中继器·集线器·网桥·交换机·路由器·网关

 

不一样层次的网络链接设备

 

 

 

 

一、物理层：中继器（Repeater）和集线器（Hub）。用于链接物理特性相同的网段，这些网段，只是位置不一样而已。Hub 的端口没有物理和逻辑地址。

二、逻辑链路层：网桥（Bridge）和交换机（Switch）。用于链接同一逻辑网络中、物理层规范不一样的网段，这些网段的拓扑结构和其上的数据帧格式，均可以不一样。Bridge和Switch的端口具备物理地址，但没有逻辑地址。

三、网络层：路由器（Router）。用于链接不一样的逻辑网络。Router的每个端口都有惟一的物理地址和逻辑地址。

四、应用层：网关（Gateway）。用于互连网络上，使用不一样协议的应用程序之间的数据通讯，目前尚无硬件产品。

前二者属于OSI和TCP/IP模型的最低层，即物理层，起到数字信号放大和中转的做用。

中继器(REPEATER)，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容许的传输通路最多为5个中继器、4个中继器组成）。REPEATER能够加强线路上衰减的信号，它两端便可以链接相同的传输媒体，也能够链接不一样的媒体，如一头是同轴电缆另外一头是双绞线。

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，并有多个端口链接一组工做站。它应用于使用星型拓扑结构的网络中，链接多个计算机或网络设备。集线器又分红：1 能动式，2 被动式，3 混合式。1 动能式：对所链接的网络介质上的信号有再生和放大的做用，可以使所链接的介质长度达到最大有效长度，须要有电源才能工做，目前多数HUB为此类型。2 被动式只充当链接器，其不须要电源就能够工做，市场上已经很少见。3 混合式：能够链接多种类型线缆，如同轴和双绞线。

集线器就是一种共享设备，HUB自己不能识别目的地址，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HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端经过验证数据包头的地址信息来肯定是否接收。也就是说，在这种工做方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通信，若是发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。

网桥和交换机属于OSI和TCP/IP的第二层，即数据链路层。数据链路层的做用包括数据链路的创建、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(BRIDGE)工做在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧，能够看做一个“低层的路由器”（路由器工做在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。它能够有效地联接两个LAN，使本地通讯限制在本网段内，并转发相应的信号至另外一网段，网桥一般用于联接数量很少的、同一类型的网段。

网桥一般有透明网桥和源路由选择网桥两大类。
一、透明网桥
简单的讲，使用这种网桥，不须要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。只须插入电缆就能够，现有LAN的运行彻底不受网桥的任何影响。
二、源路由选择网桥
源路由选择的核心思想是假定每一个帧的发送者都知道接收者是否在同一局域网（LAN）上。当发送一帧到另外的网段时，源机器将目的地址的高位设置成1做为标记。另外，它还在帧头加进此帧应走的实际路径。

交换机(SWITCH)是按照通讯两端传输信息的须要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通讯系统中完成信息交换功能的设备。

在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工做模式的改进。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的全部的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包之后，处理端口会查找内存中的地址对照表以肯定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪一个端口上，经过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到全部的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。

使用交换机也能够把网络“分段”，经过对照地址表，交换机只容许必要的网络流量经过交换机。经过交换机的过滤和转发，能够有效的隔离广播风暴，减小误包和错包的出现，避免共享冲突。

总之，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设备。交换机能够“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，经过在数据帧的始发者和目标接收者之间创建临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

其实SWITCH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。SWITCH速度比HUB快，这是因为HUB不知道目标地址在何处，发送数据到全部的端口。而SWITCH中有一张路由表，若是知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，若是它不知道就发送到全部的端口。这样过滤能够帮助下降整个网络的数据传输量，提升效率。可是交换机的功能还不止如此，它能够把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样就能够减小每一个网络分支的数据信息流量而使每一个网络更有效，提升整个网络效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趋势。

路由器(ROUTER)位于网络层，用于链接多个逻辑上分开的网络，几个使用不一样协议和体系结构的网络。当一个子网传输到另一个子网时，能够用路由器完成。它具备判断网络地址和选择路径的功能，过滤和分隔网络信息流。一方面可以跨越不一样的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等），另外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，使网络具备必定的逻辑结构。

对于不一样规模的网络，路由器做用的侧重点有所不一样：

一、在主干网上，路由器的主要做用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达全部下层网络的路径。这须要维护庞大的路由表，并对链接状态的变化做 出尽量迅速的反应。路由器的故障将会致使严重的信息传输问题。

二、在地区网中，路由器的主要做用是网络链接和路由选择，即链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。

三、在园区网内部，路由器的主要做用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网（LAN），其中全部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链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，而路由器就是惟一可以分隔它们的设备，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链接。