集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念及区别.pdf

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1、集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念及区别介绍集线器、交换机、路由器、中继器、网关、网桥等相关概念知识，方便大家对身边的网络硬件有所了 解和参考，尤其是对于非通信专业的网友来说似乎更有参考价值，实际上有些硬件大家几乎每天都在使用，比如网桥等也可能从未接触过，不过都没关系，稍微比较可参一二。集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念：一、集线器集线器也称 HUBHUB，工作在 OSIOSI 七层结构的第一层物理层，属于共享型设备，接收数据广播发岀，在局域网 内一般都是星型连接拓扑结构，每台工作站都连接到集线器上。由于集线器的带宽共享特性导致网络利用 效率极低，一般在大中型的网络中不

2、会使用到集线器。现在的集线器基集线器传输速率普遍都为 100Mbps100Mbps。本都是全双工模式，市面上常见的二、交换机交换机顾名思义以交换为主要功能，工作在 OSIOSI 第二层（数据链路层），根据 MACMAC 地址进行数据转发。交换机的每一个端口都属于一个冲突域，而集线器所有端口属包的包头信息（其中包含了源于一个冲突域。交换机通过分析EthernetEthernetMACMAC 地址、目标 MACMAC 地址、信息长度等），取得目标MACMAC 地址后，查找交换机 中存储的地址对照表（MACMAC 地址对应的端口），确认具有此 MACMAC 地址的网卡连接在哪个端口上，然后将信包送到

3、对应端口，有效的抑制IPIP 广播风暴。并且信息 包处于并行状态，效率较高。交换机的转发延迟非常小，主要的得益于其硬件设计机理非常高效，为了支持各端口的最大数据传输速率，交换机内部 转发信包的背板带宽都必须远大于端口带宽，具有强大的整体吞吐率，才能为每台工作站提供 更高的带宽和更高的网络利用率，可以满足大型网络环境大量数据并行处理 的要求。三、路由器路由器跟集线器和交换机不同，是工作在OSIOSI 的第三层（网络 层），根据 IPIP 进行寻址转发数据包。路由一一大网）的数据器是一种可以连接多个网络或网段的网络设备，能将不同网络或网段之间（比如局域网信息进行转换，并为信包传输分配最合适的路径，

4、使它们之间能够进行数据传输，从而构成一个更大的网络。路由器具有最主要的两个功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输岀链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息 交换、系统配置、系统管理等。四、中继器中继器（RepeaterRepeater）工作于 OSIOSI 的第一层（物理 层），中继器是最简单的网络互联设备，连接同一个网 络的两个或多个网段，主要完成物理层的功能，负责在两个网络节点的物理层上按位传递信息，完成信号 的复制、调整和放大功能，以此从而增加信号传输的距离，延长网络的长度和覆盖区域，支持远距离的通 信。一

5、般来说，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网。中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电有缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。大家最常接触的是网络中继器，在通讯上还微波中继器、激光中继器、红外中继器等等，机理类似，触类旁通。五、网关 网关（GatewayGateway）又叫协议转换器，网关的概念实际上跟上面的设备型不是一类问题，但是为了方便参考 还是放到这里一并介绍。网关是一种复杂 的网络连接设备，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互连。网关具 有对不兼容的高层协议进行转换的能力，为了实现异构设备之间的通信，网关需要对不同的链路层、专用会话层、表示层和应用层协

6、议进行翻译和转换。所以网关兼有路由器、网桥、中继器的特性。若要使两个完全不同的网络（异构网）连接在一起，一般使用网关，在称为网关的计算机实现互联。这台计算机能根据用户通信目标计算机的InternetInternet 中两个网络也要通过一台IPIP 地址，决定是否将用户发岀的信息送岀本地网络，同时，它还将外界发送给属于本地网络计算机的信息接收过来，它是一个网络与另一 个网络相联的通道。为了使址。TCP/IPTCP/IP 协议能够寻址，该通道被赋予一个IPIP 地址，这个 IPIP 地址称为网关地所以，网关的作用就是将两个使用不同协议的网络段连接在 一起的设备，对两 个网络段中的使用不同传 输协议

7、的数据进行互相的翻译转换。在互连设备中，由于协议转换的复杂性，一般只能进行一对一的转换，或是少数几种特定应用协议的转 换。网桥和交换机一样都是工作在路由器是工作在网络层，根据MACMAC 地址（物理地址）来转六、网桥OSIOSI 模型的第二层（数据链路层），可以看成是一个二层路由器（真正的LANLAN）连起来，根据IPIP 地址进行信包转发）。网桥可有效的将两个局域网（发帧，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通 常用于联接数量不多的、同一类型的网段集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥之间区别:物理层一一中继器和集线器 二者都起数字信号放大和中转的作用。中继器（RE

8、PEATER），用来延长网络距离的互连设备。（局域网络互连长度是有 限制，不是无限，例如在 10M 以太网中，任何两个数据终端设备允许的传输通 路最多为5 个中继器、4 个中继器组成）。REPEATER 可以增强线路上衰减的信 号，它两端即可以连接相同的传输媒体，也可以连接不同的媒体，如一头是同轴 电缆另一头是双绞线。集线器（HUB）实际上就是一个多端口的中继器，它有一个端口与主干网相连，并 有多个端口连接一组工作站。它应用于使用星型拓扑结构的网络中，连接多个计 算机或网络设备。集线器就是一种共享设备，HUB 本身不能识别目的地址，当 同一局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时，数据包在以

9、 HUB 为架构的网络上 是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接 收。逻辑链路层 网桥和交换机 数据链路层的作用包括数据链路的建立、维护和拆除、帧包装、帧传输、帧同步、帧差错控制以及流量控制等。网桥工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC 地址（物理地址）来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网 络地址如 IP 地址进行转发）。它可以有效地联接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一 类型的网段。交换机是一种基于 MAC 地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络

10、设备。交 换机可以 学习”MAC 地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发 者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地 址。其实交换机的前身就是网桥。交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成 过滤、学习和转发过程的任务。交换机速度比 HUB 快，这是由于 HUB 不知道 目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而交换机中有一张路由表，如果知道 目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。但是交换机的功能还 不止如此，它可以把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的

11、故障，这样就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个网络更有效，提高 整个网络效率。目前有使用SWITCH 代替 HUB 的趋势。交换机功能学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的 MAC 地址，并将地址同相应 的端口映射起来存放在交换机缓存中的 MAC 地址表中。转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在 MAC 地址表中有映射时，它被转发 到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所 有端口）。消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避 免回路的产生，同时允许存在后备路径。交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和

12、快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以 太网或 FDDI 等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用 量大的关键服务器提供附加带宽。一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提 供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口 上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信 息流量网络层 路由器用于连接多个逻辑上分开的网络，几个使用不同协议和体系结构的网络。当一个 子网传输到另外一个子网时，可以用路由器完成。它具有判断网络地址和选择路 径的功能，过滤和分隔网络信息流。一方面能够跨越不同

13、的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等），另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网 络单位，使网络具有一定的逻辑结构。对于不同规模的网络，路由器作用的侧重点有所不同：1、在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道 到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作 出 尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。2、在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基 层网络单位 园区网，同时，负责下层网络之间的数据转发。3、在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局 域网（LAN），

14、其中所有主机处于同一个逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中，各 个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的 报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接.应用层 网关 网关（Gateway）又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互 连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层（交换机是数据链路层，路由器是 网络层，网关是传输层）。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格 式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。只有设置好网关的 IP 地址，TCP/IP 协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个 IP 地址是哪台机器的 IP 地址呢？网关的 IP地址是具有路由功能的 设备的 IP 地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实 质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。