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  • 号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一直都是网络界活跃分子,但让很多初入网络之门菜鸟恼火是,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!...

    号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一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。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100Mb,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。 

    为什么会这样呢?打给比方,以图2为例,当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时,如果此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7,当它试图与集线器联系时,却发现集线器正在忙计算机1的事情,于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的面前等待,并时时要求集线器停下计算机1的活来帮自己干。如果计算机2成功地将集线器“抢”过来了(由于集线器是“共享”的,因此很容易抢到手),此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停止,于是计算机1也会去“抢”集线器…… 

    可见,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。 

    可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。 

    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2×10Mb=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。 

    如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备,它只能起到信号放大和传输的作用,不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器,它除了拥有集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中,发送端与接受端独立工作,不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。 

    四、路由器 
    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。 

    为了解决这些问题,人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段,或者直接将它们划分为多个VLAN(即虚拟局域网),在一个VLAN内,一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机,其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后,可有效地抑制网络上的广播风暴,增加网络的安全性,使管理控制集中(图4)。 

    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,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。 

    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“Uplink”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。 

    与接口对应的则是面板上标有数字的一排或两排指示灯,用来指示集线器的工作状态。其中“Power”是电源指示灯,标有数字的是“Link”(连接)与“Action”(活动)指示灯,当某个RJ45接口中有正确的信号接入时,该接口的“Link”灯呈常亮状态,当有信号传输时,则“Action”灯闪烁。现在集线器一般都将“Link”与“Action”指示灯合二为一,用一个指示灯来完成“Link”与“Action”的工作。 

    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10/100Mbps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10Mbps还是100Mbps的指示灯。另外,交换机既可以工作在全双工状态下,也可以工作在半双工状态下,因此其面板上一般还有一排“FDX/COL”或“FD/COL”指示灯。 

    其中“FDX”或“FD”是“Full Duplex”(全双工)的缩写,当交换机上的某个端口工作在全双工状态时,其对应的“FDX”指示灯会亮,否则该端口工作在半双工状态下;“COL”则是信息碰撞指示灯,当该端口中传输的数据出现碰撞时,则该灯会闪烁,碰撞越厉害,闪烁越厉害。 

    对于集线器而言,虽然有些10/100Mbps自适应的集线器也有用来指示是工作在10Mbps还是100Mbps的指示灯,但绝对没有“FDX/COL”指示灯。初学者可以通过这一点来区分集线器与交换机。 
    2.路由器的组成与外观 

    1)路由器的组成 

    路由器作为一种高级的网络设备,并不是每个人都可以接触到的,这是因为它的普及性不如集线器、交换机高。 

    集线器、交换机在工作时都是通过硬件直接实现信号的传输,而路由器则不同,事实上路由器是一台特殊的计算机,它有CPU、存储介质以及操作系统,只不过这些都与PC上的有点差别而已。总的说来,路由器也可分为硬件及软件两部分。软件部分主要是操作系统,普通PC的操作系统有Windows系列、Linux/Unix等,而路由器的操作系统就是IOS(Internetwork Operating System,互联网际操作系统)。 

    路由器的硬件主要有CPU、接口和存储介质等。路由器中的CPU和计算机中的CPU所要实现的功能都是一样的。一般来说,计算机的CPU处理能力比路由器强大,但是在一些高端路由器上也会用到频率高到300MHz的CPU。路由器中的接口是非常重要的,因为它是连接网络最直接的媒介,它的接口主要有以太网口、串口、FDDI、令牌环等。计算机中有内存和硬盘,路由器中也有,只不过它的名字不同而已;路由器中的存储介质主要有ROM(Read-Only Memory,只读储存设备)、Flash(闪存)、NVROM(非易失性随机存储器)、DRAM(动态随机存储器)等几种。 

    路由器正是通过其特殊的软件功能来完成路由工作的,由于这种专业的路由器价格昂贵,所以现在人们也会在一些对路由器要求不高的应用环境中利用普通的PC机来实现路由功能,比如说只要在一台PC机上安装Windows2000 Server,然后进行必要的配置,一台“路由器”就打造出来了。 

    2)路由器的外观 

    路由器主要运行在骨干网络上,因此外观也千姿百态,比如一些应用于因特网骨干线路的千兆级别的路由器,往往也是模块化设计,体型也很庞大。 

    而那些应用于中小型企业的路由器则相对比较小巧,这类外观看起来与集线器、交换机差不多的路由器,其最大的外观特点就是端口数量相对较少,但类型多样。 
    其实也很好理解,路由器主要是用来连接不同类型的网络,它位于网络的最高层,基于成本的考虑,其端口肯定比较少,但同时为了连接多种类型的网络,又必须具备多种类型的网络接口。

    转载于:https://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/09/21/2183743.html

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  • 号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一直都是网络界活跃分子,但让很多初入网络之门菜鸟恼火是,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!...
    号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一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。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100Mb,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。 

    为什么会这样呢?打给比方,以图2为例,当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时,如果此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7,当它试图与集线器联系时,却发现集线器正在忙计算机1的事情,于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的面前等待,并时时要求集线器停下计算机1的活来帮自己干。如果计算机2成功地将集线器“抢”过来了(由于集线器是“共享”的,因此很容易抢到手),此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停止,于是计算机1也会去“抢”集线器…… 

    可见,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。 

    可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。 

    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2×10Mb=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。 



    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。 

    如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备,它只能起到信号放大和传输的作用,不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器,它除了拥有集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中,发送端与接受端独立工作,不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。

    四、路由器
    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。 

    为了解决这些问题,人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段,或者直接将它们划分为多个VLAN(即虚拟局域网),在一个VLAN内,一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机,其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后,可有效地抑制网络上的广播风暴,增加网络的安全性,使管理控制集中(图4)。 

    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,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。 

    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。 


    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“Uplink”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。 

    与接口对应的则是面板上标有数字的一排或两排指示灯,用来指示集线器的工作状态。其中“Power”是电源指示灯,标有数字的是“Link”(连接)与“Action”(活动)指示灯,当某个RJ45接口中有正确的信号接入时,该接口的“Link”灯呈常亮状态,当有信号传输时,则“Action”灯闪烁。现在集线器一般都将“Link”与“Action”指示灯合二为一,用一个指示灯来完成“Link”与“Action”的工作。 

    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10/100Mbps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10Mbps还是100Mbps的指示灯。另外,交换机既可以工作在全双工状态下,也可以工作在半双工状态下,因此其面板上一般还有一排“FDX/COL”或“FD/COL”指示灯。 

    其中“FDX”或“FD”是“Full Duplex”(全双工)的缩写,当交换机上的某个端口工作在全双工状态时,其对应的“FDX”指示灯会亮,否则该端口工作在半双工状态下;“COL”则是信息碰撞指示灯,当该端口中传输的数据出现碰撞时,则该灯会闪烁,碰撞越厉害,闪烁越厉害。 

    对于集线器而言,虽然有些10/100Mbps自适应的集线器也有用来指示是工作在10Mbps还是100Mbps的指示灯,但绝对没有“FDX/COL”指示灯。初学者可以通过这一点来区分集线器与交换机。 
    2.路由器的组成与外观 

    1)路由器的组成 

    路由器作为一种高级的网络设备,并不是每个人都可以接触到的,这是因为它的普及性不如集线器、交换机高。 

    集线器、交换机在工作时都是通过硬件直接实现信号的传输,而路由器则不同,事实上路由器是一台特殊的计算机,它有CPU、存储介质以及操作系统,只不过这些都与PC上的有点差别而已。总的说来,路由器也可分为硬件及软件两部分。软件部分主要是操作系统,普通PC的操作系统有Windows系列、Linux/Unix等,而路由器的操作系统就是IOS(Internetwork Operating System,互联网际操作系统)。 

    路由器的硬件主要有CPU、接口和存储介质等。路由器中的CPU和计算机中的CPU所要实现的功能都是一样的。一般来说,计算机的CPU处理能力比路由器强大,但是在一些高端路由器上也会用到频率高到300MHz的CPU。路由器中的接口是非常重要的,因为它是连接网络最直接的媒介,它的接口主要有以太网口、串口、FDDI、令牌环等。计算机中有内存和硬盘,路由器中也有,只不过它的名字不同而已;路由器中的存储介质主要有ROM(Read-Only Memory,只读储存设备)、Flash(闪存)、NVROM(非易失性随机存储器)、DRAM(动态随机存储器)等几种。 

    路由器正是通过其特殊的软件功能来完成路由工作的,由于这种专业的路由器价格昂贵,所以现在人们也会在一些对路由器要求不高的应用环境中利用普通的PC机来实现路由功能,比如说只要在一台PC机上安装Windows2000 Server,然后进行必要的配置,一台“路由器”就打造出来了。 

    2)路由器的外观 

    路由器主要运行在骨干网络上,因此外观也千姿百态,比如一些应用于因特网骨干线路的千兆级别的路由器,往往也是模块化设计,体型也很庞大。 

    而那些应用于中小型企业的路由器则相对比较小巧,这类外观看起来与集线器、交换机差不多的路由器,其最大的外观特点就是端口数量相对较少,但类型多样。 
    其实也很好理解,路由器主要是用来连接不同类型的网络,它位于网络的最高层,基于成本的考虑,其端口肯定比较少,但同时为了连接多种类型的网络,又必须具备多种类型的网络接口。
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  • 号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一直都是网络界活跃分子,但让很多初入网络之门菜鸟恼火是,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!...
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    号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一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。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100Mb,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。 


    为什么会这样呢?打给比方,以图2为例,当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时,如果此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7,当它试图与集线器联系时,却发现集线器正在忙计算机1的事情,于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的面前等待,并时时要求集线器停下计算机1的活来帮自己干。如果计算机2成功地将集线器“抢”过来了(由于集线器是“共享”的,因此很容易抢到手),此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停止,于是计算机1也会去“抢”集线器…… 


    可见,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。 


    可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。 


    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2×10Mb=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。 


    如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备,它只能起到信号放大和传输的作用,不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器,它除了拥有集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中,发送端与接受端独立工作,不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。 


    四、路由器 
    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。 


    为了解决这些问题,人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段,或者直接将它们划分为多个VLAN(即虚拟局域网),在一个VLAN内,一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机,其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后,可有效地抑制网络上的广播风暴,增加网络的安全性,使管理控制集中(图4)。 


    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,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。 


    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“Uplink”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。 


    与接口对应的则是面板上标有数字的一排或两排指示灯,用来指示集线器的工作状态。其中“Power”是电源指示灯,标有数字的是“Link”(连接)与“Action”(活动)指示灯,当某个RJ45接口中有正确的信号接入时,该接口的“Link”灯呈常亮状态,当有信号传输时,则“Action”灯闪烁。现在集线器一般都将“Link”与“Action”指示灯合二为一,用一个指示灯来完成“Link”与“Action”的工作。 


    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10/100Mbps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10Mbps还是100Mbps的指示灯。另外,交换机既可以工作在全双工状态下,也可以工作在半双工状态下,因此其面板上一般还有一排“FDX/COL”或“FD/COL”指示灯。 


    其中“FDX”或“FD”是“Full Duplex”(全双工)的缩写,当交换机上的某个端口工作在全双工状态时,其对应的“FDX”指示灯会亮,否则该端口工作在半双工状态下;“COL”则是信息碰撞指示灯,当该端口中传输的数据出现碰撞时,则该灯会闪烁,碰撞越厉害,闪烁越厉害。 


    对于集线器而言,虽然有些10/100Mbps自适应的集线器也有用来指示是工作在10Mbps还是100Mbps的指示灯,但绝对没有“FDX/COL”指示灯。初学者可以通过这一点来区分集线器与交换机。 
    2.路由器的组成与外观 


    1)路由器的组成 


    路由器作为一种高级的网络设备,并不是每个人都可以接触到的,这是因为它的普及性不如集线器、交换机高。 


    集线器、交换机在工作时都是通过硬件直接实现信号的传输,而路由器则不同,事实上路由器是一台特殊的计算机,它有CPU、存储介质以及操作系统,只不过这些都与PC上的有点差别而已。总的说来,路由器也可分为硬件及软件两部分。软件部分主要是操作系统,普通PC的操作系统有Windows系列、Linux/Unix等,而路由器的操作系统就是IOS(Internetwork Operating System,互联网际操作系统)。 


    路由器的硬件主要有CPU、接口和存储介质等。路由器中的CPU和计算机中的CPU所要实现的功能都是一样的。一般来说,计算机的CPU处理能力比路由器强大,但是在一些高端路由器上也会用到频率高到300MHz的CPU。路由器中的接口是非常重要的,因为它是连接网络最直接的媒介,它的接口主要有以太网口、串口、FDDI、令牌环等。计算机中有内存和硬盘,路由器中也有,只不过它的名字不同而已;路由器中的存储介质主要有ROM(Read-Only Memory,只读储存设备)、Flash(闪存)、NVROM(非易失性随机存储器)、DRAM(动态随机存储器)等几种。 


    路由器正是通过其特殊的软件功能来完成路由工作的,由于这种专业的路由器价格昂贵,所以现在人们也会在一些对路由器要求不高的应用环境中利用普通的PC机来实现路由功能,比如说只要在一台PC机上安装Windows2000 Server,然后进行必要的配置,一台“路由器”就打造出来了。 


    2)路由器的外观 


    路由器主要运行在骨干网络上,因此外观也千姿百态,比如一些应用于因特网骨干线路的千兆级别的路由器,往往也是模块化设计,体型也很庞大。 


    而那些应用于中小型企业的路由器则相对比较小巧,这类外观看起来与集线器、交换机差不多的路由器,其最大的外观特点就是端口数量相对较少,但类型多样。 
    其实也很好理解,路由器主要是用来连接不同类型的网络,它位于网络的最高层,基于成本的考虑,其端口肯定比较少,但同时为了连接多种类型的网络,又必须具备多种类型的网络接口。
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  • 集线器的主要功能是对接收到信号进行同步整形放大,以扩大网络传输距离,是中继器的一种形式,区别在于集线器能够提供多端口服务,也称为多口中继器集线器在OSI/RM中物理层。集线器的基本功能是信息分发,它...

    集线器(HUB)
      集线器就是将网线集中到一起的机器,也就是多台主机和设备的连接器。集线器的主要功能是对接收到的信号进行同步整形放大,以扩大网络的传输距离,是中继器的一种形式,区别在于集线器能够提供多端口服务,也称为多口中继器。集线器在OSI/RM中的物理层。集线器的基本功能是信息分发,它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成,一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。
      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(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)。由于它在网络中处于一种“中心”位置,因此集线器也叫做“HUB”。 
      集线器的工作原理很简单,比如有一个具备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。

    交换机(Switch)
      交换机是集线器的升级换代产品,外形上和集线器没什么分别,是一种在通信系统中自动完成信息交换功能的设备,用途和HUB一样也是连接组网之用,但是它具有比集线器更强大的功能。
      交换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。 
      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。 
      可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。

    路由器(Router)
      路由器是网络中进行网间连接的关键设备。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体脉络。 
      路由器之所以在互连网络中处于关键地位,是因为它处于网络层,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。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点。 路由器的基本功能是,把数据(IP 报文)传送到正确的网络,细分则包括:1、IP 数据报的转发,包括数据报的寻径和传送;2、子网隔离,抑制广播风暴;3、维护路由表,并与其它路由器交换路由信息,这是 IP 报文转发的基础;4、IP 数据报的差错处理及简单的拥塞控制;5、实现对 IP 数据报的过滤和记帐。 
      路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此Internet 研究领域中,路由器技术始终处于核心地位。

    网桥(Bridge)
      简单的说网桥就是个硬件网络协议翻译器,假设你有2台电脑,一台兼容机安装windows,一台是Apple安装OS2,那么两台电脑之间是默认网络协议是不同的,兼容机可能只会说TCP/IP,苹果机只会说Apple talk,就好象两个外国人都不会说对方的语言,怎么办?找个翻译,网桥就是翻译。 
      在386、486时代网桥可能是一台安装了协议转换程序的电脑,如今交换机也包含这个功能。今天的操作系统之间为了互相交流,支持更多的协议,操作系统自己就可以是网桥,现在网桥这个概念已经淡出了。更多是所谓的桥接、转发、协议二次封装。 
      网桥也可以说相当一个端口少的二层交换机,再者网桥主要由软件实现,交换机主要由硬件实现!

    网关(Gateway)

        按照不同的分类标准,网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的,在这里我们通常所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。

         那么网关到底是什么呢?网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”,子网掩码为255.255.255.0;网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网络B向网络A转发数据包的过程。

         所以说,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)。

      网关的分类
      1)协议网关:协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。 
      2)应用网关:应用网关是在使用不同数据格式间翻译数据的系统。 
      3)安全网关:安全网关是各种技术的融合,具有重要且独特的保护作用,其范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤。

      HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径 ,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

    集线器与交换机的区别: 
      1) 在OSI/RM(OSI参考模型)中的工作层次不同 
      交换机和集线器在OSI/RM开放体系模型中对应的层次就不一样,集线器是同时工作在第一层(物理层)和第二层(数据链路层),而交换机至少是工作在第二层,更高级的交换机可以工作在第三层(网络层)和第四层(传输层)。 
      2) 交换机的数据传输方式不同 
      集线器的数据传输方式是广播(broadcast)方式,而交换机的数据传输是有目的的,数据只对目的节点发送,只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送,然后因为交换机具有MAC地址学习功能,第二次以后就不再是广播发送了,又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高,不会出现广播风暴,在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。 
      3) 带宽占用方式不同 
      在带宽占用方面,集线器所有端口是共享集线器的总带宽,而交换机的每个端口都具有自己的带宽,这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多,也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。 
      4) 传输模式不同 
      集线器只能采用半双工方式进行传输的,因为集线器是共享传输介质的,这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务,要么是接收数据,要么是发送数据。

    路由器与交换机的主要区别: 
      (1) 工作层次不同 
      最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。 
      (2) 数据转发所依据的对象不同 
      交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。 
      (3) 传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域 
      由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。 
      (4) 路由器提供了防火墙的服务 
      路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。 路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广泛应用。


      如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的差别。集线器说白了只是连接多个计算机的设备,它只能起到信号放大、传输的作用,但不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中非常容易出错。而交换机则可以看作是一种智能型的集线器,它除了包括集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在传递过程中,只有发送源与接受源独立工作,其间不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。
      从它们的工作状态看,集线器属于共享型。也就是说,在一个端口向另外一个端口发送信息的时候,其它的端口就不能再有信息传输,只能处于等待状态。另外集线器是工作在半双工下,即在传输过程中只能是单向的,必须是在一个发送源发送完信息后,接受方才能发送信号。交换机的工作原理却与集线器有很大区别,由于它的每个端口都可视为一条独立的通道,所以在一个端口工作时不会影响到其它端口的传输。而且交换机是工作在全双工状态下的,因此它的数据处理能力在无形中又提高了一倍。

            

    网关和路由器最大的区别是是否连接相似的网络。如果连接相似的网络,则称为路由器。而连接不相似的网络,称为网关。
    相似的网络和不相似的网络有两种不同的含义。
    逻辑层面:
    相似的网络:如果都是互联网上的两个网络,我们称为相似的网络。不相似的网络:如果一个是私网(内网)一个是公网。我们称为不相似的网络。
    物理层面:
    相似的网络:都是以太网或者同一种介质的网络。
    不相似的网络:一边是以太,一边是SDH或者ATM等。


    IP

    1.每个ip地址由一个网络号和主机号组成。路由器仅根据网络号来转发分组。

    2.ip地址是标志一个主机(或路由器)和一个链路的接口。一台主机在两个网络上,则必须有两个ip地址。

    3.一个网络指的是相同网络号的主机的集合。用转发器和网桥连接起来的局域网还是一个网段。


    网桥工作在数据链路层,将两个LAN连起来,根据MAC地址来转发帧。依靠转发表来转发帧,减少负载。

    路由器和网关的区别是,路由器对LAN而言是内部的,而网关指向LAN的外部。

    网关能将异种网络互联起来,实现不同网络协议相互转换的网络互联设备。

    路由器在网络层,网关在应用层。

    综上所述,交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间 的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采 用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能, 因此得以广播应用。

    1、HUB工作在1层,只起信号再生功能。 

    2、网桥、交换机工作在2层,靠物理地址工作,解决CSMA/CD的冲突问题,网桥基于软件,现在用的不多,只有个概念,交换机是基于硬件的网桥(ASIC)。 

    3、路由器工作在3层,靠逻辑地址工作,提供逻辑寻址,解决广播问题。 

    4、网关是3层及3层以上的概念,是个笼统的概念,比如路由器、防火墙等都可以叫做网关,他是某一网络的出口的意思。

    首先‘网关’一个大概念,不具体特指一类产品,只要连接两个不同的网络的设备都可以叫网关;而‘路由器’么一般特指能够实现路由寻找和转发的特定类产品,路由器很显然能够实现网关的功能。默认网关是什么,默认网关事实上不是一个产品而是一个网络层的概念,PC本身不具备路由寻址能力,所以PC要把所有的IP包发送到一个默认的中转地址上面进行转发,也就是默认网关。这个网关可以在路由器上,可以在三层交换机上,可以在防火墙上,可以在服务器上,所以和物理的设备无关。

     

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