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集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥之间区别

本期介绍集线器、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。

一、集线器

集线器也称HUB,工作在OSI七层结构的第一层物理层,属于共享型设备,接收数据广播发出,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会使用到集线器。现在的集线器基本都是全双工模式,市面上常见的集线器传输速率普遍都为100Mbps。

二、交换机

交换机顾名思义以交换为主要功能,工作在OSI第二层(数据链路层),根据MAC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于一个冲突域。交换机通过分析Ethernet包的包头信息(其中包含了源MAC地址、目标MAC地址、信息长度等),取得目标MAC地址后,查找交换机中存储的地址对照表(MAC地址对应的端口),确认具有此MAC地址的网卡连接在哪个端口上,然后将信包送到对应端口,有效的抑制IP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OSI的第三层(网络层),根据IP进行寻址转发数据包。路由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——大网)的数据信息进行转换,并为信包传输分配最合适的路径,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、背板转发以及输出链路调度等,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(Repeater)工作于OSI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,在通讯上还有微波中继器、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(Gateway)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Internet中两个网络也要通过一台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IP地址,决定是否将用户发出的信息送出本地网络,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TCP/IP协议能够寻址,该通道被赋予一个IP地址,这个IP地址称为网关地址。

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。

六、网桥

网桥和交换机一样都是工作在OSI模型的第二层(数据链路层),可以看成是一个二层路由器(真正的路由器是工作在网络层,根据IP地址进行信包转发)。网桥可有效的将两个局域网(LAN)连起来,根据MAC地址(物理地址)来转发帧,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。

 

小知识:

OSI模型知识请参维基百科:http://zh.wikipedia.org/wiki/OSI%E6%A8%A1%E5%9E%8B

 

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