行过滤操作；否则执行转发操作。而对于广播帧和多播帧，则要将此数据帧转发到所有端口、节点或一个节点的子集。
网桥是多设备端口，从上述功能分析可看出其硬件组成至少应包括CPU、RAM、EEPROM、转发与过滤控制机构和若干端口器件等。端口硬件应包括MAC控制与物理层功能芯片，并可工作于混合模式之下。
在由几个网段组成的以太网中，用网桥来代替中继器，就会产生几个独立的以太局域网，或者独立的冲突域。通过网桥连接的各个网段或LAN，将作为独立的冲突域进行操作。
网桥另一个优点是能限制网络系统中信号错误或帧错误造成的影响，从而提高了网络系统可靠性。
点击看原图 三 交换机 以太网交换技术是网桥技术的发展与升华。它的主要功能是完成数据帧的交换。高级交换机与网桥之间在采用的技术、内部结构和性能、造价等有明显区别，主要有如下几方面： 1. 结构安排 通常，网桥内部结构中只装入单一的CPU控制整个网桥工作；而交换机内部结构可能完全不同，其中多采用专用集成电路或多个CPU并行工作，因而交换机有更高的处理信息能力。 2. 交换模式 通常，网桥多采用单一过滤与存储转发交换模式；而交换机可有快捷模式、准快捷模式、存储转发模式和混合模式等多种交换方式。 3. 过滤与转发决策 网桥的转发决策性能由单一的CPU性能决定，转发决策的速度比较慢；而交换机则可在所有端口上并行收/发多个帧信号，并对其快速识别、解释，从而实现实时更新地址表，迅速地作出过滤或转发的决策。 4. 端口间的路径 网桥端口间的路径一般地说只有单一的路径信道；而交换机端口间可有多条路径信道，因此可实现数据帧在端口间更快的交换。 5. 端口数量 网桥的端口数量较少，单一CPU的网桥数量一般地说只有5个，最多不超过24个；而交换机的端口数量可多达128个。 交换机改善网络系统操作的主要方式是控制通信量流动。控制通信功能使交换机成为面对不断
交换机另一个优点是它能连接以不同速度运行的LAN网段。
四 路由器
路由器作为以太网的一个重要物理部件，可在网络协议层上实现遵守不同协议的各种类型局域网的连接。所谓路由器也是一种网关，可将若干个城市甚至一个国家内各类型的网络连接起来。例如，因特网就是遍布于世界的巨型路由器网络，网上包含无数个有各类型接口路由器。
作为以太网的一个重要物理部件存在，其中必然要有遵守以太网协议的局域网接口。路由器主要是完成对于数据包的操作，并利用协议报头中的网址作为其转发决策。路由器种类很多，按其应用可分为普通和专用两类路由器；按其结构规模又可分为低端、中端、高端路由器以及超大型路由器；按其工作速度又分为低速、中速、高速和超高速几类。
路由选择技术是在由路由器组成的网络中使用的帧信息转发方式即利用第3层协议报头中的网址信息作为其帧信息的转发决策；而在网桥和交换机网络中则是使用第2层信息即MAC地址信息作为其帧信息的转发决策。在有线以太网的网桥和交换机中，通常都设置路由选择控制表用于控制路由的选择。
综上所述，以太网系统中
