集线器、交换器、及路由器简介及应用

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集线器、交换器、及路由器简介及应用 [复制链接]

大部分以太网络设备厂商的主要产品为集线器、交换器或路由器。那是因为这些产品是架构网络时所需要的产品。但相信有不少的人幷不清楚它们的差异在哪。
        
集线器

集线器基本上是一个讯号扩大器，当数据从一个端口进来时它幷不作任何分析及导向，只是把讯号扩大传给所有其它的埠。所以使用集线器的局域网络是处在共享的模式，一旦网络传输量大时就会出现塞车的现象。因此只适用于流量小的网络。

交换器

交换器(Switch)是属于OSI第二层的装置，当数据从一个端口进入交换器时。交换器会分析数据的去向，而把数据只传给目标的计算机。因此交换器能有效的控制局域网络的流量、幷能确保每个埠的独立性。例如在一个10/100Mbps的以太网络交换器中，一个10Mbps的埠幷不会影响到另一个100Mbps端口的速度。交换器是运用网络卡的MAC位元址来分辨数据传输的目地.当交换器开始运作时，它会先搜寻局域网络中的网卡的MAC地址，将此数据存放在交换器的MAC地址记忆表中，在运用此数据来转送数据。

路由器

路由器是OSI第三层的装置，相对于L2交换器运用网络卡的MAC地址，路由器是利用IP，AppleTalk、及IPX等网络层的通讯协议网址来分辨数据传输的目地。因此路由器可以将网络分成不同的subnet，使得大型局域网络内的计算机可享以用IP网址来作管理。不过由于路由器是透过软件的方法来管理流量，因此其速度比交换器慢许多。对于大部分的企业而言，路由器的主要用途在于广域网络的连结。




集线器(Hub)的运作原理

     以太网络集线器的基本工作原理是广播（broadcast）技术，也就是HUB从任何一个端口收到一个Ethernet包时，它都将此Ethernet包广播到所有其它端口，HUB中不记忆哪一个MAC地址挂在哪一个端口。接在HUB端口上的NIC（网卡）根据信息包所要求的功能执行相应动作，这是由网络层（layer 3）之上控制的，Ethernet HUB不处理这些内容，Ethernet HUB只负责从一个端口上收到的Ethernet包广播到所有其它端口（所谓广播，是指HUB将该Ethernet包发送到所有其它端口），仅此而已。

   Ethernet包中带有源MAC地址和目的MAC地址。MAC位元址与Ethernet包中的目的MAC位元址相同的计算机执行该包中所要求的动作，这个动作由layer 3之上定义，与Ethernet HUB无关，Ethernet HUB只处理Ethernet包，即只与MAC地址打交道。如果该目的MAC位元址不存在，或该目的MAC位元址不响应（即上层软件不处理），Ethernet HUB幷不知道，也不处理。这就好象邮递员，他是根据信封上的地址传递信件，只管传递，不管信中是什么内容以及收信人是否回信，或收信人由于某种原因没有回信，而导致发信人着急，与邮递员无关。只是邮递员在找不到该地址时还会将信退回，Ethernet HUB不管退信，只负责转发。

在Windows 中，当用户A双击“网上邻居”时，相当于生成了一个Ethernet广播包，该包要求执行的命令是：“请告诉我你们的名字！”。请注意，Ethernet HUB不处理此命令，也不知道此命令是什么，Ethernet HUB只知道此包为广播包，幷负责将此包广播到所有其它埠（源埠除外），仅此而已。与HUB相连的计算机中的NIC收到此包（因为是广播包，故收下），将包中的数据域内容传送给上层软件（即Windows ），上层软件返回网络中的计算机名给广播包的发送者（广播包中含有发出者的源MAC地址），用户A收到各个计算机回送的响应包，从而得知网络上有什么用户，幷由Windows显示在“网上邻居”中。如果找不到网络上的用户，则可能有下列原因：

  1．该用户没有连到网上或接触不好（如电缆两端RJ-45），或该计算机没有加电。如果是接触不好，可能会有时看到，有时看不到。

  2．HUB内部信息包传送不正确，芯片设计有问题（这几乎是不可能的）。

  3．互连的计算机高层协议配置不正确，导致双方无法互相理解。如绑定的协定不一致，有的用TCP/IP，有的用IPX等等，或者超时时间太短（此时间与Ethernet无关），以致于响应包还在路上，就宣布网络寻找结束，没有发现××用户。这个时间不是由Ethernet控制的，是由计算机操作系统控制的，如果某些计算机正在执行某些操作而不响应NIC的中断，它自然无法处理该广播包，从而使用户A看不到某些计算机。

  4．此外，与HUB相连的计算机的工作模式（即Half-duplex，或Full-duplex）必须与HUB一致。HUB只能工作于半双工，计算机网卡也必须设为半双工（或自动方式），当然速率也必须一致，否则计算机发出的响应包也可能到达不了用户A，从而导致看不到用户。

由于集线器会将来所有的数据传到每一个端口，虽然集线器已渐渐地被交换机取代，但在侦错或收集网络数据时集线器还是被广泛的使用。

以太网络交换机的运作原理

    Ethernet Switch的工作基础是Ethernet信息包结构。Ethernet信息包为固定格式，但长度可变，在信息包头中带有目的MAC地址、源MAC地址、信息长度等若干内容。目前使用较多的Ethernet交换机都是Layer 2（OSI的第二层）交换机，即基于Ethernet MAC地址进行交换。

       交换机与集线器的最大差别是Ethernet Switch记忆什么用户（即哪些MAC地址）挂在哪一个端口上，也就是说Switch中有一个地址表，表中的每一项内容主要是MAC地址与端口号。当Switch从某一端口收到一个包时（我们暂不讨论广播包），它要对地址表执行两个动作：一是检查该包的源MAC地址是否已在地址表中，如果没有，则将该MAC地址加到地址表中，这样以后就知道该MAC地址在哪一个端口；二是检查该包的目的MAC地址是否已在地址表中，如果该MAC地址已在地址表中，则将该包发送到对应的端口即可，如果该MAC地址不在地址表中，则将该包发送到所有其它端口（源端口除外），相当于该包是一个广播包。对于广播包，Ethernet Switch与Ethernet HUB的工作原理是一样的，没有什么差别。