中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的超全总结

有朋友问，通讯的原理是什么？在了解通讯原理以前，咱们首先要对通讯经常使用的设备进行熟悉，计算机网络体系中，有几样通讯设备或者说网络名词出现的频率至关的高，它们是：中继器、集线器、网桥、交换机、路由器和网关。其实，弄清楚这几个计算机网络的名词并不困难，若是能以计算机网络层次的概念给它们划清界限的话，那就很容易把它们区分出来。那我如今就有条理地梳理一下它们各自的含义和做用，以及它们之间的联系。

那咱们首先看一下这些网络设备分别处于计算机网络的哪些层次：

1、中继器

中继器(Repeater)是链接网络线路的一种装置,经常使用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工做。中继器是最简单的网络互联设备,主要完成物理层的功能,负责在两个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,以此来延长网络的长度。它在OSI参考模型中的位置物理层。

因为存在损耗, 在线路上传输的信号功率会逐渐衰减,衰减到必定程度时将形成信号失真,所以会致使接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的链接,对衰减的信号进行放大,保持与原数据相同。

中继器是模拟设备，用于链接两根电缆段。中继器不理解帧、分组和头的概念，他们只理解电压值。

一句话总结：中继器，就是简单的信号放大器，信号在传输的过程当中是要衰减的，中继器的做用就是将信号放大，使信号能传的更远。

2、集线器

集线器（Hub）是中继器的一种形式，区别在于集线器可以提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器在OSI／RM中的物理层。

一句话总结：集线器，差很少就是个多端口的中继器，把每一个输入端口的信号放大再发到别的端口去，集线器能够实现多台计算机之间的互联，由于它有不少的端口，每一个口都能连计算机。

3、网桥

网桥(Bridge)是一个局域网与另外一个局域网之间创建链接的桥梁。网桥是属于数据链路层的一种设备，它的做用是扩展网络和通讯手段，在各类传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将现有地址的信号从一个传输介质发送到另外一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中可有可无的通讯。

一句话总结：网桥工做在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，能够看做一个“低层的路由器”。

4、交换机

交换机(Swich)工做在第二层（即数据链路层），它要比集线器智能一些，它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址，所以能够在任意两个端口间创建联系，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。交换机经过对信息进行从新生成，并通过内部处理后转发至指定端口，具有自动寻址能力和交换做用。可是 交换机并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。

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，这是因为HUB不知道目标地址在何处，发送数据到全部的端口。而交换机中有一张MAC地址表，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。

现代交换机是这样处理数据帧的：一旦目标头域（目标地址）已经进来了，尽管帧的其余部分尚未到达，则只要输出线路可使用，交换机就开始转发该帧，而不需理会帧后面的内容，也便是说交换机并无使用“存储—转发”交换方式。

一句话总结：交换机，能够理解为高级的网桥，他有网桥的功能，但性能比网桥强。交换机和网桥的细微差异就在于：交换机经常用来链接独立的计算机，而网桥链接的目标是LAN，因此交换机的端口较网桥多。

5、路由器

路由器（Router)工做在第三层（即网络层），它比交换机还要“聪明”一些，它能理解数据中的IP地址，若是它接收到一个数据包，就检查其中的IP地址，若是目标地址是本地网络的就不理会，若是是其余网络的，就将数据包转发出本地网络。与工做在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不一样，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器能够把网络划分红多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才能够经过路由器。当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另外一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。而要送给不一样IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。若是没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关（default gateway）”的路由器上。对于每个接收到的数据包，路由器都会从新计算其校验值，并写入新的物理地址。网络中的设备用它们的网络地址（TCP／IP网络中为IP地址）互相通讯。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。目前TCP／IP网络，所有是经过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网经过路由器互连起来的国际性网络。

路由器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。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址（即IP地址）来区别不一样的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。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。

一句话总结：路由器的主要工做就是为通过路由器的每一个IP数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。 路由器的基本功能是，把数据（IP报文）传送到正确的网络。

6、网关

网关(Gateway)又称网间链接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不一样的网络互连。网关既能够用于广域网互连，也能够用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不一样的通讯协议、数据格式或语言，甚至体系结构彻底不一样的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不一样，网关对收到的信息要从新打包，以适应目的系统的需求。

一句话总结：网关，经过字面意思解释就是网络的关口。从技术角度来解释，就是链接两个不一样网络的接口，好比局域网的共享上网服务器就是局域网和广域网的接口。

最后有两个注意问题：

一、交换机和路由器的区别？

从应用上说：

交换机和路由器的使用中最大的区别莫过于路由器内部可实现拨号上网，而后经过共享给多台电脑同时上网，而交换机内部不具备拨号功能，但交换机的做用是将网络信号分流，以实现更多电脑链接共享上网。

你们能够这样认为，交换机能够将多台电脑链接起来，与交换机互连的电脑自己则具有了互相通讯的功能，组建成了一个内部局域网，但须要访问互联网还须要有网络支持，所以交换机一端须要链接到路由器，路由器便可实现交换功能，还能够拨号，实现宽带链接，并将宽带资源分配个交换机使用，这样就实现了多台电脑共享上网。

从概念上说：

路由，是三层设备，有选择道路的做用。好比你去罗马，有不少路能够走，怎么走省钱省时间，就是路由要作的，解决你应该按照那条路走的问题。固然还有基于三层的其余功能。

交换机，是二层设备。他就像你家门前的如或者大家楼道，附近的住户都知道去几层几号怎么走。

举个例子说明路由器和交换机的配合：我要去找小明借电脑，小明说他不在家，叫我本身去拿吧，同时还告诉我他家的地址是XX路XX小区XX号（比如ip地址），我根据小明告诉个人地址找到了小明的家（路由器的功能，寻找路径）。我进门发现他家竟然有10台电脑，哪台是借给个人那台呢？噢，原来小明还告诉我他要借给个人电脑的编号（MAC地址），那样我就能够根据编号找到相应的电脑了。

在上述的例子中，若是我没有路由器，我就不知道怎么去小明家，更不用说拿到电脑；若是我没有拿到所需的电脑编号，我也拿不到电脑，由于有十台电脑，我不能乱拿；有个特殊状况，若是小明家只有一台电脑呢？那我就不须要编号就能够肯定拿哪台电脑，也就是不须要交换机。

二、为何有时候还要在路由器的后面先接1台交换机再接计算机？

路由器是能够直接接电脑等终端设备，为何标准都是路由器接交换机而后再接电脑等终端，是由于路由器原本就是一个路由设备，用来选路的，不适合大量的数据交换，交换机是用来大量数据交换的，终端在内网的性质就是须要使用交换机，因此标准就是路由器地下接交换机的形式。通常是状况就是在路由器下面接交换机，路由器主要起数据转发，也就是寻址、路由的功能，交换机起到用户接入的目的。可是家用的路由器的话直接就接计算机就能够了，而没必要考虑再接交换机。