■ 王錚

中繼器、集線器、交換機、網(wǎng)橋
和路由器分別對應于哪一層？

■ 王錚

一、中繼器中繼器（Repeater）工作于OSI的第一層（物理層），中繼器是最簡單的網(wǎng)絡互聯(lián)設備，連接同一個網(wǎng)絡的兩個或多個網(wǎng)段，主要完成物理層的功能，負責在2個網(wǎng)絡節(jié)點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調(diào)整和放大功能，以此從而增加信號傳輸?shù)木嚯x，延長網(wǎng)絡的長度和覆蓋區(qū)域，支持遠距離的通信。一般來說，中繼器兩端的網(wǎng)絡部分是網(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，機理類似，觸類旁通。

二、集線器集線器也稱HUB，工作在OSI七層結構的第一層物理層，屬于共享型設備，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撲結構，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致網(wǎng)絡利用效率極低，一般在大中型的網(wǎng)絡中不會使用到集線器?，F(xiàn)在的集線器基本都是全雙工模式，市面上常見的集線器傳輸速率普遍都為100Mbps。集線器就是將網(wǎng)線集中到一起的機器，也就是多臺主機和設備的連接器。集線器的主要功能是對接收到的信號進行同步整形放大，以擴大網(wǎng)絡的傳輸距離，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，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)，它把一個端口接收的所有信號向所有端口分發(fā)出去。一些集線器在分發(fā)之前將弱信號重新生成，一些集線器整理信號的時序以提供所有端口間的同步數(shù)據(jù)通信。

集線器實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，通過這些接口，集線器便能為相應數(shù)量的電腦完成“中繼”功能（將已經(jīng)衰減得不完整的信號經(jīng)過整理，重新產(chǎn)生出完整的信號再繼續(xù)傳送）。由于它在網(wǎng)絡中處于一種“中心”位置，因此集線器也叫做“HUB”。

集線器的工作原理很簡單，比如有一個具備8個端口的集線器，共連接了8臺電腦。集線器處于網(wǎng)絡的“中心”，通過集線器對信號進行轉發(fā)，8臺電腦之間可以互連互通。具體通信過程是這樣的：假如計算機1要將一條信息發(fā)送給計算機8，當計算機1的網(wǎng)卡將信息通過雙絞線送到集線器上時，集線器并不會直接將信息送給計算機8，它會將信息進行“廣播”——將信息同時發(fā)送給8個端口，當8個端口上的計算機接收到這條廣播信息時，會對信息進行檢查，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。由于該信息是計算機1發(fā)給計算機8的，因此最終計算機8會接收該信息，而其它7臺電腦看完信息后，會因為信息不是自己的而不接收該信息。

三、交換機交換機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地址進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。交換機的每一個端口都屬于一個沖突域，而集線器所有端口屬于一個沖突域。交換機通過分析Ethernet包的包頭信息（其中包含了源MAC地址、目標MAC地址、信息長度等），取得目標MAC地址后，查找交換機中存儲的地址對照表（MAC地址對應的端口），確認具有此MAC地址的網(wǎng)卡連接在哪個端口上，然后將信包送到對應端口，有效的抑制IP廣播風暴。并且信息包處于并行狀態(tài)，效率較高。交換機的轉發(fā)延遲非常小，主要的得益于其硬件設計機理非常高效，為了支持各端口的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，交換機內(nèi)部轉發(fā)信包的背板帶寬都必須遠大于端口帶寬，具有強大的整體吞吐率，才能為每臺工作站提供更高的帶寬和更高的網(wǎng)絡利用率，可以滿足大型網(wǎng)絡環(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），可以看成是一個二層路由器（真正的路由器是工作在網(wǎng)絡層，根據(jù)IP地址進行信包轉發(fā)）。網(wǎng)橋可有效的將兩個局域網(wǎng)（LAN）連起來，根據(jù)MAC地址（物理地址）來轉發(fā)幀，使本地通信限制在本網(wǎng)段內(nèi)，并轉發(fā)相應的信號至另一網(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)橋的基本特征1.網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)局域網(wǎng)互連；2.網(wǎng)橋能夠互連兩個采用不同數(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；3.網(wǎng)橋以接收、存儲、地址過濾與轉發(fā)的方式實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡之間的通信；4.網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議5.網(wǎng)橋可以分隔兩個網(wǎng)絡之間的通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡的性能與安全性。

五、路由器路由器跟集線器和交換機不同，是工作在OSI的第三層（網(wǎng)絡層），根據(jù)IP進行尋址轉發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器是一種可以連接多個網(wǎng)絡或網(wǎng)段的網(wǎng)絡設備，能將不同網(wǎng)絡或網(wǎng)段之間（比如局域網(wǎng)——大網(wǎng)）的數(shù)據(jù)信息進行轉換，并為信包傳輸分配最合適的路徑，使它們之間能夠進行數(shù)據(jù)傳輸，從而構成一個更大的網(wǎng)絡。路由器之所以在互連網(wǎng)絡中處于關鍵地位，是因為它處于網(wǎng)絡層，一方面能夠跨越不同的物理網(wǎng)絡類型（DDN、FDDI、以太網(wǎng)等等），另一方面在邏輯上將整個互連網(wǎng)絡分割成邏輯上獨立的網(wǎng)絡單位，使網(wǎng)絡具有一定的邏輯結構。路由器的主要工作是為經(jīng)過路由器的每個數(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。路由器的基本功能是，把數(shù)據(jù)（IP報文）傳送到正確的網(wǎng)絡，則包括：1、IP數(shù)據(jù)報的轉發(fā)，包括數(shù)據(jù)報的尋徑和傳送；2、子網(wǎng)隔離，抑制廣播風暴；3、維護路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP報文轉發(fā)的基礎；4、IP數(shù)據(jù)報的差錯處理及簡單的擁塞控制；5、實現(xiàn)對IP數(shù)據(jù)報的過濾和記帳。

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