集線器、路由器、網(wǎng)橋、網(wǎng)卡簡介

1、集線器、網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關(guān)簡介一、集線器的英文稱為“Hub Hub是 中心”的意思，集線器的 主要功能是對接收到的信號進(jìn)行再生整形放大， 以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距 離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上。它工作于 OSI（開 放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）參考模型第一層，即 物理層。集線器與網(wǎng)卡、 網(wǎng)線等傳輸介質(zhì)一樣，屬于局域網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，采用CSMA/CD （一 種檢測協(xié)議）訪問方式。集線器屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，基本上不具有類似于交換機(jī)的智能記憶能力和學(xué)習(xí)”能力。它也不具備交換機(jī)所具有的 MAC地址 表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送。 也就是說當(dāng)它要向某節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不是

2、直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié) 點(diǎn)，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點(diǎn)，如圖所示。這種廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有兩方面不足：（1）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素， 一些別有用心的人很容易 就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包；（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點(diǎn) 同時(shí)發(fā)送，加上以上所介紹的共享帶寬方式，就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞 車現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。（3）非雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信效 率低。集線器的同一時(shí)刻每一個(gè)端口只能進(jìn)行一個(gè)方向的數(shù)據(jù)通信， 而不能像交換機(jī)那樣進(jìn)行雙向雙工傳輸， 網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率低，不能滿足 較大型網(wǎng)絡(luò)通信需求。正因如此，盡管集線器技術(shù)也在不斷改進(jìn)，但實(shí)質(zhì)上就是加入了一些交換

3、機(jī)（SWITCH ）技術(shù)，發(fā)展到了今天的具有堆疊技術(shù)的堆疊式集 線器，有的集線器還具有智能交換機(jī)功能。 可以說集線器產(chǎn)品已在技 術(shù)上向交換機(jī)技術(shù)進(jìn)行了過渡，具備了一定的智能性和數(shù)據(jù)交換能 力。但隨著交換機(jī)價(jià)格的不斷下降，僅有的價(jià)格優(yōu)勢已不再明顯，集 線器的市場越來越小，處于淘汰的邊緣。盡管如此，集線器對于家庭 或者小型企業(yè)來說，在經(jīng)濟(jì)上還是有一點(diǎn)誘惑力的，特別適合家庭幾 臺機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)中或者中小型公司作為分支網(wǎng)絡(luò)使用。二、網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個(gè)局域網(wǎng)（LAN）連起來，根 據(jù)MAC地址（物理地址）來轉(zhuǎn)發(fā)幀，可以看作一個(gè)低層的路由器”（路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址如IP地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。它可

4、以 有效地聯(lián)接兩個(gè)LAN,使本地通信限制在本網(wǎng)段內(nèi)，并轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的 信號至另一網(wǎng)段，網(wǎng)橋通常用于聯(lián)接數(shù)量不多的、同一類型的網(wǎng)段。 網(wǎng)橋的分類1、透明網(wǎng)橋簡單的講，使用這種網(wǎng)橋，不需要改動硬件和軟件，無需設(shè)置地址開 關(guān)，無需裝入路由表或參數(shù)。只須插入電纜就可以，現(xiàn)有 LAN的運(yùn) 行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。2、源路由選擇網(wǎng)橋源路由選擇的核心思想是假定每個(gè)幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一局域網(wǎng)（LAN）上。當(dāng)發(fā)送一幀到另外的網(wǎng)段時(shí)，源機(jī)器將目的 地址的高位設(shè)置成1作為標(biāo)記。另外，它還在幀頭加進(jìn)此幀應(yīng)走的 實(shí)際路徑。三、路由器（Router ,又稱路徑器或?qū)拵Х窒砥鳎┦且环N計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將數(shù)據(jù)包通

5、過一個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳送至目的地，這個(gè)過程稱為路由。路由工作在 OSI模型的第三層（即網(wǎng)絡(luò)層，例如 Internet Protocol（IP）層）。Glen Skidmore是第一個(gè)將路由器實(shí)用于劍橋大 學(xué)的人。功能：簡單地講，路由器就是連接兩個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。由于位于兩個(gè)或更多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的交匯處，從而可在它們之間傳遞分組（一種數(shù)據(jù)的 組織形式）。路由器與交換機(jī)（Switch）在概念上有一定重疊但也有不 同：交換機(jī)泛指工作與任何網(wǎng)絡(luò)層次的數(shù)據(jù)中繼設(shè)備（盡管多指網(wǎng) 橋），而路由器則更專注于網(wǎng)絡(luò)層。一個(gè)比較直觀的理解路由器與交換機(jī)區(qū)別的例子是這樣：交換機(jī)好比是鄰近的街道，而路由器則是街道的交匯點(diǎn)。一個(gè)街區(qū)的每

6、一間房都 有它自己的地址，也就是說，交換機(jī)連接的不同的設(shè)備也有它們自己 的IP地址。值得一提的是，交換機(jī)除了自身的管理 IP地址外不會管到其他任何 IP地址。路由器將網(wǎng)絡(luò)連接起來，就像公路交換坡道或主交匯點(diǎn)連 接公路和高速公路一樣。交匯點(diǎn)處的街道標(biāo)記（稱為路由表）決定數(shù) 據(jù)包將流向哪條路。舉個(gè)例子，家中的一臺路由器將互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商 （ISP）的網(wǎng)絡(luò)（通 常具有公有地址）和自家的LAN （通常使用私有IP地址，見網(wǎng)絡(luò)地 址轉(zhuǎn)換（NAT）連接起來。有時(shí)候交換機(jī)和路由器也被做在一起作為 多接口路由器出售。為了能路由數(shù)據(jù)包，路由器之間會通過路由協(xié)議進(jìn)行通訊并創(chuàng)建和維護(hù)各自的路由表。路由表存儲了去往某

7、一網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑，該路徑的路由度量值”以及下一跳路由器。參考條目路由獲得這個(gè)過程的詳細(xì) 描述。盡管也有其它一些很少用到的被路由協(xié)議，但路由通常指的就是IP路由。種類：1970年代中期至1980年代，多功能的小型計(jì)算機(jī)充當(dāng)路由 器。ARPAnet （互聯(lián)網(wǎng)的前身）稱之為接口信息處理機(jī)。盡管多功 能小型計(jì)算機(jī)可以勝任路由工作，但現(xiàn)代高速路由器卻由專門的高性 能計(jì)算機(jī)充當(dāng)，它加入了額外的硬件以便更高速地執(zhí)行普通路由功能 例如數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，以及特殊功能例如IPsec加密。其他的一些改變也提升了路由器的可靠性， 例如使用直流電而不是交 流（直流電可以由數(shù)據(jù)中心的電池提供），使用固態(tài)存儲而不是磁性 存儲介質(zhì)

8、來載入程序?，F(xiàn)代大型路由器變得越來越象電話交換機(jī)，隨著使用這些技術(shù)，兩者變得越來越相似也許最終路由器將取代電話交 換機(jī)，同時(shí)一些小型路由器正在成為家用電器。將客戶連接到Internet的路由器被稱為邊緣路由器（edge router ）。 只負(fù)責(zé)與其他路由器之間（例如 ISP的網(wǎng)絡(luò)）傳遞數(shù)據(jù)的路由器被 稱為核心路由器（core router ）。一臺路由器可以用來至少連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。一種特殊類型的路由器（單 臂路由器，one-armed-router ）用來在虛擬局域網(wǎng)（Virtual LAN VLan ）環(huán)境中傳遞數(shù)據(jù)包。一個(gè)單臂路由器上連接的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)都位 于同一個(gè)物理連接上。在無線ad-ho

9、c網(wǎng)絡(luò)中的每臺主機(jī)自己進(jìn)行路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而在有線網(wǎng)絡(luò)中通常一個(gè)廣播域就有一臺路由器。近來，許多路由的功能被加入到了局域網(wǎng)交換機(jī)（實(shí)質(zhì)是高速網(wǎng)橋） 上，從而創(chuàng)造出 三層交換機(jī)”，可以以接近線速的速度來轉(zhuǎn)發(fā)流量。 路由器也被當(dāng)作Internet網(wǎng)關(guān)，主要用在小型網(wǎng)絡(luò)中如家庭或小型 辦公室。這種設(shè)備使用的Internet連接往往是一直在線的寬帶連接 如線纜調(diào)制解調(diào)器和 DSL。這種路由器連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)-WAN和LAN- 并有自己的路由表。盡管在家庭應(yīng)用中并不需要太多路由功能 （因?yàn)?只存在兩條路-WAN和LAN ）,但這些小型路由器仍然支持 RIP。額 外地，這種路由器還支持 DHCP、NAT、DM

10、Z和防火墻功能，也有 一些支持內(nèi)容過濾和VPN。通常這種路由器和線纜或DSL調(diào)制解調(diào) 器協(xié)同工作，但調(diào)制解調(diào)功能也可以內(nèi)建在這種路由器中。這種路由器往往同時(shí)具有阻止特定外部請求的安全特性。大型的路由器一般只能在數(shù)據(jù)中心找到。 這些路由器將許多網(wǎng)絡(luò)用大 量的帶寬連接起來。根據(jù)分工的不同，這些路由器可以支持路由協(xié)議 中的幾種，包括 IS-IS、OSPF、IGRP、EIGRP、RIP、BGP。無線網(wǎng)絡(luò)路由器無線網(wǎng)絡(luò)路由器是拍一種用來連系有線和無線網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)備，它可以通過wifi技術(shù)收發(fā)無線信號來與個(gè)人數(shù)碼助理和筆記本等設(shè)備通訊。無線網(wǎng)絡(luò)路由器可以在不設(shè)電纜的情況下，方便地建立一個(gè)電腦網(wǎng)絡(luò)。但是，在

11、戶外通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳給時(shí)，它的速度可能會受到天氣的影響。其他的無線網(wǎng)絡(luò)還包括了紅外線、藍(lán)牙及衛(wèi)星微波等。四、關(guān)于網(wǎng)卡名稱計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)的連接是通過主機(jī)箱內(nèi)插入一塊網(wǎng)絡(luò)接口板（或者是在筆記本電腦中插入一塊 PCMCIA卡）。網(wǎng)絡(luò)接口板 又稱為通信適配器或網(wǎng)絡(luò)適配器（adapter ）或網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC（Network Interface Card ），但是現(xiàn)在更多的人愿意使用更為簡單 的名稱網(wǎng)卡”。網(wǎng)卡功能簡述網(wǎng)卡是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)路組件，是局域網(wǎng)中連接計(jì)算 機(jī)合傳輸介質(zhì)的接口，不僅能實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接 合電信號匹配，還涉及幀的發(fā)送與接收、幀的封裝與拆封、介質(zhì)訪問

12、控制、數(shù)據(jù)的編碼與解碼以及數(shù)據(jù)緩存的功能等。網(wǎng)卡功能詳解網(wǎng)卡上面裝有處理器和存儲器（包括 RAM合ROM ）。網(wǎng)卡 和局域網(wǎng)之間的通信是通過電纜或雙絞線以串行傳輸方式進(jìn)行的。而網(wǎng)卡合計(jì)算機(jī)之間的通信則是通過計(jì)算機(jī)主板上的I/O總線以并行 傳輸方式進(jìn)行。因此，網(wǎng)卡的一個(gè)重要功能就是要進(jìn)行串行 /并行轉(zhuǎn) 換。由于網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)率合計(jì)算機(jī)總線上的數(shù)據(jù)率并不相同， 因此在 網(wǎng)卡中必須裝有堆數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存的存儲芯片。在安裝網(wǎng)卡時(shí)必須將管理網(wǎng)卡的設(shè)備驅(qū)動程序安裝在計(jì)算機(jī) 的操作系統(tǒng)中。這個(gè)驅(qū)動程序以后就會告訴網(wǎng)卡，應(yīng)當(dāng)從存儲器的什 么位置上將局域網(wǎng)傳送過來的數(shù)據(jù)塊存儲下來。網(wǎng)卡還要能夠?qū)崿F(xiàn)以 太網(wǎng)協(xié)議。網(wǎng)卡并

13、不是獨(dú)立的自治單元，因?yàn)榫W(wǎng)卡本身不帶電源而是必須使用所 插入的計(jì)算機(jī)的電源，并受該計(jì)算機(jī)的控制。因此網(wǎng)卡可看成為一個(gè) 半自治的單元。當(dāng)網(wǎng)卡收到一個(gè)有差錯的幀時(shí)，它就將這個(gè)幀丟棄而 不必通知它所插入的計(jì)算機(jī)。當(dāng)網(wǎng)卡收到一個(gè)正確的幀時(shí)，它就使用 中斷來通知該計(jì)算機(jī)并交付給協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層。 當(dāng)計(jì)算機(jī)要發(fā)送一 個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，它就由協(xié)議棧向下交給網(wǎng)卡組裝成幀后發(fā)送到局域 網(wǎng)。隨著集成度的不斷提高，網(wǎng)卡上的芯片的個(gè)數(shù)不斷的減少， 雖然現(xiàn)在個(gè)廠家生產(chǎn)的網(wǎng)卡種類繁多，但其功能大同小異。網(wǎng)卡的主 要功能有以下三個(gè)：.數(shù)據(jù)的封裝與解封：發(fā)送時(shí)將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首 部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊浚?然后送交上一層；.鏈路管理：主要是 CSMA/CD協(xié)議的實(shí)現(xiàn);.編碼與譯碼：即曼徹斯特編碼與譯碼五、網(wǎng)關(guān)，英文稱Gateway ,區(qū)別于路由器Router ,經(jīng)常在家庭中 或者小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中使用，用于連接局域網(wǎng)和 Internet o網(wǎng)關(guān)也經(jīng) 常指把一種協(xié)議轉(zhuǎn)成另一種協(xié)議的設(shè)備，比如語音網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)顧名思義就是連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，對于語音網(wǎng)關(guān)來說，他可以 連接PSTN網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)，這