集線器，交換機，路由器的做用

集線器(Hub) —— 工做在物理層

信號在線路中傳播會進行衰減，集線器的做用就是對信號進行再生放大，從而擴大了網絡的傳輸距離。從功能就能夠看出，集線器是工做在物理層的。並且從下圖中能夠看出，使用集線器的網絡是總線型網絡，那麼當一臺計算機發送消息時，全部的計算機都會收到消息。並且有一個問題就是有可能多臺主機同時發送消息，那麼這些信號在總線上相遇就會發生衝突，因此就須要使用"載波監聽多點接入/碰撞檢測(CSMA/CD)"。

使用集線器的網絡叫作共享式網絡，該網絡的全部主機都屬於同一個衝突域，即一臺計算機發送消息，其它的計算機都可以收到。並且同一時刻只可以有一臺計算機發送消息(爲了防止衝突)。

雖說在共享式網絡中其它計算機也可以收到不是發給本身的信息，可是計算機會識別該信息是否是發送給本身的，若是不是那麼就會丟棄。

 

交換機(Switch)  —— 工做在數據鏈路層

前言——交換機轉發的消息叫作幀。

集線器的信道利用率過低了，因此就出現了交換機。交換機很不少個端口，每一個端口都可以鏈接一臺計算機，當計算機A向計算機B發送信息時，會在內部創建起一條臨時性的數據傳輸通道，若是有多臺計算機同時通訊，那麼就會維護多條通道。那麼能夠看出交換機的每一個端口就是一個衝突域，若是該端口只鏈接了一臺計算機，那麼就至關於沒有衝突。

 

每臺計算機都有一個網卡適配器，每一個網卡適配器都有一個MAC地址，該地址是全球惟一的。

當計算機A向計算B發送幀時，就會根據幀首部包含的目的主機MAC地址，將幀從合適的端口轉發出去。那麼交換機怎麼知道從哪一個端口把幀轉發出去呢？

交換機會在內部維護一個MAC地址表，其中包含了每一個端口對應的主機的MAC地址。交換機在轉發幀時，就會查找該MAC地址表，而後將幀從合適的端口轉發出去。

那麼交換機是如何獲得這個MAC地址表的呢？

靜態MAC地址表：當把一臺計算機鏈接上交換機時，由管理員填寫該表，從而造成MAC地址表。

動態MAC地址表：當把一臺計算機B鏈接上交換機時，什麼事都不用作，當有計算機A向計算機B發送幀時，若是交換機不可以在MAC地址表中找到幀首部的目的MAC地址對應的是哪一個端口，那麼就會向全部的端口（除了發送幀的那個端口除外）發送該消息，而後只要計算機B迴應了幀，交換機就知道哪一個端口鏈接了計算機B，那麼交換機就會在MAC地址表中記錄下來。

 

路由器(Router)  —— 工做在網絡層

前言——路由器轉發的消息叫作IP數據報。

交換機是工做在數據鏈路層的，也即交換機只能轉發局域網內的幀。若是網絡A的主機想要發消息給網絡B的主機就須要路由器了。

若是網絡A的主機1想要想網絡B的主機2發送消息，那麼主機1必須在IP數據報的首部加上源IP地址和目標IP地址，那麼路由器A會根據目標IP地址將IP數據報轉發到路由器B。路由器B接收到該IP數據報後，會將該IP數據報封裝成幀，而後在幀的首部加上主機B的MAC地址做爲目的地址，而後把該消息轉發給主機B，或者轉發給交換機，由交換機轉發給主機B。

那麼路由器A怎麼知道把IP數據包從哪一個端口送出去呢？路由器內部維護了一張路由表，它知道把IP數據報從哪一個端口發出去。這個就不詳細說了，太複雜了。

那麼路由器B怎麼知道某個IP地址對應了哪一個主機，且該主機的MAC地址是什麼呢？

路由器內部維護了一張arp表，即地址解析協議表，它知道哪一個IP地址對應了哪一個MAC地址。

①若是arp表中存在該IP地址所對應的表項，那麼根據該表項，直接將IP數據包加上相應的首部封裝成幀。

②若是arp表中不存在該IP地址所對應的表項，那麼路由器發送一個廣播幀，將幀首部的目的MAC地址設爲FFFFFFFFFFFF，交換機收到該幀後，發現其目的MAC地址是FFFFFFFFFFFF，就會將該幀從全部的端口（除了發送該幀的端口除外）轉發出去，當計算機收到該幀後，就會把本身的IP地址和MAC地址都發送給路由器，這樣路由器就生成了arp表了。而後再根據該錶轉發IP數據報。

注：計算機接收的幀只有兩種，①幀首部的目的MAC地址和本身的MAC地址一致；②幀首部的目的MAC地址是廣播地址FFFFFFFFFFFF。（這裏不考慮組播的狀況）

 

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