网络硬件三大件

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1、路由器和交换机是做什么的？这个问题，我想学过电脑的人，都知道！ 然而这个问题，如果在一年前问我的话，我这点都不知道， 而现在我可以非常详细的跟你说，因为我现在在北大青鸟就是学这个 的，那我就和大家一起来分享一下吧！!号称网络硬件三剑客的集线器（Hub）、交换机（Switch）与路由 器（Router） 直都是网络界的活跃分子，但让很多初入网络之门的 菜鸟恼火的是，它们三者不仅外观相似，而且经常呆在一起，要想分 清谁是谁，感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和 联系吧!三剑客的工作原理一、集线器1. 什么是集线器在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络 中，最简单的

2、就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡 之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号 时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真， 因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为 100米。当 两台电脑之间的距离超过 100米时，为了实现双机互连，人们便在这 两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整 的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些 接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。

3、由于它在网络 中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。2. 集线器的工作原理集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口 的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线 器对信号进行转发， 8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这 样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8 ，当计算机1的网 卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给 计算机8 ，它会将信息进行“广播”-将信息同时发送给8个端口，当8 个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果 发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计 算机1

4、发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7 台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。3. 集线器的特点1）共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自 适应三种。10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计 算机使用的是100Mbps网卡，在传输数据时速度仍然只有10Mbps。 10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整 带宽，当与10Mbps的网卡相连时，其带宽为10Mb；与100Mbps的 网卡相连时，其带宽为100M

5、b,因此这种集线器也叫做“双速集线器”。集线器是一种“共享”设备，集线器本身不能识别目的地址，当同一 局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时，数据包在以集线器为架构 的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地 址信息来确定是否接收。由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息，如果一台集线器 连接的机器数目较多，并且多台机器经常需要同时通信时，将导致集 线器的工作效率很差，如发生信息堵塞、碰撞等。集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关外，与同时 工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为10Mb的集线器上连接了 8 台计算机，当这 8 台计算机同时工作时，则每台计算机

6、真正所拥有 的带宽是 10/8=1.25Mb!2 半双工先说说全双工：两台设备在发送和接收数据时，通信双方都能在同 一时刻进行发送或接收操作，这样的传送方式就是全双工。而处于半 双工传送方式的设备，当其中一台设备在发送数据时，另一台只能接 收，而不能同时将自己的数据发送出去。由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式，因此集线器传送数据 时只能工作在半双工状态下，比如说计算机1与计算机8需要相互传 送一些数据，当计算机1在发送数据时，计算机8只能接收计算机1 发过来的数据，只有等计算机 1停止发送并做好了接收准备，它才能 将自己的信息发送给计算机 1或其它计算机。二、交换机1. 什么是交换机交换

7、机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内 部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换 机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至 目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通 信系统中完成信息交换功能的设备。2. 交换机的工作原理在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。 集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员， 那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”-要他去送信，他不知道直接 根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人， 然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机

8、则是一 个“聪明”的邮递员-交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩 阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到 数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的 MAC（网卡的硬件地址）的NIC （网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交 换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机 才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。3. 交换机的性能特点1）独享带宽由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因 此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。这样一来 交换机在同一时刻可进行多个端口组

9、之间的数据传输。并且每个端口 都可视为是独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须 同其他设备竞争使用。比如说，当A主机向D主机发送数据时，B 主机可同时向C主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带 宽-假设此时它们使用的是10Mb的交换机，那么该交换机此时的总 流通量就等于2x10Mb=20Mb。2）全双工当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，因此它们可以实现全双工通信。三、集线器与交换机的区别 从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。首先， 从 OSI 体系结构来看，集线器属于 OSI 的第一层物理层设备，而交换 机属于OSI的第二层数据链

10、路层设备。其次，从工作方式来看，集线器采用一种 “广播”模式，因此很容易 产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会受到很大的影响。而当交 换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不 影响其他端口，因此交换机能够在一定程度上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴”的产生。另外，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享 一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待， 同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口 都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作， 同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模 式下。四、路

11、由器1. 路由器的作用通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局 域网（图 3），但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了： 对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络 规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重， 即使是交换机，这种情况也同样存在。其次，这种局域网不安全，也 不利于管理。既然是局域网，万一分别处于不同 VLAN 的主机需要互相通信时该 怎么办呢?这时候就得通过路由器（Router,转发者）来帮忙了。路 由器可以将处于不同子网、网段、 VLAN 的电脑连接起来，让它们自 由通信。另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，

12、且不同网 络所使用的协议、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连 时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结 构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。可见，路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同 网络、网段或 VLAN 之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互 “读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。2. 路由器的工作原理 所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地 点的活动。那么路由器具体是如何进行“翻译”工作的呢?我们平时在 学习、翻译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与 中文之间的互现转换。而

13、对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字 典-路径表。路径表(Routing Table)保存着各种传输路径的相关数 据，如子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等 内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态 修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、 交换机不同，它一般安装在网络的“骨干”部位，而不像集线器、交换 机那样工作在基层。比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、 安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLAN,如此一 来，当VLAN与VLAN之间进行通讯时，就必须使用路由器。对于

14、该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一 般都是通过租用电信的 DDN 专线或者利用 ADSL、 Cable、 ISDN 等方 式将企业网接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也 需要路由器来完成企业网与互联网的互连工作。点击放大一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。 通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来 两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别 就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生 在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程 中需要使用不同的控制信息，所以两者实

15、现各自功能的方式是不同的 路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择，这也是路 由器名称的由来。三剑客的外观比较前面我们已经讲解了集线器、交换机、路由器的工作原理，但是对 于很多初学者来说，有时也希望能够从外观上去区分它们。当然，集 线器、交换机、路由器在外观上肯定有所区别，但这些往往只能作为 参考信息，毕竟现在很多集线器、交换机与路由器产品在外观上看非 常相似。而这里面最难区分的就是普通桌面型的集线器与交换机，而 路由器相对比较容易识别。1.集线器与交换机的外观区别1）集线器的外观集线器的结构比较简单，因此集线器一般都比较小巧：接口面板上 一般具备8个、16个、24个、32个等数量不

16、等的RJ45接口。由于单个集线器的最大接口数一般也就 32个，如果要连接50台甚 至100台主机的话该怎么办呢?集线器上的“Uplin级联口就是为了 解决这个问题而出现的-通过级联口，可以将多个集线器连接在一起 以便拓展集线器的接口数及连接距离，但最多只能级联 4个集线器。2）交换机的外观根据应用范围不同交换机存在着多种多样的外观。例如一些用于骨 干线路的交换机，往往采用的是“模块式”集成方式，用户可以通过购 买、增加模块来增强交换机的功能，这类交换机一般应用在大型企业， 其体积也很大。而对于那些应用在小型局域网的桌面型交换机，其外观与普通的集 线器非常相似，要想在外观上区分它们，除了铭牌上“HUB”与“Switch” 标志的区别外，关键是指示灯：如今的交换机大多是1O/100Mbps自 适应交换机，因此其面板上一般有用来表示该端口是工作在