51CTO下载-集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念及区别

51CTO下载-集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念及区别 集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念及区别 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。 集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥概念: 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。 , 所有设备在同一冲突域 , 所有设备在同一广播域 , 所有设备共享相同的带宽 冲突(collision):在以太网中，当两个节点同时传输数据时候，从两个 设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏。 冲突域(collision domain):一个支持共享介质的网段 广播域(broadcast domain):广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设 定边界(因为router不转发广播) 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(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。 , 每端口都有自己的冲突域 , 所有的端口都在同一广播域 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)又叫转换器，网关的概念实际上跟上面的设备型不是一类问，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。 集线器、交换机、路由器、中继器及网关、网桥之间区别: 物理层——中继器和集线器 二者都起数字信号放大和中转的作用。 中继器(REPEATER)，用来延长网络距离的互连设备。(局域网络互连长度是有限制，不是无限，例如在10M以太网中，任何两个数据终端设备允许的传输通路最多为5个中继器、4个中继器组成)。REPEATER可以增强线路上衰减的信号，它两端即可以连接相同的传输媒体，也可以连接不同的媒体，如一头是同轴电缆另一头是双绞线。 集线器(HUB)实际上就是一个多端口的中继器，它有一个端口与主干网相连，并有多个端口连接一组工作站。它应用于使用星型拓扑结构的网络中，连接多个计算机或网络设备。集线器就是一种共享设备，HUB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HUB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。 逻辑链路层——网桥和交换机 数据链路层的作用包括数据链路的建立、维护和拆除、帧包装、帧传输、帧同步、帧差错控制以及流量控制等。 网桥工作在数据链路层，将两个局域网(LAN)连起来，根据MAC地址(物理地址)来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”(路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发)。它可以有效地联接两个LAN，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。 交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。 其实交换机的前身就是网桥。交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成过滤、学习和转发过程的任务。交换机速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而交换机中有一张路由表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。 这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。但是交换机的功能还不止如此，它可以把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个网络更有效，提高整个网络效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趋势。 交换机功能 学习:以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤:当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。 消除回路:当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。 一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量 网络层——路由器 用于连接多个逻辑上分开的网络，几个使用不同协议和体系结构的网络。当一个子网传输到另外一个子网时，可以用路由器完成。它具有判断网络地址和选择路径的功能，过滤和分隔网络信息流。一方面能够跨越不同的物理网络类型(DDN、FDDI、以太网等等)，另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。 对于不同规模的网络，路由器作用的侧重点有所不同: 1、在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作 出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。 2、在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位——园区网，同时，负责下层网络之间的数据转发。 3、在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网(LAN)，其中所有主机处于同一个逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中，各个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的 报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接. 应用层——网关 网关 (Gateway) 又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。 网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层(交换机是数据链路层，路由器是网络层，网关是传输层)。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。 只有设置好网关的 IP 地址， TCP/IP 协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个 IP 地址是哪台机器的 IP 地址呢,网关的IP 地址是具有路由功能的设备的 IP 地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器 ( 实质上相当于一台路由器 ) 、代理服务器 ( 也相当于一台路由器 ) 。