中继器 集线器 网桥 交换机 路由器和网关

一：物理层——中继器和集线器

    1： 中继器 Repeater

        是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。

        重要完成物理层的功能，负责在两个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，以此来延长网络的长度。

    2： 集线器 HUB

        主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。

        由于不具备交换机的“智能记忆”能力和"学习"能力，也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都没有针对性，而是采用广播方式发送。即当它要想某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到以集线器相连的所有节点。

        由于上述的不足，目前集线器的技术在不断改进，加入了一些交换机技术，具备智能交换机功能。由于价格问题，有些家庭和中小公司用集线器代替交换机。

三：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。

    1： 网桥

        工作在第二层（即数据链路层），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。

        网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。

        帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址，一般就是网卡所带的地址。

        网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。

        网络上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。

        由于网桥是在数据帧上进行转发的，因此只能连接相同或相似的网络（相同或相似结构的数据帧），如以太网之间、以太网与令牌环（token ring）之间的互连，对于不同类型的网络（数据帧结构不同），如以太网与X.25之间，网桥就无能为力了。

        当与外部网络互连时，网桥会把内部和外部网络合二为一，成为一个网，双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。

        这种互连方式在与外部网络互连时显然是难以接受的。问题的主要根源是网桥只是最大限度地把网络沟通，而不管传送的信息是什么。

    2： 交换机 Switch

        交换机实际上是一种多端口网桥，所以说网桥和交换机都是有交换功能的。

        交换机工作在第二层（即数据链路层），它要比集线器智能一些，它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意两个端口间建立联系，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。

        交换机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。

        但是交换机并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。

        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。

    3： 区别

        交换机工作时，实际上允许许多组端口间的通道同时工作。所以，交换机的功能体现出不仅仅是一个网桥的功能，而是多个网桥功能的集合。即网桥一般分有两个端口，而交换机具有高密度的端口。

        交换机与网桥数据信息的传输速率相比，交换机要快于网桥。

        网桥在发送数据帧前，通常要接收到完整的数据帧并执行帧检测序列FCS后，才开始转发该数据帧。交换机具有存储转发和直接转发两种帧转发方式。直接转发方式在发送数据以前，不需要在接收完整个数据帧和经过32bit循环冗余校验码CRC的计算检查后的等待时间。 

三：网络层——路由器

    路由器工作在第三层（即网络层），它比交换机还要“聪明”一些，它能理解数据中的IP地址，如果它接收到一个数据包，就检查其中的IP地址，如果目标地址是本地网络的就不理会，如果是其他网络的，就将数据包转发出本地网络。

    与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。

    例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。

    当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。

    而要送给不同IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。

    如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关（default gateway）”的路由器上。

    对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。

    网络中的设备用它们的网络地址（TCP／IP网络中为IP地址）互相通信。

    IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。

    目前TCP／IP网络，全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。

    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。

    路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址（即IP地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。

    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。

四：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。

    它不仅具有路由的功能，而且能在两个不同的协议集之间进行转换，从而使不同的网络之间进行互联。

    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

    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。

    网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。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。

最后

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