從外觀區(qū)分交換機(jī)和路由器
1.路由器上有一個(gè)WAN口，交換機(jī)上僅僅有LAN口
2.從型號(hào)上來看，路由器的型號(hào)里邊有R（router路由器的英文）字母，交換機(jī)有S（交換機(jī)switcher）字母
3.從機(jī)器上的標(biāo)簽來看。路由器的標(biāo)簽上有標(biāo)示IP地址和賬戶password，而交換機(jī)沒有
4.從機(jī)器的電源適配器來看。通常交換機(jī)的電壓是12V,而路由器是9V
號(hào)稱網(wǎng)絡(luò)硬件三劍客的集線器（Hub）、交換機(jī)（Switch）與路由器（Router）一直都是網(wǎng)絡(luò)界的活躍分子，但讓非常多初入網(wǎng)絡(luò)之門的菜鳥惱火的是，它們?nèi)卟粌H外觀相似，并且常常呆在一起，要想分清誰是誰。感覺有點(diǎn)難!就讓我們一起來看看它們之間有什么差別和聯(lián)系吧!
三劍客的工作原理
一、集線器
1.什么是集線器
在認(rèn)識(shí)集線器之前，必須先了解一下中繼器。在我們接觸到的網(wǎng)絡(luò)中。最簡單的就是兩臺(tái)電腦通過兩塊網(wǎng)卡構(gòu)成“雙機(jī)互連”，兩塊網(wǎng)卡之間通常是由非屏蔽雙絞線來充當(dāng)信號(hào)線的。
因?yàn)殡p絞線在傳輸信號(hào)時(shí)信號(hào)功率會(huì)逐漸衰減，當(dāng)信號(hào)衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真，因此在保證信號(hào)質(zhì)量的前提下，雙絞線的最大傳輸距離為100米。
當(dāng)兩臺(tái)電腦之間的距離超過100米時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互連。人們便在這兩臺(tái)電腦之間安裝一個(gè)“中繼器”。它的作用就是將已經(jīng)衰減得不完整的信號(hào)經(jīng)過整理。又一次產(chǎn)生出完整的信號(hào)再繼續(xù)傳送。
中繼器就是普通集線器的前身，集線器實(shí)際就是一種多port的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數(shù)量的RJ45接口，通過這些接口，集線器便能為對(duì)應(yīng)數(shù)量的電腦完畢“中繼”功能。因?yàn)樗诰W(wǎng)絡(luò)中處于一種“中心”位置。因此集線器也叫做“Hub”。
2.集線器的工作原理
集線器的工作原理非常easy，以圖2為例。圖中是一個(gè)具備8個(gè)port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”。通過集線器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。8臺(tái)電腦之間能夠互連互通。
詳細(xì)通信過程是這種：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”--將信息同一時(shí)候發(fā)送給8個(gè)port，當(dāng)8個(gè)port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，假設(shè)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，因此終于計(jì)算機(jī)8會(huì)接收該信息，而其他7臺(tái)電腦看完信息后，會(huì)由于信息不是自己的而不接收該信息。
3.集線器的特點(diǎn)
1）共享帶寬
集線器的帶寬是指它通信時(shí)可以達(dá)到的最大速度。眼下市面上用于中小型局域網(wǎng)的集線器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自適應(yīng)三種。
10Mb帶寬的集線器的傳輸速度最大為10Mbps，即使與它連接的計(jì)算機(jī)使用的是100Mbps網(wǎng)卡。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)速度仍然僅僅有10Mbps。
10/100Mbps自適應(yīng)集線器可以依據(jù)與port相連的網(wǎng)卡速度自己主動(dòng)調(diào)整帶寬，當(dāng)與10Mbps的網(wǎng)卡相連時(shí)。其帶寬為10Mb。與100Mbps的網(wǎng)卡相連時(shí)。其帶寬為100Mb，因此這樣的集線器也叫做“雙速集線器”。
集線器是一種“共享”設(shè)備，集線器本身不能識(shí)別目的地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)包在以集線器為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)?，由每一臺(tái)終端通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。
因?yàn)榧€器在一個(gè)時(shí)鐘周期中僅僅能傳輸一組信息。假設(shè)一臺(tái)集線器連接的機(jī)器數(shù)目較多，而且多臺(tái)機(jī)器常常須要同一時(shí)候通信時(shí)，將導(dǎo)致集線器的工作效率非常差，如發(fā)生信息阻塞、碰撞等。
為什么會(huì)這樣呢?打給例如。以圖2為例，當(dāng)計(jì)算機(jī)1正在通過集線器發(fā)信息給計(jì)算機(jī)8時(shí)，假設(shè)此時(shí)計(jì)算機(jī)2也想通過集線器將信息發(fā)給計(jì)算機(jī)7，當(dāng)它試圖與集線器聯(lián)系時(shí)。卻發(fā)現(xiàn)集線器正在忙計(jì)算機(jī)1的事情。于是計(jì)算機(jī)2便會(huì)“帶”著數(shù)據(jù)站在集線器的面前等待，并時(shí)時(shí)要求集線器停下計(jì)算機(jī)1的活來幫自己干。假設(shè)計(jì)算機(jī)2成功地將集線器“搶”過來了（因?yàn)榧€器是“共享”的。因此非常easy搶到手），此時(shí)正處于傳輸狀態(tài)的計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)便會(huì)停止，于是計(jì)算機(jī)1也會(huì)去“搶”集線器……
可見，集線器上每一個(gè)port的真實(shí)速度除了與集線器的帶寬有關(guān)外，與同一時(shí)候工作的設(shè)備數(shù)量也有關(guān)。比方說一個(gè)帶寬為10Mb的集線器上連接了8臺(tái)計(jì)算機(jī)，當(dāng)這8臺(tái)計(jì)算機(jī)同一時(shí)候工作時(shí)，則每臺(tái)計(jì)算機(jī)真正所擁有的帶寬是10/8=1.25Mb!
2) 半雙工
先說說全雙工：兩臺(tái)設(shè)備在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，通信兩方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送或接收操作。這種傳送方式就是全雙工。而處于半雙工傳送方式的設(shè)備。當(dāng)當(dāng)中一臺(tái)設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，還有一臺(tái)僅僅能接收，而不能同一時(shí)候?qū)⒆约旱臄?shù)據(jù)發(fā)送出去。
因?yàn)榧€器採取的是“廣播”傳輸信息的方式。因此集線器傳送數(shù)據(jù)時(shí)僅僅能工作在半雙工狀態(tài)下，比方說計(jì)算機(jī)1與計(jì)算機(jī)8須要相互傳送一些數(shù)據(jù)，當(dāng)計(jì)算機(jī)1在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)。計(jì)算機(jī)8僅僅能接收計(jì)算機(jī)1發(fā)過來的數(shù)據(jù)，僅僅有等計(jì)算機(jī)1停止發(fā)送并做好了接收準(zhǔn)備。它才干將自己的信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)1或其他計(jì)算機(jī)。
二、交換機(jī)
1.什么是交換機(jī)
交換機(jī)也叫交換式集線器。它通過對(duì)信息進(jìn)行又一次生成，并經(jīng)過內(nèi)部處理后轉(zhuǎn)發(fā)至指定port，具備自己主動(dòng)尋址能力和交換作用，因?yàn)榻粨Q機(jī)依據(jù)所傳遞信息包的目的地址。將每一信息包獨(dú)立地從源port送至目的port。避免了和其它port發(fā)生碰撞。廣義的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完畢信息交換功能的設(shè)備。
2.交換機(jī)的工作原理
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。
集線器是採用共享工作模式的代表，假設(shè)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，他不知道直接依據(jù)信件上的地址將信件送給收信人。僅僅會(huì)拿著信分發(fā)給全部的人，然后讓接收的人依據(jù)地址信息來推斷是不是自己的!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)的全部的port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port會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)比表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)port上。通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的port。
目的MAC若不存在。交換機(jī)才廣播到全部的port，接收port回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它加入入內(nèi)部地址表中。
可見。交換機(jī)在收到某個(gè)網(wǎng)卡發(fā)過來的“信件”時(shí)，會(huì)依據(jù)上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民戶口簿”高速將信件送到收信人的手中。萬一收信人的地址不在“戶口簿”上，交換機(jī)才會(huì)像集線器一樣將信分發(fā)給全部的人，然后從中找到收信人。而找到收信人之后。交換機(jī)會(huì)立馬將這個(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)。就能夠迅速將信件送達(dá)了。
3.交換機(jī)的性能特點(diǎn)
1）獨(dú)享帶寬
因?yàn)榻粨Q機(jī)可以智能化地依據(jù)地址信息將數(shù)據(jù)高速送到目的地。因此它不會(huì)像集線器那樣在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)“打攪”那些非收信人。這樣一來，交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)port組之間的數(shù)據(jù)傳輸。并且每一個(gè)port都可視為是獨(dú)立的網(wǎng)段。相互通信的兩方獨(dú)自享有所有的帶寬，無須同其它設(shè)備競爭使用。
比方說，當(dāng)A主機(jī)向D主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，B主機(jī)可同一時(shí)候向C主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的所有帶寬--如果此時(shí)它們使用的是10Mb的交換機(jī)。那么該交換機(jī)此時(shí)的總流通量就等于2×10Mb=20Mb。
2）全雙工
當(dāng)交換機(jī)上的兩個(gè)port在通信時(shí)，因?yàn)樗鼈冎g的通道是相對(duì)獨(dú)立的，因此它們能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工通信。
三、集線器與交換機(jī)的差別
從兩者的工作原理來看。交換機(jī)和集線器是有非常大區(qū)別的。首先，從OSI體系結(jié)構(gòu)來看，集線器屬于OSI的第一層物理層設(shè)備，而交換機(jī)屬于OSI的第二層數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。
其次，從工作方式來看，集線器採用一種“廣播”模式。因此非常easy產(chǎn)生“廣播風(fēng)暴”。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)性能會(huì)受到非常大的影響。而當(dāng)交換機(jī)工作的時(shí)候，僅僅有發(fā)出請(qǐng)求的port和目的port之間相互響應(yīng)而不影響其它port，因此交換機(jī)可以在一定程度上隔離沖突域和有效抑制“廣播風(fēng)暴”的產(chǎn)生。
另外，從帶寬來看。集線器無論有多少個(gè)port，全部port都是共享一條帶寬，在同一時(shí)刻僅僅能有兩個(gè)port傳送數(shù)據(jù)。其它port僅僅能等待，同一時(shí)候集線器僅僅能工作在半雙工模式下；而對(duì)于交換機(jī)而言。每一個(gè)port都有一條獨(dú)占的帶寬，當(dāng)兩個(gè)port工作時(shí)并不影響其它port的工作，同一時(shí)候交換機(jī)不但能夠工作在半雙工模式下并且能夠工作在全雙工模式下。
假設(shè)用最簡單的語言敘述交換機(jī)與集線器的差別，那就應(yīng)該是智能與非智能的差別。
集線器說白了僅僅是連接多個(gè)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它僅僅能起到信號(hào)放大和傳輸?shù)淖饔?，不能?duì)信號(hào)中的碎片進(jìn)行處理，所以在傳輸過程中easy出錯(cuò)。而交換機(jī)則能夠看作為是一種智能型的集線器，它除了擁有集線器的全部特性外，還具有自己主動(dòng)尋址、交換、處理的功能。而且在數(shù)據(jù)傳遞過程中。發(fā)送端與接受端獨(dú)立工作。不與其他port發(fā)生關(guān)系，從而達(dá)到防止數(shù)據(jù)丟失和提高吞吐量的目的。
四、路由器
1.路由器的作用
通過集線器或交換機(jī)，我們能夠?qū)⒎浅６嗯_(tái)電腦組成一個(gè)比較大的局域網(wǎng)（圖3），可是當(dāng)機(jī)器的數(shù)量達(dá)到一定數(shù)目時(shí)。問題也就來了：對(duì)于用集線器構(gòu)成的局域網(wǎng)而言，因?yàn)閽裼?/span>“廣播”工作模式。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，信息在傳輸過程中出現(xiàn)碰撞、阻塞的情況越來越嚴(yán)重。即使是交換機(jī)，這樣的情況也相同存在。其次，這樣的局域網(wǎng)不安全，也不利于管理。
為了解決這些問題，人們便將一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)劃分為一個(gè)個(gè)小的子網(wǎng)、網(wǎng)段，或者直接將它們劃分為多個(gè)VLAN（即虛擬局域網(wǎng)），在一個(gè)VLAN內(nèi)，一臺(tái)主機(jī)發(fā)出的信息僅僅能發(fā)送到具有同樣VLAN號(hào)的其它主機(jī)。其它VLAN的成員收不到這些信息或廣播幀。採用VLAN劃分網(wǎng)絡(luò)后，可有效地抑制網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴，添加網(wǎng)絡(luò)的安全性，使管理控制集中（圖4）。
既然是局域網(wǎng)。萬一分別處于不同VLAN的主機(jī)須要互相通信時(shí)該怎么辦呢?這時(shí)候就得通過路由器（Router，轉(zhuǎn)發(fā)者）來幫忙了。
路由器能夠?qū)⑻幱诓煌泳W(wǎng)、網(wǎng)段、VLAN的電腦連接起來。讓它們自由通信。另外。我們都知道眼下的網(wǎng)絡(luò)有非常多種結(jié)構(gòu)類型。且不同網(wǎng)絡(luò)所使用的協(xié)議、速度也不盡同樣。當(dāng)兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)須要互連時(shí)，也能夠通過路由器來實(shí)現(xiàn)。路由器能夠使兩個(gè)相似或不同體系結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)段連接到一起，以構(gòu)成一個(gè)更大的局域網(wǎng)或一個(gè)廣域網(wǎng)。
可見。路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)段或VLAN之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”，以使它們可以相互“讀”懂對(duì)方的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。
2.路由器的工作原理
所謂路由就是指通過相互連接的網(wǎng)絡(luò)把信息從源地點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)地點(diǎn)的活動(dòng)。
那么路由器詳細(xì)是怎樣進(jìn)行“翻譯”工作的呢?
我們平時(shí)在學(xué)習(xí)、翻譯英語時(shí)，肯定會(huì)準(zhǔn)備一本英漢字典，通過它來實(shí)現(xiàn)英文與中文之間的互現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
而對(duì)于路由器而言，它也有這樣的用于翻譯的字典--路徑表。路徑表（Routing Table）保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)。如子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下一個(gè)路由器的名字等內(nèi)容。路徑表能夠是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也能夠由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)改動(dòng)，能夠由路由器自己主動(dòng)調(diào)整，也能夠由主機(jī)控制。
通過路由器能夠讓不同子網(wǎng)、網(wǎng)段進(jìn)行互連，因此路由器與集線器、交換機(jī)不同。它一般安裝在網(wǎng)絡(luò)的“骨干”部位，而不像集線器、交換機(jī)那樣工作在基層。
比方說一個(gè)較大規(guī)模的企業(yè)局域網(wǎng)，基于管理、安全、性能的考慮，一般都會(huì)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)VLAN，如此一來。當(dāng)VLAN與VLAN之間進(jìn)行通訊時(shí)，就必須使用路由器。
對(duì)于該企業(yè)網(wǎng)而言。肯定還須要與互聯(lián)網(wǎng)相連，對(duì)于企業(yè)而言，一般都是通過租用電信的DDN專線或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式將企業(yè)網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)。而此時(shí)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)體系及所用協(xié)議的不同。也須要路由器來完畢企業(yè)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互連工作。
一般來說，在路由過程中，信息至少會(huì)經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。
通常，人們會(huì)把路由和交換進(jìn)行對(duì)照。這主要是由于在普通用戶看來兩者所實(shí)現(xiàn)的功能是全然一樣的。
事實(shí)上，路由和交換之間的主要差別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）。而路由發(fā)生在第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。這一差別決定了路由和交換在移動(dòng)信息的過程中須要使用不同的控制信息，所以兩者實(shí)現(xiàn)各自功能的方式是不同的。路由器通過路由決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱為路由選擇，這也是路由器名稱的由來。
三劍客的外觀比較
前面我們已經(jīng)解說了集線器、交換機(jī)、路由器的工作原理，可是對(duì)于非常多剛開始學(xué)習(xí)的人來說。有時(shí)也希望可以從外觀上去區(qū)分它們。
當(dāng)然，集線器、交換機(jī)、路由器在外觀上肯定有所差別，但這些往往僅僅能作為參考信息，畢竟如今非常多集線器、交換機(jī)與路由器產(chǎn)品在外觀上看非常相似。而這里面最難區(qū)分的就是普通桌面型的集線器與交換機(jī)，而路由器相對(duì)照較easy識(shí)別。
1.集線器與交換機(jī)的外觀差別
1）集線器的外觀
集線器的結(jié)構(gòu)比較簡單，因此集線器一般都比較小巧：接口面板上一般具備8個(gè)、16個(gè)、24個(gè)、32個(gè)等數(shù)量不等的RJ45接口。
因?yàn)閱蝹€(gè)集線器的最大接口數(shù)一般也就32個(gè)。假設(shè)要連接50臺(tái)甚至100臺(tái)主機(jī)的話該怎么辦呢?
集線器上的“Uplink”級(jí)聯(lián)口就是為了解決問題而出現(xiàn)的--通過級(jí)聯(lián)口，能夠?qū)⒍鄠€(gè)集線器連接在一起，以便拓展集線器的接口數(shù)及連接距離，但最多僅僅能級(jí)聯(lián)4個(gè)集線器。
與接口相應(yīng)的則是面板上標(biāo)有數(shù)字的一排或兩排指示燈，用來指示集線器的工作狀態(tài)。
當(dāng)中“Power”是電源指示燈，標(biāo)有數(shù)字的是“Link”（連接）與“Action”（活動(dòng)）指示燈。當(dāng)某個(gè)RJ45接口中有正確的信號(hào)接入時(shí)，該接口的“Link”燈呈常亮狀態(tài)，當(dāng)有信號(hào)傳輸時(shí)，則“Action”燈閃爍。如今集線器一般都將“Link”與“Action”指示燈合二為一。用一個(gè)指示燈來完畢“Link”與“Action”的工作。
2）交換機(jī)的外觀
依據(jù)應(yīng)用范圍不同交換機(jī)存在著多種多樣的外觀。比如一些用于骨干線路的交換機(jī)，往往採用的是“模塊式”集成方式，用戶能夠通過購買、添加模塊來增強(qiáng)交換機(jī)的功能，這類交換機(jī)一般應(yīng)用在大型企業(yè)，其體積也非常大。
而對(duì)于那些應(yīng)用在小型局域網(wǎng)的桌面型交換機(jī)，其外觀與普通的集線器很相似，要想在外觀上區(qū)分它們。除了銘牌上“HUB”與“Switch”標(biāo)志的差別外。關(guān)鍵是指示燈：現(xiàn)在的交換機(jī)大多是10/100Mbps自適應(yīng)交換機(jī)，因此其面板上一般實(shí)用來表示該port是工作在10Mbps還是100Mbps的指示燈。另外，交換機(jī)既能夠工作在全雙工狀態(tài)下，也能夠工作在半雙工狀態(tài)下，因此其面板上一般另一排“FDX/COL”或“FD/COL”指示燈。
當(dāng)中“FDX”或“FD”是“Full Duplex”（全雙工）的縮寫。當(dāng)交換機(jī)上的某個(gè)port工作在全雙工狀態(tài)時(shí)。其相應(yīng)的“FDX”指示燈會(huì)亮。否則該port工作在半雙工狀態(tài)下。“COL”則是信息碰撞指示燈，當(dāng)該port中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出現(xiàn)碰撞時(shí)。則該燈會(huì)閃爍。碰撞越厲害，閃爍越厲害。
對(duì)于集線器而言。盡管有些10/100Mbps自適應(yīng)的集線器也實(shí)用來指示是工作在10Mbps還是100Mbps的指示燈，但絕對(duì)沒有“FDX/COL”指示燈。剛開始學(xué)習(xí)的人能夠通過這一點(diǎn)來區(qū)分集線器與交換機(jī)。
2.路由器的組成與外觀
1）路由器的組成
路由器作為一種高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并非每一個(gè)人都能夠接觸到的。這是由于它的普及性不如集線器、交換機(jī)高。
集線器、交換機(jī)在工作時(shí)都是通過硬件直接實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，而路由器則不同，其實(shí)路由器是一臺(tái)特殊的計(jì)算機(jī)，它有CPU、存儲(chǔ)介質(zhì)以及操作系統(tǒng)，僅僅只是這些都與PC上的有點(diǎn)區(qū)別而已?？偟恼f來，路由器也可分為硬件及軟件兩部分。
軟件部分主要是操作系統(tǒng)。普通PC的操作系統(tǒng)有Windows系列、Linux/Unix等。而路由器的操作系統(tǒng)就是IOS（Internetwork Operating System?；ヂ?lián)網(wǎng)際操作系統(tǒng)）。
路由器的硬件主要有CPU、接口和存儲(chǔ)介質(zhì)等。路由器中的CPU和計(jì)算機(jī)中的CPU所要實(shí)現(xiàn)的功能都是一樣的。
一般來說。計(jì)算機(jī)的CPU處理能力比路由器強(qiáng)大?？墒窃谝恍└叨寺酚善魃弦矔?huì)用到頻率高到300MHz的CPU。路由器中的接口是很重要的，由于它是連接網(wǎng)絡(luò)最直接的媒介。它的接口主要有以太網(wǎng)口、串口、FDDI、令牌環(huán)等。計(jì)算機(jī)中有內(nèi)存和硬盤。路由器中也有，僅僅只是它的名字不同而已。路由器中的存儲(chǔ)介質(zhì)主要有ROM（Read-Only Memory，僅僅讀儲(chǔ)存設(shè)備）、Flash（閃存）、NVROM（非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器）、DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）等幾種。
路由器正是通過其特殊的軟件功能來完畢路由工作的。因?yàn)檫@樣的專業(yè)的路由器價(jià)格昂貴，所以如今人們也會(huì)在一些對(duì)路由器要求不高的應(yīng)用環(huán)境中利用普通的PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)路由功能，比方說僅僅要在一臺(tái)PC機(jī)上安裝Windows2000 Server。然后進(jìn)行必要的配置，一臺(tái)“路由器”就打造出來了。
2）路由器的外觀
路由器主要執(zhí)行在骨干網(wǎng)絡(luò)上。因此外觀也千姿百態(tài)，比方一些應(yīng)用于因特網(wǎng)骨干線路的千兆級(jí)別的路由器，往往也是模塊化設(shè)計(jì)，體型也非常龐大。
而那些應(yīng)用于中小型企業(yè)的路由器則相對(duì)照較小巧，這類外觀看起來與集線器、交換機(jī)差點(diǎn)兒相同的路由器，其最大的外觀特點(diǎn)就是port數(shù)量相對(duì)較少，但類型多樣。
事實(shí)上也非常好理解，路由器主要是用來連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，它位于網(wǎng)絡(luò)的最高層。基于成本的考慮。其port肯定比較少，但同一時(shí)候?yàn)榱诉B接多種類型的網(wǎng)絡(luò)。又必須具備多種類型的網(wǎng)絡(luò)接口。
在以太網(wǎng)組網(wǎng)中，我們常常須要選用集線器（Hub）和交換機(jī)（Switch）,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)站較多時(shí)，它們是不可缺少的選擇。在網(wǎng)絡(luò)中它們起著架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的作用，是網(wǎng)絡(luò)的重要互聯(lián)設(shè)備。在以光纖作為傳輸媒體的網(wǎng)絡(luò)中，仍會(huì)須要使用集線器和交換機(jī)。可是組網(wǎng)中怎樣選擇使用HUB還是Switch呢。我們須要了解這兩種設(shè)備的性能。
集線器，傳統(tǒng)的集線器能夠看作是多port中繼器，處于OSI模型的第一層--物理層。要求port兩端的數(shù)據(jù)速率一致，數(shù)據(jù)幀一致，通信協(xié)議一致，這樣的集線器能起到連接網(wǎng)絡(luò)。延伸網(wǎng)絡(luò)的能力。能夠由它們組成龐大的星型網(wǎng)絡(luò)。但它是基于共享媒體的，總帶寬有限，各個(gè)port分得的帶寬更是有限的。HUB相比于交換機(jī)，它的傳輸數(shù)據(jù)率有限，假設(shè)網(wǎng)站比較多，會(huì)造成系統(tǒng)性能的高速下降。
交換機(jī)，交換機(jī)處于OSI模型的第二層--數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)的傳輸數(shù)據(jù)原理與HUB不同。它採用矩陣交換通道的方式傳輸數(shù)據(jù)，各個(gè)數(shù)據(jù)通道都有獨(dú)立的帶寬。盡管一個(gè)時(shí)刻一個(gè)port僅僅能有一個(gè)通道，但總體上看交換機(jī)卻是多個(gè)交換通道同一時(shí)候開通的，因此，交換機(jī)的傳輸數(shù)據(jù)性能比HUB要高的多。
另外，因?yàn)榻粨Q設(shè)備不再局限于碰撞域。因此，交換機(jī)比集線器在延伸網(wǎng)絡(luò)上最有優(yōu)勢(shì)。交換機(jī)更為智能。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不可能輕易消失，也不可能由一種設(shè)備代替全部其他設(shè)備，各種設(shè)備都在不斷發(fā)展。近些年來，集線器也發(fā)展了多種類型，如：智能集線器?？啥询B集線器，交換式集線器等等。集線器的性能擴(kuò)展了。
比方：光纖通道集線器是通過光纖通道仲裁回路拓?fù)鋪碓鰪?qiáng)server和存儲(chǔ)設(shè)備的連通性的。和以太網(wǎng)的集線器相似的是，光纖通道集線器是FC-AL拓?fù)涞暮诵??？墒够芈返玫郊惺降乇O(jiān)控和管理。通過使用集線器，多重能夠在不中斷回路工作的前提下在回路中加入和拆離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
交換式集線器。是近期才增加光纖通道集線器家族的新成員，在集線器和交換機(jī)兩大陣營之間搭起了一座連接的橋梁。
這樣的集線器易于管理，交換式集線器上的port都是專用的，每一port都能獲得最大帶寬。
因此，在組網(wǎng)中是使用集線器還是交換機(jī)。能夠從下面幾個(gè)方面考慮：
網(wǎng)絡(luò)規(guī)模――，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小，能夠非常好的選擇是使用集線器還是交換機(jī)。一般覺得，交換機(jī)適用于不論什么規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但假設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)少于50個(gè)。那么就能夠選擇集線器。
可是。假設(shè)一些應(yīng)用給網(wǎng)絡(luò)帶來非常大的負(fù)載（比方完整的影像視頻傳輸），在這樣的情況下?？赡茼氁x用交換式集線器。
帶寬――光纖通道集線器與以太網(wǎng)集線器相似，全部port都能獲取由其它port發(fā)出的數(shù)據(jù)。
這樣的工作方式常常導(dǎo)致帶寬擁塞，有時(shí)還會(huì)引發(fā)安全問題。然而交換機(jī)的port卻是全然獨(dú)立的，每一個(gè)port都能同一時(shí)候支持所使用的拓?fù)湎碌淖畲髱挊O限。
安全性――你決定選用集線器還是交換機(jī)的時(shí)候，安全性可能是須要考慮的因素。
使用高性能的交換機(jī)能夠方便地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯分段。構(gòu)建虛擬局域網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。提高網(wǎng)絡(luò)的管理水平。而集線器并不具有這樣的功能。
還有一個(gè)方面，交換機(jī)的價(jià)格一般同量port數(shù)的集線器要貴一些。象一些小的網(wǎng)絡(luò)。還是能夠考慮使用集線器，但交換機(jī)代替集線器是一種趨勢(shì)。
集線器、交換機(jī)、路由器差別和使用淺談（最新修定版）
你是否常常聽到有人提起【集線器、交換機(jī)、路由器】這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的名字？是否非常想知道它們之間究竟有什么差別？功能怎樣？看完這篇由我在網(wǎng)上搜集并整理的相關(guān)資料，相信你一定會(huì)有個(gè)簡單、明了、清晰的認(rèn)識(shí)。
什么是集線器——
集線器也叫【HUB】。工作在網(wǎng)絡(luò)的第一層（也叫物理層、最底層），它的作用就是將一些電腦簡單的連接起來組成一個(gè)局域網(wǎng)。它是一個(gè)純硬件的設(shè)備（沒有內(nèi)置管理軟件），用于連接網(wǎng)絡(luò)終端，不能打破沖突域和廣播域。
什么是交換機(jī)——
交換機(jī)又叫【Switch】，還可以叫做【交換式集線器】，工作在網(wǎng)絡(luò)的第二層（也叫數(shù)據(jù)鏈路層），作用與集線器大體同樣。略微高端一點(diǎn)的交換機(jī)都有一個(gè)內(nèi)置的。用于管理設(shè)備本身，及所連網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)軟件。
用于連接網(wǎng)絡(luò)終端，可以打破沖突域?？墒遣荒芮懈顝V播域。
以上兩者的差別：
集線器採用的是共享帶寬的工作方式。連接在集線器上的不論什么一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)。其它全部設(shè)備必須等待，此設(shè)備享有全部帶寬，通訊完成，再由其它設(shè)備使用帶寬。也就是說在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，電腦的數(shù)量越多、數(shù)據(jù)量越大時(shí)。使用【HUB】相互鏈接的某些用戶將會(huì)感覺網(wǎng)絡(luò)非常慢或越來越慢，由于大部分的網(wǎng)絡(luò)資源被某些能力強(qiáng)勁的單點(diǎn)終端占用了（比方新購置的電腦正在下載電影，那老爺機(jī)就僅僅有聊QQ分了）。所以說，集線器連接了一個(gè)沖突域的網(wǎng)絡(luò)，全部設(shè)備相互交替使用，就好象非常多人一起過獨(dú)木橋，僅僅能等待一個(gè)人一個(gè)人的過一樣。
交換機(jī)比集線器的先進(jìn)之處在于，交換機(jī)是獨(dú)享帶寬的，它同意連接在交換機(jī)上的各個(gè)設(shè)備并行通訊。就好比快速公路上的4車道或8車道。同意多輛汽車同一時(shí)候行使，設(shè)備間的通訊不會(huì)再發(fā)生沖突。因此說交換機(jī)打破了沖突域（每一個(gè)交換機(jī)接口就是一個(gè)沖突域，不會(huì)與其他接口發(fā)生通訊沖突）。并且交換機(jī)分配給每一個(gè)終端的網(wǎng)絡(luò)資源將會(huì)是相對(duì)固定的，這就避免了網(wǎng)絡(luò)資源被某個(gè)能力強(qiáng)勁的終端全然占用而導(dǎo)致其他終端無法正常使用網(wǎng)格的情況。并且?guī)в袃?nèi)置系統(tǒng)管理軟件的交換機(jī)能夠記錄MAC地址表。發(fā)送的數(shù)據(jù)不會(huì)再以廣播方式發(fā)送到全部port。而是直接發(fā)送到數(shù)據(jù)的目的port。從而也節(jié)省了接口帶寬。
但值得注意的是交換機(jī)和集線器一樣，都不能推斷廣播數(shù)據(jù)包。還是會(huì)把廣播數(shù)據(jù)發(fā)送到所有port。所以說交換機(jī)和集線器在這一點(diǎn)上一樣。都連接了一個(gè)廣播域網(wǎng)絡(luò)。
高端一點(diǎn)的交換機(jī)不僅能夠記錄MAC地址表，還能夠劃分VLAN（虛擬局域網(wǎng)）來隔離廣播，可是VLAN間也相同不能通訊。要使VLAN間能夠通訊，必須有三層設(shè)備介入。
什么是路由器——
路由器又可稱之為【Router 】。工作在網(wǎng)絡(luò)的第三層（又叫網(wǎng)絡(luò)層），它的作用在于連接不同的網(wǎng)段（比方兩個(gè)不同地址的局域網(wǎng)）而且找到網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)最合適的路徑（能夠說普通情況下個(gè)人用戶對(duì)這項(xiàng)功能的需求不是非常大）。全部的路由器都有自己的系統(tǒng)管理軟件來維持（維護(hù)）路由器的執(zhí)行。一般來說使用之前須要專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安裝人員依據(jù)實(shí)際情況調(diào)試后才干正常工作。
一般路由器的接口數(shù)量都比較少。其主要作用是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的連接，路由器依據(jù)記錄的路由表來連接不同的局域網(wǎng)并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，從而使得由交換機(jī)劃分出的不同VLAN間相互通訊得以實(shí)現(xiàn)。路由器不僅能像交換機(jī)一樣隔離沖突域，并且還能檢測(cè)并丟棄廣播數(shù)據(jù)包。以此來隔離廣播域，并有效的擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。
總結(jié)【路由器】、【交換機(jī)】的主要差別體如今下面幾個(gè)方面：
（1）工作層次不同：
最初的的交換機(jī)是工作在OSI／RM開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈路層。也就是第二層。而路由器一開始就設(shè)計(jì)工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層。
因?yàn)榻粨Q機(jī)工作在OSI的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，所以它的工作原理比較簡單，而路由器工作在OSI的第三層(網(wǎng)絡(luò)層)，能夠得到很多其它的協(xié)議信息，所以路由器能夠做出更加智能的轉(zhuǎn)發(fā)決策。
（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所根據(jù)的對(duì)象不同：
交換機(jī)是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址。而路由器則是利用不同網(wǎng)絡(luò)的ID號(hào)(即IP地址)來確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)地址的。
IP地址是在軟件中實(shí)現(xiàn)的。描寫敘述的是設(shè)備所在的網(wǎng)絡(luò)（有時(shí)這些第三層的地址也稱為協(xié)議地址或者網(wǎng)絡(luò)地址）且通常由網(wǎng)絡(luò)管理員或系統(tǒng)自己主動(dòng)分配。MAC地址一般是硬件自帶的。由網(wǎng)卡生產(chǎn)商來分配的。并且已經(jīng)固化到了網(wǎng)卡中去。一般來說是不可更改的。
（3）傳統(tǒng)的交換機(jī)僅僅能切割沖突域。不能切割廣播域。
而路由器能夠切割廣播域：
由交換機(jī)連接的網(wǎng)段仍屬于同一個(gè)廣播域。廣播數(shù)據(jù)包會(huì)在交換機(jī)連接的全部網(wǎng)段上傳播，在某些情況下會(huì)導(dǎo)致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網(wǎng)段會(huì)被分配成不同的廣播域，廣播數(shù)據(jù)不會(huì)穿過路由器。盡管第三層以上交換機(jī)具有VLAN功能。也能夠切割廣播域?？墒歉髯訌V播域之間是不能通信交流的。它們之間的交流仍然須要路由器。
（4）路由器提供了防火墻的服務(wù)：
路由器只轉(zhuǎn)發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包，不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和未知目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳送，從而能夠防止廣播風(fēng)暴。
交換機(jī)一般用于LAN-WAN的連接，交換機(jī)歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，有些交換機(jī)也可實(shí)現(xiàn)第三層的交換。
路由器用于WAN-WAN之間的連接，能夠解決異性網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡(luò)層。他們僅僅是從一條線路上接受輸入分組。然后向還有一條線路轉(zhuǎn)發(fā)。
這兩條線路可能分屬于不同的網(wǎng)絡(luò)。并採用不同協(xié)議。
相比較而言。路由器的功能較交換機(jī)要強(qiáng)大。但速度相對(duì)也慢，價(jià)格昂貴，第三層交換機(jī)既有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力。又有路由器良好的控制功能，因此得以廣泛應(yīng)用。
集線器,就是我們常說的hub。用來電腦間傳輸數(shù)據(jù)。用的人多了，速度就慢了，由于共用一個(gè)帶寬的
交換機(jī)，基本跟集線器一樣的，僅僅是速度不受人數(shù)影響，由于獨(dú)立帶寬嘛
集線器工作在物理層，就像一個(gè)插銷板一樣。把一根網(wǎng)線分成幾根。
結(jié)構(gòu)簡單，一些簡單的集線器甚至不用外接電源。它沒有不論什么復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能，只把一個(gè)port收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到全部port去。
除了每一個(gè)port要共享帶寬之外。還由于常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)碰撞（兩個(gè)port同一時(shí)候發(fā)出數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)重疊無法正常傳送）浪費(fèi)帶寬，所以速度最慢。
集線器即將被淘汰。
交換機(jī)工作在鏈路層，像是電話接線員一樣工作，依照每一個(gè)port的請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。
它直接依據(jù)物理地址（每一個(gè)網(wǎng)卡上唯一的標(biāo)記）轉(zhuǎn)發(fā)，效率快速度快。能夠延遲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，避免碰撞發(fā)生，有效地共享帶寬，是最快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。因?yàn)閮r(jià)格不斷下降。它已經(jīng)漸漸代替便宜的集線器。
集線器能夠看成是一種多port的中繼器，是共享帶寬式的，其帶寬由它的port平均分配。如總帶寬為10Mb/s的集線器。連接4臺(tái)工作站同一時(shí)候上網(wǎng)時(shí)。每臺(tái)工作站平均帶寬僅為10/4=2.5Mb/s。交換機(jī)又叫交換式集線器：能夠想象成一臺(tái)多port的橋接器。每一port都有其專用的帶寬，如10Mb/s的交換式集線器，每一個(gè)port都有10Mb/s的帶寬。交換機(jī)和集線器都遵循IEEE802.3或IEEE802.3u。其介質(zhì)存取方式均為CSMA/CD。它們之間的差別為：
集線器為共享方式，既同一網(wǎng)段的機(jī)器共享固有的帶寬。傳輸通過碰撞檢測(cè)進(jìn)行，同一網(wǎng)段計(jì)算機(jī)越多，傳輸碰撞也越多，傳輸速率會(huì)變慢；交換機(jī)每一個(gè)port為固定帶寬，有獨(dú)特的傳輸方式，傳輸速率不受計(jì)算機(jī)添加影響，其獨(dú)特的NWAY、全雙工功能添加了交換機(jī)的使用范圍和傳輸速度。
如今交換機(jī)和集線器普遍採用了自適應(yīng)(Auto-sense 或 Auto-Negotiation)技術(shù)。能夠自己主動(dòng)適應(yīng)100M和10M速率。
這類交換機(jī)和集線器依照下面順序適應(yīng)工作速率：100M 全雙工，100M半雙工，10M全雙工10M半雙工。Auto-Negotiation在IEEE 802.3u 中已有規(guī)定。其優(yōu)點(diǎn)是在不需用戶參與設(shè)定的情況下，自己主動(dòng)以最快速率連接。
另外集線器上一般都有Collision燈。因?yàn)橐蕴W(wǎng)絡(luò)採用了CSMA/CD協(xié)議。
在傳輸過程中可能發(fā)生沖突，此時(shí)，Collision要閃爍。
假設(shè)Collision閃爍過分頻繁。說明網(wǎng)絡(luò)負(fù)載已經(jīng)非常重了，須要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整或者升級(jí)。
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