淺析集線器、交換機(jī)和路由器

史曉丹

哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150081

本文所介紹的集線器﹑交換機(jī)和路由器都是網(wǎng)絡(luò)上的3種連接設(shè)備。集線器是這3種設(shè)備中最便宜的，并且也是功能最弱的一個。路由器有多種控制方式，但卻難配置，并且價格有些昂貴。本文分別對集線器﹑交換機(jī)和路由器這3種設(shè)備進(jìn)行介紹和比較。

1 集線器的原理

筆者在實際工作中了解到每一個站是用自己的傳輸介質(zhì)和集線器連接的，各個終端之間不只有一個傳輸?shù)耐ǖ?，發(fā)回的信號通過集線器把信號整形并且放大后傳輸?shù)剿薪K端上，這樣傳輸?shù)纳闲型ǖ郎喜辉俪霈F(xiàn)阻塞。一個共享介質(zhì)的局域網(wǎng)是集線器所形成的網(wǎng)絡(luò)，所以當(dāng)上下一同傳輸數(shù)據(jù)時信號容易出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象，形成網(wǎng)絡(luò)阻塞。所以它不具備單獨應(yīng)用于大型網(wǎng)絡(luò)中的能力，并且傳輸效率相對較低，因為它是單工方式。因此我建議如果要選用集線器作為連接設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模應(yīng)在10臺以內(nèi)，集線器帶寬需在10/100Mbps以上。

由于集線器不具有記憶和學(xué)習(xí)的能力，所以傳輸數(shù)據(jù)是不具有針對性的，只能采用廣播方式傳輸。

采用廣播方式有兩方面不足：

1）向所有終端發(fā)送數(shù)據(jù)時數(shù)據(jù)通道不安全，數(shù)據(jù)容易被截獲；

2）向所有終端同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，降低效率。

2 交換機(jī)的原理

交換機(jī)這個連接設(shè)備是我們在工作中用的最多的。簡單的說交換機(jī)是完成信號由設(shè)備人口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)內(nèi)部有一個交換矩陣，它讓任意兩個端口之間能安全的傳輸并提供專用通道，以便任意端口接收的數(shù)據(jù)幀能從其它端口順利的送出。交換機(jī)屬于網(wǎng)絡(luò)中的第二層數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它是根據(jù)MAC地址尋址，通過站表中的地址選擇路由，交換自動進(jìn)行站表的維護(hù)和建立。工作中發(fā)現(xiàn)交換機(jī)的傳輸速度快，傳輸數(shù)據(jù)時不會產(chǎn)生阻塞，并發(fā)現(xiàn)交換機(jī)只能識別幀中的MAC地址，并且根據(jù)MAC地址快速選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口。

交換機(jī)可以支持多種方式轉(zhuǎn)發(fā)：

1）存儲轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)先把整個幀全部讀入到內(nèi)部緩沖區(qū)中，并對幀進(jìn)行錯誤檢驗，無錯后才進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此出錯的幀被丟棄；

2）直通方式轉(zhuǎn)發(fā)：直通方式轉(zhuǎn)發(fā)信息時，只需接收一個幀最前面的目的地址便可執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作；

3）無碎片直通方式轉(zhuǎn)發(fā)：正常的幀的長度應(yīng)該至少是64B，小于64B的幀被稱為碎片，也叫錯誤的幀。交換機(jī)需要在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前，不僅要接收目的端的MAC地址，還要求收到必須大于64B的幀，這種轉(zhuǎn)發(fā)被稱為無碎片直通方式。

3 路由器的原理

在日常工作中人們對路由器了解的相對較少。用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)叫做路由器。一個單獨的網(wǎng)絡(luò)或一個子網(wǎng)被稱為邏輯網(wǎng)絡(luò)。路由器是用來完成數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)的設(shè)備，并且路由器具有選擇路徑和判斷地址的功能，它能建立靈活的連接。路由器是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的一個連接設(shè)備，接收其他路由器和源站的信息，它不在意各子網(wǎng)用的硬件設(shè)施，但對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件設(shè)備要求比較嚴(yán)格。路由器又分為兩種，分別是本地路由器和遠(yuǎn)程路由器，用來連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的稱為本地路由器是，如雙絞線﹑光纖﹑同軸電纜; 用來與遠(yuǎn)程傳輸介質(zhì)連接并要求相應(yīng)設(shè)備的被稱為遠(yuǎn)程路由器。

路由動作包括兩項基本內(nèi)容：

1）尋徑是由路由的選擇算法來判斷到達(dá)目的地的最佳路徑。將路由選擇算法收集到的信息填加到路由表中，根據(jù)路由表中的信息可將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站的關(guān)系告訴路由器，并將互通的信息告訴路由器進(jìn)行路由更新，使之正確的反映網(wǎng)絡(luò)中的變化，最佳路徑由路由器的工作量來決定；

2）轉(zhuǎn)發(fā)是沿最佳路徑來傳送信息并進(jìn)行分組的。路由器先在路由表中進(jìn)行查詢，判明到達(dá)下一站的信息該如何到達(dá)并如何將其分組發(fā)送，如果目的網(wǎng)絡(luò)直接與路由器相連，就由路由器把分組直接送到相應(yīng)的端口上。

4 集線器、交換機(jī)和路由器之間的區(qū)別

4.1 作用不同

HUB（集線器）的作用是將一些機(jī)器連接起來形成一個局域網(wǎng)，交換機(jī)作用與集線器基本相同。但是兩者有一些明顯的區(qū)別：集線器采用的工作方式是共享帶寬，而交換機(jī)采用的工作方式是獨享帶寬。只有機(jī)器很多或數(shù)據(jù)量很大時候，兩者才有比較明顯的區(qū)別。

4.2 工作層次不同

交換機(jī)是工作在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層上，具有比較簡單的工作原理，而路由器是工作在網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)層上，具有很多協(xié)議信息，路由器具有智能的轉(zhuǎn)發(fā)策略。

4.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的對象不同

交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址是利用MAC地址或者是物理地址來確定。而路由器中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址是用不同網(wǎng)絡(luò)的IP地址來確定的。IP地址是通常由系統(tǒng)自動分配或網(wǎng)絡(luò)管理員分配的。MAC地址是硬件自帶的，一個網(wǎng)卡只有一個MAC地址，是由網(wǎng)卡生產(chǎn)商來分配的，固化在網(wǎng)卡中不可更改，解決了網(wǎng)絡(luò)沖突。

路由器可以分割廣播域，交換機(jī)只能分割沖突域，不能分割廣播域

由交換機(jī)連接的網(wǎng)段屬于同一個廣播域，交換機(jī)連接的所有網(wǎng)段上傳播廣播的數(shù)據(jù)包，這樣會導(dǎo)致通信阻塞并具有安全隱患。路由器上的網(wǎng)段會分配成不同的廣播域，廣播數(shù)據(jù)時不會穿過路由器。在局域網(wǎng)中三層以上交換機(jī)具有VLAN功能，可以分割廣播域，但它們的廣播域之間是不能交流的，它們之間的交流需要路由器來完成，并且路由器還提供了防火墻服務(wù)保證了信息安全。

5 結(jié)論

在實際生活中由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的不斷更新和提高，集線器的需求量越來越少，目前主要使用的設(shè)備是以交換機(jī)﹑路由器的組合為主，具體的組合方式應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求來決定。

[1]王鵬.路由器的原理功能與發(fā)展方向田[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005.

[2]路由器交換機(jī)集線器的主要區(qū)別[J].教育設(shè)備信息，2002.

[3]曾宇網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與路由器的比較與選擇切[J].電腦知識與技術(shù)，2005.