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【總結】中繼器、集線器、網橋、交換機、路由器、網關

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浏覽:- 发布日期:2019-02-20 17:20:52【

有朋友問,通信的原理是什麽?在了解通信原理之前,我們首先要對通信常用的設備進行熟悉,計算機網絡體系中,有幾樣通信設備或者說網絡名詞出現的頻率相當的高,它們是:中繼器、集線器、網橋、交換機、路由器和網關。其實,弄清楚這幾個計算機網絡的名詞並不困難,如果能以計算機網絡層次的概念給它們劃清界限的話,那就很容易把它們區分出來。那我現在就有條理地梳理一下它們各自的含義和作用,以及它們之間的聯系。

一、中繼器

中繼器(Repeater)是連接網絡線路的一種裝置,常用于兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工作。中繼器是最簡單的網絡互聯設備,主要完成物理層的功能,負責在兩個節點的物理層上按位傳遞信息,完成信號的複制、調整和放大功能,以此來延長網絡的長度。它在OSI參考模型中的位置物理層。

由于存在损耗, 在线路上传输的信号功率会逐渐衰减,衰减到一定程度时将造成信号失真,因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接,对衰减的信号进行放大,保持与原数据相同。

中繼器是模擬設備,用于連接兩根電纜段。中繼器不理解幀、分組和頭的概念,他們只理解電壓值。

一句話總結:中繼器,就是簡單的信號放大器,信號在傳輸的過程中是要衰減的,中繼器的作用就是將信號放大,使信號能傳的更遠。

二、集线器                                                                         

集線器(Hub)是中繼器的一種形式,區別在于集線器能夠提供多端口服務,也稱爲多口中繼器。集線器在OSI/RM中的物理層。

一句話總結:集線器,差不多就是個多端口的中繼器,把每個輸入端口的信號放大再發到別的端口去,集線器可以實現多台計算機之間的互聯,因爲它有很多的端口,每個口都能連計算機。

三、网桥                                                                           

網橋(Bridge)是一個局域網與另一個局域網之間建立連接的橋梁。網橋是屬于數據鏈路層的一種設備,它的作用是擴展網絡和通信手段,在各種傳輸介質中轉發數據信號,擴展網絡的距離,同時又有選擇地將現有地址的信號從一個傳輸介質發送到另一個傳輸介質,並能有效地限制兩個介質系統中無關緊要的通信。

一句話總結:網橋工作在數據鏈路層,將兩個LAN連起來,根據MAC地址來轉發幀,可以看作一個“低層的路由器”。

四、交換機                                                                                             

交換機(Swich)工作在第二層(即數據鏈路層),它要比集線器智能一些,它能分辨出幀中的源MAC地址和目的MAC地址,因此可以在任意兩個端口間建立聯系,在數據幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑,使數據幀直接由源地址到達目的地址。光纖交換機通過對信息進行重新生成,並經過內部處理後轉發至指定端口,具備自動尋址能力和交換作用。但是交換機並不懂得IP地址,它只知道MAC地址。

交換機是使用硬件來完成以往網橋使用軟件來完成過濾、學習和轉發過程的任務。交換機速度比HUB快,這是由于HUB不知道目標地址在何處,發送數據到所有的端口。而交換機中有一張MAC地址表,如果知道目標地址在何處,就把數據發送到指定地點,如果它不知道就發送到所有的端口。這樣過濾可以幫助降低整個網絡的數據傳輸量,提高效率。但是交換機的功能還不止如此,它可以把網絡拆解成網絡分支、分割網絡數據流,隔離分支中發生的故障,這樣就可以減少每個網絡分支的數據信息流量而使每個網絡更有效,提高整個網絡效率。

   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,尽管帧的其他部分还没有到达,则只要输出线路可以使用,交换机就开始转发该帧,而不需理会帧后面的内容,也即是说交换机并没有使用“存储—转发”交换方式。

一句話總結:交換機,可以理解爲高級的網橋,他有網橋的功能,但性能比網橋強。交換機和網橋的細微差別就在于:交換機常常用來連接獨立的計算機,而網橋連接的目標是LAN,所以交換機的端口較網橋多。

五、路由器                                                                         

路由器(Router)工作在第三层(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,如果它接收到一个数据包,就检查其中的IP地址,如果目标地址是本地网络的就不理会,如果是其他网络的,就将数据包转发出本地网络。与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,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协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。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。而要送给不同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。如果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。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,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)互相通信。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。目前TCP/IP网络,全部是通过路由器互连起来的,Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。

路由器用于連接多個邏輯上分開的網絡,幾個使用不同協議和體系結構的網絡。路由器利用網絡層定義的“邏輯”上的網絡地址(即IP地址)來區別不同的網絡,實現網絡的互連和隔離,保持各個網絡的獨立性。當一個子網傳輸到另外一個子網時,可以用路由器完成。它具有判斷網絡地址和選擇路徑的功能,過濾和分隔網絡信息流。一方面能夠跨越不同的物理網絡類型(DDN、FDDI、以太網等等),另一方面在邏輯上將整個互連網絡分割成邏輯上獨立的網絡單位,使網絡具有一定的邏輯結構。

   一句話總結:路由器的主要工作就是为经过路由器的每个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。

六、网关                                                                           

网关(Gateway)又称网间连接器、協議轉換器。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同的网络互连。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。使用在不同的通信协议、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。与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。

 一句話總結:網關,通過字面意思解釋就是網絡的關口。從技術角度來解釋,就是連接兩個不同網絡的接口,比如局域網的共享上網服務器就是局域網和廣域網的接口。

 最後有兩個注意問題:

1、交換機和路由器的區別?

 從應用上說:

       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,然后通过共享给多台电脑同时上网,而交换机内部不具有拨号功能,但交换机的作用是将网络信号分流,以实现更多电脑连接共享上网。

       大家可以这样认为,交换机可以将多台电脑连接起来,与交换机互连的电脑本身则具备了互相通信的功能,组建成了一个内部局域网,但需要访问互联网还需要有网络支持,因此交换机一端需要连接到路由器,路由器即可实现交换功能,还可以拨号,实现宽带连接,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。

 從概念上說:

路由,是三層設備,有選擇道路的作用。比如你去羅馬,有很多路可以走,怎麽走省錢省時間,就是路由要做的,解決你應該按照那條路走的問題。當然還有基于三層的其他功能。

交換機,是二層設備。他就像你家門前的如或者你們樓道,附近的住戶都知道去幾層幾號怎麽走。

舉個例子說明路由器和交換機的配合:我要去找小明借電腦,小明說他不在家,叫我自己去拿吧,同時還告訴我他家的地址是XX路XX小區XX號(好比ip地址),我根據小明告訴我的地址找到了小明的家(路由器的功能,尋找路徑)。我進門發現他家居然有10台電腦,哪台是借給我的那台呢?噢,原來小明還告訴我他要借給我的電腦的編號(MAC地址),那樣我就可以根據編號找到相應的電腦了。

在上述的例子中,如果我沒有路由器,我就不知道怎麽去小明家,更不用說拿到電腦;如果我沒有拿到所需的電腦編號,我也拿不到電腦,因爲有十台電腦,我不能亂拿;有個特殊情況,如果小明家只有一台電腦呢?那我就不需要編號就可以確定拿哪台電腦,也就是不需要交換機。

2、爲什麽有時候還要在路由器的後面先接1台交換機再接計算機?

    路由器是可以直接接电脑等终端设备,为什么标准都是路由器接交换机然后再接电脑等终端,是因为路由器本来就是一个路由设备,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需要使用交换机,所以标准就是路由器地下接交换机的形式。一般是情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。但是家用的路由器的话直接就接计算机就可以了,而不必考虑再接交换机。

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