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概念釋疑:集線器、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)橋與網(wǎng)關(guān)

2020-03-15 14:36:29
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供稿:網(wǎng)友
集線器(HUB)

集線器就是將網(wǎng)線集中到一起的機(jī)器,也就是多臺(tái)主機(jī)和設(shè)備的連接器。集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行同步整形放大,以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離,是中繼器的一種形式,區(qū)別在于集線器能夠提供多端口服務(wù),也稱為多口中繼器。集線器在OSI/RM中的物理層。集線器的基本功能是信息分發(fā),它把一個(gè)端口接收的所有信號(hào)向所有端口分發(fā)出去。一些集線器在分發(fā)之前將弱信號(hào)重新生成,一些集線器整理信號(hào)的時(shí)序以提供所有端口間的同步數(shù)據(jù)通信。

集線器實(shí)際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數(shù)量的RJ45接口,通過(guò)這些接口,集線器便能為相應(yīng)數(shù)量的電腦完成“中繼”功能(將已經(jīng)衰減得不完整的信號(hào)經(jīng)過(guò)整理,重新產(chǎn)生出完整的信號(hào)再繼續(xù)傳送)。由于它在網(wǎng)絡(luò)中處于一種“中心”位置,因此集線器也叫做“HUB”。

集線器的工作原理很簡(jiǎn)單,比如有一個(gè)具備8個(gè)端口的集線器,共連接了8臺(tái)電腦。集線器處于網(wǎng)絡(luò)的“中心”,通過(guò)集線器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),8臺(tái)電腦之間可以互連互通。具體通信過(guò)程是這樣的:假如計(jì)算機(jī)1要將一條信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)8,當(dāng)計(jì)算機(jī)1的網(wǎng)卡將信息通過(guò)雙絞線送到集線器上時(shí),集線器并不會(huì)直接將信息送給計(jì)算機(jī)8,它會(huì)將信息進(jìn)行“廣播”——將信息同時(shí)發(fā)送給8個(gè)端口,當(dāng)8個(gè)端口上的計(jì)算機(jī)接收到這條廣播信息時(shí),會(huì)對(duì)信息進(jìn)行檢查,如果發(fā)現(xiàn)該信息是發(fā)給自己的,則接收,否則不予理睬。由于該信息是計(jì)算機(jī)1發(fā)給計(jì)算機(jī)8的,因此最終計(jì)算機(jī)8會(huì)接收該信息,而其它7臺(tái)電腦看完信息后,會(huì)因?yàn)樾畔⒉皇亲约旱亩唤邮赵撔畔ⅰ?br />
交換機(jī)(Switch)

交換機(jī)是集線器的升級(jí)換代產(chǎn)品,外形上和集線器沒(méi)什么分別,是一種在通信系統(tǒng)中自動(dòng)完成信息交換功能的設(shè)備,用途和HUB一樣也是連接組網(wǎng)之用,但是它具有比集線器更強(qiáng)大的功能。

交換機(jī)也叫交換式集線器,它通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行重新生成,并經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理后轉(zhuǎn)發(fā)至指定端口,具備自動(dòng)尋址能力和交換作用,由于交換機(jī)根據(jù)所傳遞信息包的目的地址,將每一信息包獨(dú)立地從源端口送至目的端口,避免了和其他端口發(fā)生碰撞。廣義的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,交換機(jī)是針對(duì)共享工作模式的弱點(diǎn)而推出的。集線器是采用共享工作模式的代表,如果把集線器比作一個(gè)郵遞員,那么這個(gè)郵遞員是個(gè)不認(rèn)識(shí)字的“傻瓜”——要他去送信,他不知道直接根據(jù)信件上的地址將信件送給收信人,只會(huì)拿著信分發(fā)給所有的人,然后讓接收的人根據(jù)地址信息來(lái)判斷是不是自己的!而交換機(jī)則是一個(gè)“聰明”的郵遞員——交換機(jī)擁有一條高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上,當(dāng)控制電路收到數(shù)據(jù)包以后,處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個(gè)端口上,通過(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口。目的MAC若不存在,交換機(jī)才廣播到所有的端口,接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址,并把它添加入內(nèi)部地址表中。

可見(jiàn),交換機(jī)在收到某個(gè)網(wǎng)卡發(fā)過(guò)來(lái)的“信件”時(shí),會(huì)根據(jù)上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民戶口簿”快速將信件送到收信人的手中。萬(wàn)一收信人的地址不在“戶口簿”上,交換機(jī)才會(huì)像集線器一樣將信分發(fā)給所有的人,然后從中找到收信人。而找到收信人之后,交換機(jī)會(huì)立刻將這個(gè)人的信息登記到“戶口簿”上,這樣以后再為該客戶服務(wù)時(shí),就可以迅速將信件送達(dá)了。

路由器(Router)

路由器是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行網(wǎng)間連接的關(guān)鍵設(shè)備。作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐,路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于 TCP/IP 的國(guó)際互連網(wǎng)絡(luò) Internet 的主體脈絡(luò)。

路由器之所以在互連網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵地位,是因?yàn)樗幱诰W(wǎng)絡(luò)層,一方面能夠跨越不同的物理網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型(DDN、FDDI、以太網(wǎng)等等),另一方面在邏輯上將整個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)分割成邏輯上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)單位,使網(wǎng)絡(luò)具有一定的邏輯結(jié)構(gòu)。路由器的主要工作就是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑,并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。 路由器的基本功能是,把數(shù)據(jù)(IP 報(bào)文)傳送到正確的網(wǎng)絡(luò),細(xì)分則包括:1、IP 數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā),包括數(shù)據(jù)報(bào)的尋徑和傳送;2、子網(wǎng)隔離,抑制廣播風(fēng)暴;3、維護(hù)路由表,并與其它路由器交換路由信息,這是 IP 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ);4、IP 數(shù)據(jù)報(bào)的差錯(cuò)處理及簡(jiǎn)單的擁塞控制;5、實(shí)現(xiàn)對(duì) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)濾和記帳。

路由器構(gòu)成了 Internet 的骨架。它的處理速度是網(wǎng)絡(luò)通信的主要瓶頸之一,它的可靠性則直接影響著網(wǎng)絡(luò)互連的質(zhì)量。因此Internet 研究領(lǐng)域中,路由器技術(shù)始終處于核心地位。

網(wǎng)橋(Bridge)

簡(jiǎn)單的說(shuō)網(wǎng)橋就是個(gè)硬件網(wǎng)絡(luò)協(xié)議翻譯器,假設(shè)你有2臺(tái)電腦,一臺(tái)兼容機(jī)安裝windows,一臺(tái)是Apple安裝OS2,那么兩臺(tái)電腦之間是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是不同的,兼容機(jī)可能只會(huì)說(shuō)TCP/IP,蘋(píng)果機(jī)只會(huì)說(shuō)Apple talk,就好象兩個(gè)外國(guó)人都不會(huì)說(shuō)對(duì)方的語(yǔ)言,怎么辦?找個(gè)翻譯,網(wǎng)橋就是翻譯。

在386、486時(shí)代網(wǎng)橋可能是一臺(tái)安裝了協(xié)議轉(zhuǎn)換程序的電腦,如今交換機(jī)也包含這個(gè)功能。今天的操作系統(tǒng)之間為了互相交流,支持更多的協(xié)議,操作系統(tǒng)自己就可以是網(wǎng)橋,現(xiàn)在網(wǎng)橋這個(gè)概念已經(jīng)淡出了。更多是所謂的橋接、轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)議二次封裝。

網(wǎng)橋也可以說(shuō)相當(dāng)一個(gè)端口少的二層交換機(jī),再者網(wǎng)橋主要由軟件實(shí)現(xiàn),交換機(jī)主要由硬件實(shí)現(xiàn)!

網(wǎng)關(guān)(Gateway)

網(wǎng)關(guān)(協(xié)議轉(zhuǎn)換器)是互連網(wǎng)絡(luò)中操作在OSI網(wǎng)絡(luò)層之上的具有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能設(shè)施,所以稱為設(shè)施,是因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)不一定是一臺(tái)設(shè)備,有可能在一臺(tái)主機(jī)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)功能。

網(wǎng)關(guān)用于以下幾種場(chǎng)合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連:

異構(gòu)型局域網(wǎng),如互聯(lián)專(zhuān)用交換網(wǎng)PBX與遵循IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。
局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)。
廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)。
局域網(wǎng)與主機(jī)的互聯(lián)(當(dāng)主機(jī)的操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)不兼容時(shí),可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接)。
網(wǎng)關(guān)的分類(lèi)

協(xié)議網(wǎng)關(guān):協(xié)議網(wǎng)關(guān)通常在使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間做協(xié)議轉(zhuǎn)換。
應(yīng)用網(wǎng)關(guān):應(yīng)用網(wǎng)關(guān)是在使用不同數(shù)據(jù)格式間翻譯數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
安全網(wǎng)關(guān):安全網(wǎng)關(guān)是各種技術(shù)的融合,具有重要且獨(dú)特的保護(hù)作用,其范圍從協(xié)議級(jí)過(guò)濾到十分復(fù)雜的應(yīng)用級(jí)過(guò)濾。
首先說(shuō)HUB,也就是集線器。它的作用可以簡(jiǎn)單的理解為將一些機(jī)器連接起來(lái)組成一個(gè)局域網(wǎng)。而交換機(jī)(又名交換式集線器)作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區(qū)別:集線器采用的式共享帶寬的工作方式,而交換機(jī)是獨(dú)享帶寬。這樣在機(jī)器很多或數(shù)據(jù)量很大時(shí),兩者將會(huì)有比較明顯的。而路由器與以上兩者有明顯區(qū)別,它的作用在于連接不同的網(wǎng)段并且找到網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸最合適的路徑 ,可以說(shuō)一般情況下個(gè)人用戶需求不大。路由器是產(chǎn)生于交換機(jī)之后,就像交換機(jī)產(chǎn)生于集線器之后,所以路由器與交換機(jī)也有一定聯(lián)系,并不是完全獨(dú)立的兩種設(shè)備。路由器主要克服了交換機(jī)不能路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的不足。
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