在基于以太網的控制系統中，物理層器件是將以太網中各節點（站點）設備連接到物理介質上不可缺少的關鍵部件。在開放式互連（OSI）參考模型中，將系統間互連所要執行的全部通信功能按一定原則劃入其七個功能層中。 　　有線以太網的主要設備包括網絡接口控制器或稱網絡接口適配卡、中繼器、網橋和交換機及路由器等。各種設備接口必須通過物理層器件才能與網絡傳輸介質相連。這幾種設備結構、功能和作用既有區別又有聯系。 一、中繼器 　　中繼器最基本的功能是從一個端口接收信息，并將其復制到其他端口上發送出去，中繼器在收到網絡節點（網站）發出信號的同時，將其拷貝到其他端口上。中繼器內部要對信號進行適當處理，即除去噪聲干擾，優化信號功能。 　　中繼器被稱為以太網的核心網元設備。它可將多個網段連接成多段以太網系統，并使整個系統像一個大網段一樣工作。為保證整個網段長度上信號的質量，各個小網段的長度受到限制。中繼器將各網段連在一起，對以太網信號進行操作，重發信號并存儲計時，確保每個幀完好地通過以太網系統，使以太網系統中的每個站點都能準確地收到幀。中繼器不是站點，所 以不需要使用具有地址的以太網接口來運行。然而，為了與中繼器上的管理軟件進行通信，中繼器也可配有接口。 　　一般來說中繼器是形成碰撞域的核心，IEEE802.3u規范了兩類中繼器拓撲結構，按拓撲結構規則分為I類中繼器和II類中繼器。而兩種類型中繼器不允許在同一碰撞域網絡中使用，即不能混用。 二、網橋 　　以太網網橋（Ethernet Bridge）是屬于OSI參考模型七層結構的第二層（鏈路層）設備，因此它操作的不是數據包而是成幀的數據。以太網網橋對于幀信號的操作包括幀信號的收/發、幀信號內各區域的識別、解釋，并且"散列"出節點MAC地址并將其記錄到相關的節點MAC地址表中。 　　通過網橋的各端口可將同一類型的局域網全透明的連接起來，實現網段內數據的傳輸、網段間數據的傳輸及數據幀在多節點間的傳輸。 　　網橋的基本功能框圖如圖所示。 　　其工作過程是：首先對某個網橋端口來的數據幀的完整性進行判斷，然后將合法的數據幀存入數據幀存儲單元，將非法的數據幀丟棄。對于合法的數據幀，由"MAC地址散列單元"將源節點MAC地址散列出來，并且在節點MAC地址表中核查是否有此節點地址。若表中無此節點MAC地址，則按輸入端口編號將其節點MAC地址寫入地址表中相應端口編號網段的空地址位置中，并將其壽命計數器清零，開始計算此新地址的壽命；若表中已有此節點MAC地址，則將此節點MAC地址壽命計數器清零，重新開始計算此新地址的壽命。當目的節點MAC地址與源節點MAC地址在MAC地址表中處于同一個端口時，執行過濾操作；否則執行轉發操作。而對于廣播幀和多播幀，則要將此數據幀轉發到所有端口、節點或一個節點的子集。 　　網橋是多設備端口，從上述功能分析可看出其硬件組成至少應包括CPU、RAM、EEPROM、轉發與過濾控制機構和若干端口器件等。端口硬件應包括MAC控制與物理層功能芯片，并可工作于混合模式之下。 　　在由幾個網段組成的以太網中，用網橋來代替中繼器，就會產生幾個獨立的以太局域網，或者獨立的沖突域。通過網橋連接的各個網段或LAN，將作為獨立的沖突域進行操作。 　　網橋另一個優點是能限制網絡系統中信號錯誤或幀錯誤造成的影響，從而提高了網絡系統可靠性。 三、交換機 　　以太網交換技術是網橋技術的發展與升華。它的主要功能是完成數據幀的交換。高級交換機與網橋之間在采用的技術、內部結構和性能、造價等有明顯區別，主要有如下幾方面： 　　1. 結構安排 　　通常，網橋內部結構中只裝入單一的CPU控制整個網橋工作；而交換機內部結構可能完全不同，其中多采用專用集成電路或多個CPU并行工作，因而交換機有更高的處理信息能力。 　　2. 交換模式 　　通常，網橋多采用單一過濾與存儲轉發交換模式；而交換機可有快捷模式、準快捷模式、存儲轉發模式和混合模式等多種交換方式。 　　3. 過濾與轉發決策 　　網橋的轉發決策性能由單一的CPU性能決定，轉發決策的速度比較慢；而交換機則可在所有端口上并行收/發多個幀信號，并對其快速識別、解釋，從而實現實時更新地址表，迅速地作出過濾或轉發的決策。 　　4. 端口間的路徑 　　網橋端口間的路徑一般地說只有單一的路徑信道；而交換機端口間可有多條路徑信道，因此可實現數據幀在端口間更快的交換。 　　5. 端口數量 　　網橋的端口數量較少，單一CPU的網橋數量一般地說只有5個，最多不超過24個；而交換機的端口數量可多達128個。 　　交換機改善網絡系統操作的主要方式是控制通信量流動?？刂仆ㄐ殴δ苁菇粨Q機成為面對不斷增加的站點數量和通信負載的以太網設計的有用工具。 　　交換機另一個優點是它能連接以不同速度運行的LAN網段。 四、路由器 　　路由器作為以太網的一個重要物理部件，可在網絡協議層上實現遵守不同協議的各種類型局域網的連接。所謂路由器也是一種網關，可將若干個城市甚至一個國家內各類型的網絡連接起來。例如，因特網就是遍布于世界的巨型路由器網絡，網上包含無數個有各類型接口路由器。 　　作為以太網的一個重要物理部件存在，其中必然要有遵守以太網協議的局域網接口。路由器主要是完成對于數據包的操作，并利用協議報頭中的網址作為其轉發決策。路由器種類很多，按其應用可分為普通和專用兩類路由器；按其結構規模又可分為低端、中端、高端路由器以及超大型路由器；按其工作速度又分為低速、中速、高速和超高速幾類。 　　路由選擇技術是在由路由器組成的網絡中使用的幀信息轉發方式即利用第3層協議報頭中的網址信息作為其幀信息的轉發決策；而在網橋和交換機網絡中則是使用第2層信息即MAC地址信息作為其幀信息的轉發決策。在有線以太網的網橋和交換機中，通常都設置路由選擇控制表用于控制路由的選擇。 　　綜上所述，以太網系統中物理部件在功能和應用上各有特點，其主要性能指標、結構和價格如表所示，在設計中，在滿足技術需要和可靠性的情況下應合理選擇，使其達到較高性價比。