■ 王錚

中繼器、集線器、交換機(jī)、網(wǎng)橋
和路由器分別對(duì)應(yīng)于哪一層？

■ 王錚

一、中繼器中繼器（Repeater）工作于OSI的第一層（物理層），中繼器是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，連接同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段，主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在2個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的物理層上按位傳遞信息，完成信號(hào)的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此從而增加信號(hào)傳輸?shù)木嚯x，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度和覆蓋區(qū)域，支持遠(yuǎn)距離的通信。一般來(lái)說(shuō)，中繼器兩端的網(wǎng)絡(luò)部分是網(wǎng)段，而不是子網(wǎng)。中繼器只將任何電纜段上的數(shù)據(jù)發(fā)送到另一段電纜上，并不管數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或不適于網(wǎng)段的數(shù)據(jù)。大家最常接觸的是網(wǎng)絡(luò)中繼器，在通訊上還有微波中繼器、激光中繼器、紅外中繼器等等，機(jī)理類似，觸類旁通。

二、集線器集線器也稱HUB，工作在OSI七層結(jié)構(gòu)的第一層物理層，屬于共享型設(shè)備，接收數(shù)據(jù)廣播發(fā)出，在局域網(wǎng)內(nèi)一般都是星型連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有的工作站都連接到集線器上。由于集線器的帶寬共享特性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)利用效率極低，一般在大中型的網(wǎng)絡(luò)中不會(huì)使用到集線器。現(xiàn)在的集線器基本都是全雙工模式，市面上常見(jiàn)的集線器傳輸速率普遍都為100Mbps。集線器就是將網(wǎng)線集中到一起的機(jī)器，也就是多臺(tái)主機(jī)和設(shè)備的連接器。集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行同步整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，是中繼器的一種形式，區(qū)別在于集線器能夠提供多端口服務(wù)，也稱為多口中繼器。集線器在OSI/RM中的物理層。集線器的基本功能是信息分發(fā)，它把一個(gè)端口接收的所有信號(hào)向所有端口分發(fā)出去。一些集線器在分發(fā)之前將弱信號(hào)重新生成，一些集線器整理信號(hào)的時(shí)序以提供所有端口間的同步數(shù)據(jù)通信。

集線器實(shí)際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數(shù)量的RJ45接口，通過(guò)這些接口，集線器便能為相應(yīng)數(shù)量的電腦完成“中繼”功能（將已經(jīng)衰減得不完整的信號(hào)經(jīng)過(guò)整理，重新產(chǎn)生出完整的信號(hào)再繼續(xù)傳送）。由于它在網(wǎng)絡(luò)中處于一種“中心”位置，因此集線器也叫做“HUB”。

集線器的工作原理很簡(jiǎn)單，比如有一個(gè)具備8個(gè)端口的集線器，共連接了8臺(tái)電腦。集線器處于網(wǎng)絡(luò)的“中心”，通過(guò)集線器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，8臺(tái)電腦之間可以互連互通。具體通信過(guò)程是這樣的：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(guò)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”——將信息同時(shí)發(fā)送給8個(gè)端口，當(dāng)8個(gè)端口上的計(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，如果發(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，因此最終計(jì)算機(jī)8會(huì)接收該信息，而其它7臺(tái)電腦看完信息后，會(huì)因?yàn)樾畔⒉皇亲约旱亩唤邮赵撔畔ⅰ?/p>

三、交換機(jī)交換機(jī)顧名思義以交換為主要功能，工作在OSI第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），根據(jù)MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)的每一個(gè)端口都屬于一個(gè)沖突域，而集線器所有端口屬于一個(gè)沖突域。交換機(jī)通過(guò)分析Ethernet包的包頭信息（其中包含了源MAC地址、目標(biāo)MAC地址、信息長(zhǎng)度等），取得目標(biāo)MAC地址后，查找交換機(jī)中存儲(chǔ)的地址對(duì)照表（MAC地址對(duì)應(yīng)的端口），確認(rèn)具有此MAC地址的網(wǎng)卡連接在哪個(gè)端口上，然后將信包送到對(duì)應(yīng)端口，有效的抑制IP廣播風(fēng)暴。并且信息包處于并行狀態(tài)，效率較高。交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)延遲非常小，主要的得益于其硬件設(shè)計(jì)機(jī)理非常高效，為了支持各端口的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，交換機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)信包的背板帶寬都必須遠(yuǎn)大于端口帶寬，具有強(qiáng)大的整體吞吐率，才能為每臺(tái)工作站提供更高的帶寬和更高的網(wǎng)絡(luò)利用率，可以滿足大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境大量數(shù)據(jù)并行處理的要求。

四、網(wǎng)橋網(wǎng)橋和交換機(jī)一樣都是工作在OSI模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），可以看成是一個(gè)二層路由器（真正的路由器是工作在網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)IP地址進(jìn)行信包轉(zhuǎn)發(fā)）。網(wǎng)橋可有效的將兩個(gè)局域網(wǎng)（LAN）連起來(lái)，根據(jù)MAC地址（物理地址）來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)幀，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(hào)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)橋的基本特征1.網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連；2.網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的局域網(wǎng)絡(luò)；3.網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信；4.網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議5.網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。

五、路由器路由器跟集線器和交換機(jī)不同，是工作在OSI的第三層（網(wǎng)絡(luò)層），根據(jù)IP進(jìn)行尋址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器是一種可以連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間（比如局域網(wǎng)——大網(wǎng)）的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并為信包傳輸分配最合適的路徑，使它們之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。路由器之所以在互連網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵地位，是因?yàn)樗幱诰W(wǎng)絡(luò)層，一方面能夠跨越不同的物理網(wǎng)絡(luò)類型（DDN、FDDI、以太網(wǎng)等等），另一方面在邏輯上將整個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)分割成邏輯上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)單位，使網(wǎng)絡(luò)具有一定的邏輯結(jié)構(gòu)。路由器的主要工作是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。路由器的基本功能是，把數(shù)據(jù)（IP報(bào)文）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò)，則包括：1、IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報(bào)的尋徑和傳送；2、子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴；3、維護(hù)路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)；4、IP數(shù)據(jù)報(bào)的差錯(cuò)處理及簡(jiǎn)單的擁塞控制；5、實(shí)現(xiàn)對(duì)IP數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)濾和記帳。

總結(jié)如下：第一層：中繼器、集線器第二層：交換機(jī)、網(wǎng)橋第三層：路由器注意：集線器有時(shí)候根據(jù)其功能的不同也可歸納為第二層。