路由器（Router）、交換機（Switch）和集線器（Hub）

1、路由器（Router）

路由器是工做在OSI第三層-網絡層上、具備鏈接不一樣類型網絡的能力並可以選擇數據傳送路徑的網絡設備。所以它的三個特徵是：工做在網絡層上、可以鏈接不一樣類型的網絡、可以選擇數據傳送路徑

一、路由器工做在第三層上,路由器是第三層網絡設備，這樣說你們可能都不理解，就先說一下集線器和交換機吧。集線器工做在第一層(即物理層)，它沒有智能處理能力，對它來講，數據只是電流而已，當一個端口的電流傳到集線器中時，它只是簡單地將電流傳送到其餘端口，至於其餘端口鏈接的計算機接收不接收這些數據，它就無論了。交換機工做在第二層(即數據鏈路層)，它要比集線器智能一些，對它來講，網絡上的數據就是MAC地址的集合，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，可是交換機並不懂得IP地址，它只知道MAC地址。路由器工做在第三層(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。

二、路由器能鏈接不一樣類型的網絡，咱們常見的集線器和交換機通常都是用於鏈接以太網的，可是若是將兩種網絡類型鏈接起來，好比以太網與ATM網，集線器和交換機就派不上用場了。路由器可以鏈接不一樣類型的局域網和廣域網，如以太網、ATM網、FDDI網、令牌環網等。不一樣類型的網絡，其傳送的數據單元——幀(Frame)的格式和大小是不一樣的，就像公路運輸是汽車爲單位裝載貨物，而鐵路運輸是以車皮爲單位裝載貨物同樣，從汽車運輸改成鐵路運輸，必須把貨物從汽車上放到火車車皮上，網絡中的數據也是如此，數據從一種類型的網絡傳輸至另外一種類型的網絡，必須進行幀格式轉換。路由器就有這種能力，而交換機和集線器就沒有。實際上，咱們所說的「互聯網」，就是由各類路由器鏈接起來的，由於互聯網上存在各類不一樣類型的網絡，集線器和交換機根本不能勝任這個任務，因此必須由路由器來擔當這個角色。

三、路由器具備路徑選擇能力，在互聯網中，從一個節點到另外一個節點，可能有許多路徑，路由器能夠選擇通暢快捷的近路，會大大提升通訊速度，減輕網絡系統通訊負荷，節約網絡系統資源，這是集線器和二層交換機所根本不具有的性能。

2、交換機（Switch）

交換機是一種基於MAC(網卡的硬件地址)識別，能完成封裝轉發數據包功能的網絡設備。交換機能夠「學習」MAC地址，並把其存放在內部地址表中，經過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。

局域網交換機的定義

　　以太網、快速以太網、FDDI和令牌環網常被稱爲傳統局域網，它們都是共享介質、共享帶寬的共享式局域網。爲了提升帶寬，每每採用路由器進行網絡分割，將一個網絡分爲多個網段，每一個網段有不一樣的子網地址，不一樣的廣播域，以減小網絡上的衝突，提升網絡帶寬。微化網段已不能適應局域網擴展和新的網絡應用對高帶寬的需求，有人說「傳統局域網已走到盡頭」。

　　近幾年突起的交換式局域網技術，可以解決共享式局域網所帶來的網絡效率低、不能提供足夠的網絡帶寬和網絡不易擴展等一系列問題。它從根本上改變了共享式局域網的結構，解決了帶寬瓶頸問題。目前已有交換以太網、交換令牌環、交換FDDI和ATM等交換局域網，其中交換以太網應用最爲普遍。交換局域網已成爲當今局域網技術的主流。

　　交換機提供了橋接能力以及在現存網絡上增長帶寬的功能。用於L A N上的交換機與網橋類似，由於它們都運做在數據鏈路層(第2層)的M A C子層上，都檢驗着全部進入的網絡流量的設備地址。與網橋還有一點類似，交換機保持一張有關地址的信息表，並用該信息來決定如何過濾並轉發L A N流量。

　　與網橋不一樣，交換機採用交換技術來增長數據的輸入輸出總和和安裝介質的帶寬。通常交換機轉發延遲很小，能經濟地將網絡分紅小的衝突網域，爲每一個工做站提供更高的帶寬。

3、集線器（Hub）

集線器，英文名又稱Hub，在OSI模型中屬於數據鏈路層。價格便宜是它最大的優點，但因爲集線器屬於共享型設備，致使了在繁重的網絡中，效率變得十分低下，因此咱們在中、大型的網絡中看不到集線器的身影。現在的集線器廣泛採用全雙工模式，市場上常見的集線器傳輸速率廣泛都爲100Mbps。接下來咱們瞭解一下集線器的幾個概念：

　　共享型

　　集線器最大的特色就是採用共享型模式，就是指在有一個端口在向另外一個端口發送數據時，其餘端口就處於「等待」狀態。爲何會「等待」呢?舉個例子來講，其實在單位時間內A向B發送數據包時，A是發送給B、C、D三個端口的(該現象即緊接下文介紹的IP廣播)，可是隻有B接收，其餘的端口在第一單位時間判斷不是本身須要的數據後將不會再去接收A發送來的數據。直到A再次發送IP廣播，在A再次發送IP廣播以前的單位時間內，C、D是閒置的，或者C、D之間能夠傳輸數據。咱們能夠理解爲集線器內部只有一條通道(即公共通道)，而後在公共通道下方就鏈接着全部端口。

　　IP廣播

　　所謂IP廣播(也稱：羣發)，是指集線器在發送數據給下層設備時，不分原數據來自何處，將所得數據發給每個端口，若是其中有端口須要來源的數據，就會處於接收狀態，而不須要的端口就處於拒絕狀態。舉個例子來講：在網內時，當客戶端A發送數據包給客戶端B時，集線器便未來自A的數據包羣發給每個端口，此時B就處於接收狀態，其它端口則處於拒絕狀態;在網外也如此，當客戶端A發送域名「https://www.toutiao.com/」時，經過集線器，而後通過DNS域名解析把IP地址(202.108.36.172)發回給集線器。此時，集線器便羣發給全部接入的端口，須要此地址的機器便處於接收狀態(客戶端A處於接收狀態)，不須要則處於拒絕狀態。

　　單位時間

　　這應該是最簡單的一個名詞了，也能夠理解爲Hub的工做頻率，好比工做頻率爲33MHz的Hub，那麼在單位時間內Hub能作什麼事呢?上面在解釋共享型的時候已經舉了個例子，可是有一點在這須要解釋的是，好比咱們有的時候會看到A在向B發送數據的「同時」，C也在向D傳送數據，這看起來彷佛有點矛盾，也確實是這樣，那爲何會看起來2者同時在進行呢?由於A在第一個單位時間內發送數據給B的時候，因爲廣播的緣由，B、C、D在第一個單位時間內會同時接受廣播，可是C，D會從第2個單位時間開始拒絕接收A發來的數據，由於C和D已經判斷出這些數據不是他們須要的數據。並且在第2個單位時間的時候C也發送一個數據廣播，A，B，D都接受，可是隻有D會接收這些數據。這些操做只用2到3個單位時間，可是咱們卻很難察覺到，感受上就是在同時「進行」同樣。

4、路由器（Router）與交換機（Switch）的區別

• 路由器能夠給你的局域網自動分配IP，像一個交通警察，指揮着你的電腦往哪走；交換機是用來分配網絡數據的
• 路由器在網絡層，它根據IP地址尋址，路由器能夠處理TCP/IP協議，交換機不能夠；交換機在中繼層，它根據MAC地址尋址
• 路由器能夠把一個IP分配給不少個主機使用，這些主機對外只表現出一個IP；交換機能夠把不少主機連起來，這些主機對外各有各的IP
• 路由器能夠提供防火牆，交換機不提供該功能。集線器和交換機都是作端口擴展的，就是擴大局域網的接入點，也就是讓局域網能連進來更多的電腦；路由器用來作網絡鏈接，也就是鏈接不一樣的網絡
• 路由器至關於郵局，把信投遞到收件人地址，它的任務就完成。可是信郵到大家宿舍樓，而這個地址不是你一我的專享的，因此樓管王大爺（交換機）還須要把信給到你手裏，他不關心收件人地址，只看收件人姓名，而後打電話叫你來取。沒有郵局，就不能向世界各地的朋友發信。可是樓管王大爺的存在，可使你與同宿舍樓的朋友書信來往。郵局系統構成的就是廣域網，而宿舍樓就是局域網，構建局域網不須要路由器。

5、交換機和集線器的區別

• 集線器是許多個端口的轉發器，工做位於物理層，是1層設備；而交換機採用的是MAC轉發，工做位於數據鏈路層，是2層設備
• 集線器的端口是共享網絡帶寬，端口接入越多，網絡速度越慢，它的網速會被其餘端口所佔用；而交換機是每一個端口獨享網絡帶寬，例如咱們平時使用的百兆交換機，它能保障每一個端口都有百兆的網絡帶寬
• 集線器鏈接的全部設備都是評分帶寬，由於集線器上只有一根通訊線路，所以帶寬平分。當其中一臺設備發數據時，其餘設備都只能接收不能發送；而交換機鏈接的設備不會互相影響，每一個端口均可以獨享帶寬
• 集線器全部的端口都位於一個衝突域也位於一個廣播域中；而交換機每個端口都是一個衝突域，全部的端口都位於一個廣播域中
• 集線器的工做原理是廣播原理，不管從哪一個端口接收的信號包，都將以廣播的形式發送給其餘端口，這樣比較容易出現問題，特別是網絡範圍較大時，網絡性能將會受到影響；而交換機是根據MAC地址進行交換，可以明確MAC地址的網卡在哪一個端口上，而後只會將信號包發送到對應的端口之上，這樣不容易出現大規模的網絡性能故障
• 交換機的自行效率比較低，一次只能發出一個信號包，