中繼器、集線器、網橋、交換機、路由器、網關的超全總結

有朋友問，通訊的原理是什麼？在瞭解通訊原理以前，咱們首先要對通訊經常使用的設備進行熟悉，計算機網絡體系中，有幾樣通訊設備或者說網絡名詞出現的頻率至關的高，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，若是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。那我如今就有條理地梳理一下它們各自的含義和做用，以及它們之間的聯繫。

那咱們首先看一下這些網絡設備分別處於計算機網絡的哪些層次：

1、中繼器

中繼器(Repeater)是鏈接網絡線路的一種裝置,經常使用於兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工做。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,完成信號的複製、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。

因爲存在損耗, 在線路上傳輸的信號功率會逐漸衰減,衰減到必定程度時將形成信號失真,所以會致使接收錯誤。中繼器就是爲解決這一問題而設計的。它完成物理線路的鏈接,對衰減的信號進行放大,保持與原數據相同。

中繼器是模擬設備，用於鏈接兩根電纜段。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，信號在傳輸的過程當中是要衰減的，中繼器的做用就是將信號放大，使信號能傳的更遠。

2、集線器

集線器（Hub）是中繼器的一種形式，區別在於集線器可以提供多端口服務，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，差很少就是個多端口的中繼器，把每一個輸入端口的信號放大再發到別的端口去，集線器能夠實現多臺計算機之間的互聯，由於它有不少的端口，每一個口都能連計算機。

3、網橋

網橋(Bridge)是一個局域網與另外一個局域網之間創建鏈接的橋樑。網橋是屬於數據鏈路層的一種設備，它的做用是擴展網絡和通訊手段，在各類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外一個傳輸介質，並能有效地限制兩個介質系統中可有可無的通訊。

一句話總結：網橋工做在數據鏈路層，將兩個LAN連起來，根據MAC地址來轉發幀，能夠看做一個「低層的路由器」。

4、交換機

交換機(Swich)工做在第二層（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，所以能夠在任意兩個端口間創建聯繫，在數據幀的始發者和目標接收者之間創建臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。交換機經過對信息進行從新生成，並通過內部處理後轉發至指定端口，具有自動尋址能力和交換做用。可是 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，這是因爲HUB不知道目標地址在何處，發送數據到全部的端口。而交換機中有一張MAC地址表，若是知道目標地址在何處，就把數據發送到指定地點，若是它不知道就發送到全部的端口。這樣過濾能夠幫助下降整個網絡的數據傳輸量，提升效率。可是交換機的功能還不止如此，它能夠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，這樣就能夠減小每一個網絡分支的數據信息流量而使每一個網絡更有效，提升整個網絡效率。

現代交換機是這樣處理數據幀的：一旦目標頭域（目標地址）已經進來了，儘管幀的其餘部分尚未到達，則只要輸出線路可使用，交換機就開始轉發該幀，而不需理會幀後面的內容，也便是說交換機並無使用「存儲—轉發」交換方式。

一句話總結：交換機，能夠理解爲高級的網橋，他有網橋的功能，但性能比網橋強。交換機和網橋的細微差異就在於：交換機經常用來鏈接獨立的計算機，而網橋鏈接的目標是LAN，因此交換機的端口較網橋多。

5、路由器

路由器（Router)工做在第三層（即網絡層），它比交換機還要「聰明」一些，它能理解數據中的IP地址，若是它接收到一個數據包，就檢查其中的IP地址，若是目標地址是本地網絡的就不理會，若是是其餘網絡的，就將數據包轉發出本地網絡。與工做在網絡物理層，從物理上劃分網段的交換機不一樣，路由器使用專門的軟件協議從邏輯上對整個網絡進行劃分。例如，一臺支持IP協議的路由器能夠把網絡劃分紅多個子網段，只有指向特殊IP地址的網絡流量才能夠經過路由器。當IP子網中的一臺主機發送IP分組給同一IP子網的另外一臺主機時，它將直接把IP分組送到網絡上，對方就能收到。而要送給不一樣IP於網上的主機時，它要選擇一個能到達目的子網上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負責把IP分組送到目的地。若是沒有找到這樣的路由器，主機就把IP分組送給一個稱爲「缺省網關（default gateway）」的路由器上。對於每個接收到的數據包，路由器都會從新計算其校驗值，並寫入新的物理地址。網絡中的設備用它們的網絡地址（TCP／IP網絡中爲IP地址）互相通訊。IP地址是與硬件地址無關的「邏輯」地址。目前TCP／IP網絡，所有是經過路由器互連起來的，Internet就是成千上萬個IP子網經過路由器互連起來的國際性網絡。

路由器用於鏈接多個邏輯上分開的網絡，幾個使用不一樣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）來區別不一樣的網絡，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一個子網時，能夠用路由器完成。它具備判斷網絡地址和選擇路徑的功能，過濾和分隔網絡信息流。一方面可以跨越不一樣的物理網絡類型（DDN、FDDI、以太網等等），另外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，使網絡具備必定的邏輯結構。

一句話總結：路由器的主要工做就是爲通過路由器的每一個IP數據包尋找一條最佳傳輸路徑，並將該數據有效地傳送到目的站點。 路由器的基本功能是，把數據（IP報文）傳送到正確的網絡。

6、網關

網關(Gateway)又稱網間鏈接器、協議轉換器。網關在網絡層以上實現網絡互連，是最複雜的網絡互連設備，僅用於兩個高層協議不一樣的網絡互連。網關既能夠用於廣域網互連，也能夠用於局域網互連。 網關是一種充當轉換重任的計算機系統或設備。使用在不一樣的通訊協議、數據格式或語言，甚至體系結構徹底不一樣的兩種系統之間，網關是一個翻譯器。與網橋只是簡單地傳達信息不一樣，網關對收到的信息要從新打包，以適應目的系統的需求。

一句話總結：網關，經過字面意思解釋就是網絡的關口。從技術角度來解釋，就是鏈接兩個不一樣網絡的接口，好比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：

一、交換機和路由器的區別？

從應用上說：

交換機和路由器的使用中最大的區別莫過於路由器內部可實現撥號上網，而後經過共享給多臺電腦同時上網，而交換機內部不具備撥號功能，但交換機的做用是將網絡信號分流，以實現更多電腦鏈接共享上網。

你們能夠這樣認爲，交換機能夠將多臺電腦鏈接起來，與交換機互連的電腦自己則具有了互相通訊的功能，組建成了一個內部局域網，但須要訪問互聯網還須要有網絡支持，所以交換機一端須要鏈接到路由器，路由器便可實現交換功能，還能夠撥號，實現寬帶鏈接，並將寬帶資源分配個交換機使用，這樣就實現了多臺電腦共享上網。

從概念上說：

路由，是三層設備，有選擇道路的做用。好比你去羅馬，有不少路能夠走，怎麼走省錢省時間，就是路由要作的，解決你應該按照那條路走的問題。固然還有基於三層的其餘功能。

交換機，是二層設備。他就像你家門前的如或者大家樓道，附近的住戶都知道去幾層幾號怎麼走。

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，叫我本身去拿吧，同時還告訴我他家的地址是XX路XX小區XX號（比如ip地址），我根據小明告訴個人地址找到了小明的家（路由器的功能，尋找路徑）。我進門發現他家竟然有10臺電腦，哪臺是借給個人那臺呢？噢，原來小明還告訴我他要借給個人電腦的編號（MAC地址），那樣我就能夠根據編號找到相應的電腦了。

在上述的例子中，若是我沒有路由器，我就不知道怎麼去小明家，更不用說拿到電腦；若是我沒有拿到所需的電腦編號，我也拿不到電腦，由於有十臺電腦，我不能亂拿；有個特殊狀況，若是小明家只有一臺電腦呢？那我就不須要編號就能夠肯定拿哪臺電腦，也就是不須要交換機。

二、爲何有時候還要在路由器的後面先接1臺交換機再接計算機？

路由器是能夠直接接電腦等終端設備，爲何標準都是路由器接交換機而後再接電腦等終端，是由於路由器原本就是一個路由設備，用來選路的，不適合大量的數據交換，交換機是用來大量數據交換的，終端在內網的性質就是須要使用交換機，因此標準就是路由器地下接交換機的形式。通常是狀況就是在路由器下面接交換機，路由器主要起數據轉發，也就是尋址、路由的功能，交換機起到用戶接入的目的。可是家用的路由器的話直接就接計算機就能夠了，而沒必要考慮再接交換機。