集線器、路由器、交換機、網關的作用與差別

由于本人一直以來對集線器，路由器，交換機，網關這幾個東西的作用有點模糊，本周讀了一部分《CCNA1網絡基礎》，加上在網上搜搜學學，整理了一下。

　　集線器——區域網路集線器有許多插座(通常是RJ-4S

插座)，用于網線與各種計算機的連接配接。計算機和集線器之間用單一網線連接配接，計算機和集線器之間就有了一條電傳輸媒體。當集線器收到電信号後，它僅僅是将這

個信号複制，送到它的其他所有的接口上。圖1-1給出一個網絡拓撲圖。

圖1-1具有一個集線器的小型區域網路

　　交換機-------交換機Switch，工作在資料鍊路層（第二層），稍微高端一點的交換機都有一個作業系統來支援。和集線器一樣主要用于連

接計算機等網絡終端裝置。交換機比集線器更加先進，允許連接配接在交換機上的裝置并行通訊，好比高速公路上的汽車并行行使一般，裝置間通訊不會再發生沖突，因

此交換機打破了沖突域，交換機每個接口是一個沖突域，不會與其他接口發生通訊沖突。并且有系統的交換機可以記錄MAC位址表，發送的資料不會再以廣播方式

發送到每個接口，而是直接到達目的接口，節省了接口帶寬。但是交換機和集線器一樣不能判斷廣播資料包，會把廣播發送到全部接口，是以交換機和集線器一樣連

接了一個廣播域網絡。高端一點的交換機不僅可以記錄MAC位址表，還可以劃分VLAN（虛拟區域網路）來隔離廣播，但是VLAN間也同樣不能通訊。要使

VLAN間能夠通訊，必須有三層裝置介入。

　　路由器-------路由器Router，工作在網絡層（第三層），所有的路由器都有自己的作業系統來維持，并且需要人員調試，否則不能工作。

路由器沒有那麼多接口，主要用來進行網絡與網絡的連接配接。簡單的說路由器把資料從一個網絡發送到另一個網絡，這個過程就叫路由。路由器不僅能像交換機一樣隔

離沖突域，而且還能檢測廣播資料包，并丢棄廣播包來隔離廣播域，有效的擴大了網絡的規模。

在路由器中記錄着路由表，路由器以此來轉發資料，以實作網絡間的通訊。路由器的介入可以使交換機劃分的VLAN實作互相通訊。

集線器的作用

　　集線器的作用可以簡單的了解為将一些機器連接配接起來組成一個區域網路。而交換機（又名交換式集線器）作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區

别：集線器采用的式共享帶寬的工作方式，而交換機是獨享帶寬。這樣在機器很多或資料量很大時，兩者将會有比較明顯的。正如其名字所暗示的，集線器就是活動

的中心。用網絡術語來說，Hub或Concentrator，是基于星形拓撲的接線點。

Arcnet、10Base-T、10Base-F及許多其它專用網絡都依靠集線器來連接配接各段電纜及把資料分發到各個網段。集線器的基本功能是資訊分發，

它把一個端口接收的所有信号向所有端口分發出去。一些集線器在分發之前将弱信号重新生成，一些集線器整理信号的時序以提供所有端口間的同步資料通信。具有

多個10Base-F接口的集線器就象是使用鏡子來把光線分到各個端口。

路由器的作用

　　路由器工作于OSI七層協定中的第三層，即網絡層。其主要任務是接收來自一個網絡接口的資料包，根據其中所含的目的位址，決定轉發到下一個目的

位址。是以，路由器首先得在轉發路由表中查找它的目的位址，若找到了目的位址，就在資料包的幀格前添加下一個MAC位址，同時IP資料標頭的

TTL（Time To

Live）域也開始減數，并重新計算校驗和。當資料包被送到輸出端口時，它需要按順序等待，以便被傳送到輸對外連結路上。路由器在工作時能夠按照某種路由通信

協定查找裝置中的路由表。如果到某一特定節點有一條以上的路徑，則基本預先确定的路由準則是選擇最優（或最經濟）的傳輸路徑。由于各種網絡段和其互相連接配接

情況可能會因環境變化而變化，是以路由情況的資訊一般也按所使用的路由資訊協定的規定而定時更新。網絡中，每個路由器的基本功能都是按照一定的規則來動态

地更新它所保持的路由表，以便保持路由資訊的有效性。為了便于在網絡間傳送封包，路由器總是先按照預定的規則把較大的資料分解成适當大小的資料包，再将這

些資料包分别通過相同或不同路徑發送出去。當這些資料包按先後秩序到達目的地後，再把分解的資料包按照一定順序包裝成原有的封包形式。路由器的分層尋址功

能是路由器的重要功能之一，該功能可以幫助具有很多節點站的網絡來存儲尋址資訊，同時還能在網絡間截獲發送到遠地網段的封包，起轉發作用；選擇最合理的路

由，引導通信也是路由器基本功能；多協定路由器還可以連接配接使用不同通信協定的網絡段，成為不同通信協定網絡段之間的通信平台。一般來說，路由器的主要工作

是對資料包進行存儲轉發，具體過程如下：

       第一步：當資料包到達路由器，根據網絡實體接口的類型，路由器調用相應的鍊路層功能子產品，以解釋處理此資料包的鍊路層協定報頭。這一步處理比較簡單，主要是對資料的完整性進行驗證，如CRC校驗、幀長度檢查等。

第二步：在鍊路層完成對資料幀的完整性驗證後，路由器開始處理此資料幀的IP層。這一過程是路由器功能的核心。根據資料幀中IP標頭的目的IP位址，路由

器在路由表中查找下一跳的IP位址；同時，IP資料標頭的TTL（Time To Live）域開始減數，并重新計算校驗和（Checksum）。

       第三步：根據路由表中所查到的下一跳IP位址，将IP資料包送往相應的輸對外連結路層，被封裝上相應的鍊路層標頭，最後經輸出網絡實體接口發送出去。

       簡單地說，路由器的主要工作就是為經過路由器的每個資料包尋找一條最佳傳輸路徑，并将該資料包有效地傳送到目的站點。

交換機的作用

　　交換機的主要功能包括實體編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。目前交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛拟區域網路）的支援、對鍊路彙聚的支援，甚至有的還具有防火牆的功能。

（1）學習：以太網交換機了解每一端口相連裝置的MAC位址，并将位址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC位址表中。

（2）轉發/過濾：當一個資料幀的目的位址在MAC位址表中有映射時，它被轉發到連接配接目的節點的端口而不是所有端口（如該資料幀為廣播/多點傳播幀則轉發至所有端口）。

（3）消除回路：當交換機包括一個備援回路時，以太網交換機通過生成樹協定避免回路的産生，同時允許存在後備路徑。

　　交換機除了能夠連接配接同種類型的網絡之外，還可以在不同類型的網絡（如以太網和快速以太網）之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支援快速

以太網或FDDI等的高速連接配接端口，用于連接配接網絡中的其它交換機或者為帶寬占用量大的關鍵伺服器提供附加帶寬。

一般來說，交換機的每個端口都用來連接配接一個獨立的網段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網絡計算機直接連接配接到交換機的端口上。這

樣，網絡的關鍵伺服器和重要使用者就擁有更快的接入速度，支援更大的資訊流量。

網關的作用

　　網關，是應用使用的互連裝置，熟語能夠連接配接不同網絡的軟體和硬體的結構産品。網關用來賴甯界異類網絡，是一個協定轉換器，工作在OSI/IP模

型或TCP/IP體系的高層，通過網關可使用不同的格式、不同的通信協定、不同的結構類型的網絡連接配接起來，使得不同協定網絡間的資訊包傳送和接收，簡化網

絡的管理。網關的實作較為複雜，一般隻限于幾個協定的轉化。

　　網關的連接配接方式有兩種：無連接配接的網關和面向連接配接的網關。網關提供的服務主要是連接配接、翻譯和轉換，使得不同的網絡體系能夠進行。網關是用于大型網

絡中心和大型計算機系統的裝置，在面向連接配接的網關中又分為半網關和全網關。半網關的概念是在兩個子網之間存在一定距離時，一般是一個網關分為兩半，中間用

一條鍊路連接配接起來。全網關的概念是一種面向連接配接的資料報網絡的互連。區域網路的網關可以使得運作不同協定或運作于OSI/RM模型不同層次上的區域網路網段指

間的通信或隔離，路由器和計算機都可以配置在網關。Internet網關管理區域網路和Internet網之間的介入，以及印制互相的通路。

　　其實對路由器和交換機的差別還是有點模糊，圖1-2可以直覺地解決這個問題。

圖1-2一台路由器連接配接3 個LAN 的網絡

       其次，還有中繼器，網橋，數據機，伺服器等概念。在網上搜到形象化的解釋：

• 網卡：相當于郵差；
• 中繼器：相當于中轉站；
• 集線器：相當于人力資源招聘；
• 路由器：相當于委派機構；
• 網橋：相當于棧橋；
• 網關：相當于海關；
• 交換機：相當于郵局；
• 數據機：相當于“貓咪”。

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