三剑客的工作原理(集线器,路由器,交换机)

号称网络硬件三剑客的集线器（Hub）、交换机（Sw itch）与路由器（Router）一直都是网络界的活跃分子，但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是，它们三者不仅外观相似，而且经常呆在一起，要想分清谁是谁，感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧!

三剑客的工作原理

一、集线器

1.什么是集线器

在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。

中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。

2.集线器的工作原理

集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。

3.集线器的特点

1）共享带宽

集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。

10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计算机使用的是100Mbps网卡，在传输数据时速度仍然只有10Mbps。10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽，当与

10Mbps的网卡相连时，其带宽为10Mb；与100Mbps的网卡相连时，其带宽为100Mb，因此这种集线器也叫做“双速集线器”。

集线器是一种“共享”设备，集线器本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以集线器为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。

由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息，如果一台集线器连接的机器数目较多，并且多台机器经常需要同时通信时，将导致集线器的工作效率很差，如发生信息堵塞、碰撞等。

为什么会这样呢?打给比方，以图2为例，当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时，如果此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7，当它试图与集线器联系时，却发现集线器正在忙计算机1的事情，于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的面前等待，并时时要求集线器停下计算机1的活来帮自己干。如果计算机2成功地将集线器“抢”过来了（由于集线器是“共享”的，因此很容易抢到手），此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停止，于是计算机1也会去“抢”集线器……

可见，集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关外，与同时工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为10Mb的集线器上连接了8台计算机，当这8台计算机同时工作时，则每台计算机真正所拥有的带宽是10/8=1.25Mb!

2 半双工

先说说全双工：两台设备在发送和接收数据时，通信双方都能在同一时刻进行发送或接收操作，这样的传送方式就是全双工。而处于半双工传送方式的设备，当其中一台设备在发送数据时，另一台只能接收，而不能同时将自己的数据发送出去。

由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式，因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下，比如说计算机1与计算机8需要相互传送一些数据，当计算机1在发送数据时，计算机8只能接收计算机1发过来的数据，只有等计算机1停止发送并做好了接收准备，它才能将自己的信息发送给计算机1或其它计算机。

二、交换机

1.什么是交换机

交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

2.交换机的工作原理

在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则

是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MA C（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MA C若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。

可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。

3.交换机的性能特点

1）独享带宽

由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。这样一来，交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如说，当A主机向D主机发送数据时，B主机可同时向C主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽--假设此时它们使用的是10Mb 的交换机，那么该交换机此时的总流通量就等于2×10Mb=20Mb。

2）全双工

当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，因此它们可以实现全双工通信。

三、集线器与交换机的区别

从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。首先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。

其次，从工作方式来看，集线器采用一种“广播”模式，因此很容易产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会受到很大的影响。而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机能够在一定程度上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴”的产生。

另外，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。

如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别，那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备，它只能起到信号放大和传输的作用，不能对信号中的碎片进行处理，所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器，它除了拥有集线器的所有特性外，还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中，发送端与接受端独立工作，不与其它端口发生关系，从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。

四、路由器

1.路由器的作用

通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网（图3），但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。其次，这种局域网不安全，也不利于管理。

为了解决这些问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个VLA N （即虚拟局域网），在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他VLA N 的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后，可有效地抑制网络上的广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中（图4）。

既然是局域网，万一分别处于不同VLA N的主机需要互相通信时该怎么办呢?这时候就得通过路由器（Router，转发者）来帮忙了。路由器可以将处于不同子网、网段、VLA N的电脑连接起来，让它们自由通信。另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。

可见，路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络、网段或VLA N之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。

2.路由器的工作原理

所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。那么路由器具体是如何进行“翻译”工作的呢?我们平时在学习、翻译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与中文之间的互现转换。而对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字典--路径表。路径表（Routing Table）保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、交换机不同，它一般安装在网络的“骨干”部位，而不像集线器、交换机那样工作在基层。比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLA N，如此一来，当VLAN与VLAN之间进行通讯时，就必须使用路由器。

对于该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一般都是通过租用电信的DDN专线或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式将企业网接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成企业网与互联网的互连工作。

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一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择，这也是路由器名称的由来。

三剑客的外观比较

前面我们已经讲解了集线器、交换机、路由器的工作原理，但是对于很多初学者来说，有时也希望能够从外观上去区分它们。当然，集线器、交换机、路由器在外观上肯定有所区别，但这些往往只能作为参考信息，毕竟现在很多集线器、交换机与路由器产品在外观上看非常相似。而这里面最难区分的就是普通桌面型的集线器与交换机，而路由器相对比较容易识别。

1.集线器与交换机的外观区别

1）集线器的外观

集线器的结构比较简单，因此集线器一般都比较小巧：接口面板上一般具备8个、16个、24个、32个等数量不等的RJ45接口。

由于单个集线器的最大接口数一般也就32个，如果要连接50台甚至100台主机的话该怎么办呢?集线器上的“Uplink”级联口就是为了解决这个问题而出现的--通过级联口，可以将多个集线器连接在一起，以便拓展集线器的接口数及连接距离，但最多只能级联4个集线器。

与接口对应的则是面板上标有数字的一排或两排指示灯，用来指示集线器的工作状态。其中“Pow er”是电源指示灯，标有数字的是“Link”（连接）与“Action”（活动）指示灯，当某个RJ45接口中有正确的信号接入时，该接口的“Link”灯呈常亮状态，当有信号传输时，则“Action”灯闪烁。现在集线器一般都将“Link”与“Action”指示灯合二为一，用一个指示灯来完成“Link”与“Action”的工作。

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2）交换机的外观

根据应用范围不同交换机存在着多种多样的外观。例如一些用于骨干线路的交换机，往往采用的是“模块式”集成方式，用户可以通过购买、增加模块来增强交换机的功能，这类交换机一般应用在大型企业，其体积也很大。

而对于那些应用在小型局域网的桌面型交换机，其外观与普通的集线器非常相似，要想在外观上区分它们，除了铭牌上“HUB”与“Sw itch”标志的区别外，关键是指示灯：如今的交换机大多是10/100Mbps自适应交换机，因此其面板上一般有用来表示该端口是工作在10Mbps还是100Mbps的指示灯。另外，交换机既可以工作在全双工状态下，也可以工作在半双工状态下，因此其面板上一般还有一排“FDX/COL”或“FD/COL”指示灯。

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其中“FDX”或“FD”是“Full Duplex”（全双工）的缩写，当交换机上的某个端口工作在全双工状态时，其对应的“FDX”指示灯会亮，否则该端口工作在半双工状态下；“COL”则是信息碰撞指示灯，当该端口中传输的数据出现碰撞时，则该灯会闪烁，碰撞越厉害，闪烁越厉害。

对于集线器而言，虽然有些10/100Mbps自适应的集线器也有用来指示是工作在10Mbps还是100Mbps的指示灯，但绝对没有“FDX/COL”指示灯。初学者可以通过这一点来区分集线器与交换机。

2.路由器的组成与外观

1）路由器的组成

路由器作为一种高级的网络设备，并不是每个人都可以接触到的，这是因为它的普及性不如集线器、交换机高。

集线器、交换机在工作时都是通过硬件直接实现信号的传输，而路由器则不同，事实上路由器是一台特殊的计算机，它有CPU、存储介质以及操作系统，只不过这些都与PC上的有点差别而已。总的说来，路由器也可分为硬件及软件两部分。软件部分主要是操作系统，普通PC的操作系统有Window s系列、Linux/Unix等，而路由器的操作系统就是IOS（Internetw ork Operating System，互联网际操作系统）。

路由器的硬件主要有CPU、接口和存储介质等。路由器中的CPU和计算机中的CPU所要实现的功能都是一样的。一般来说，计算机的CPU处理能力比路由器强大，但是在一些高端路由器上也会用到频率高到300MHz 的CPU。路由器中的接口是非常重要的，因为它是连接网络最直接的媒介，它的接口主要有以太网口、串口、FDDI、令牌环等。计算机中有内存和硬盘，路由器中也有，只不过它的名字不同而已；路由器中的存储介质主要有ROM（Read-Only Memory，只读储存设备）、Flash（闪存）、NV ROM（非易失性随机存储器）、DRA M （动态随机存储器）等几种。

路由器正是通过其特殊的软件功能来完成路由工作的，由于这种专业的路由器价格昂贵，所以现在人们也会在一些对路由器要求不高的应用环境中利用普通的PC机来实现路由功能，比如说只要在一台PC机上安装Window s2000 Server，然后进行必要的配置，一台“路由器”就打造出来了。

2）路由器的外观

路由器主要运行在骨干网络上，因此外观也千姿百态，比如一些应用于因特网骨干线路的千兆级别的路由器，往往也是模块化设计，体型也很庞大。

而那些应用于中小型企业的路由器则相对比较小巧，这类外观看起来与集线器、交换机差不多的路由器，其最大的外观特点就是端口数量相对较少，但类型多样。

其实也很好理解，路由器主要是用来连接不同类型的网络，它位于网络的最高层，基于成本的考虑，其端口肯定比较少，但同时为了连接多种类型的网络，又必须具备多种类型的网络接口。

三剑客的选购

集线器、交换机、路由器的工作原理、性能特点和价格都不同，因此在构建网络平台时，应该根据实际需要，科学地选择产品。当然，我们在这里讨论的选购主要是针对一些中小型网络而言的，对于校园网、大型企业网，由于涉及的面太多，一般都需要专业的网络工程师进行网络设计与产品选购。

一、不同用户需求推荐

1.普通家庭用户

一般一个家庭的电脑数量有限，而组网的目的一般是为了实现共享上网、玩网络游戏等。由于电脑数量少，对带宽的要求不高，因此选择一个端口数少于8个，10Mbps带宽的集线器比较合适，目前这类产品很多，价格也非常便宜，一般在80~100元之间。

集线器的特点是价格便宜，但由于采用“共享带宽”的工作模式，因此集线器只适合那些对价格敏感、网络规模不大且数据传输量不大的用户使用。

2.学生宿舍

对于学生宿舍而言，一般电脑数量比较多，再加上宿舍与宿舍之间比较近，组网非常方便。学生一般比较喜欢通过组网来实现共享上网、联网游戏、视频欣赏等，因此对带宽的要求相对较高，再加上学生作息时间都差不多，往往许多电脑会同时上网，所以最佳选择是使用交换机。交换机独享带宽的工作模式，能够满足学生对高带宽的要求，同时也可以避免许多机器同时通信所带来的网路堵塞问题。考虑到学生的经济承受能力不高，可以选择国内厂商出品的中低端10/100Mbps自适应桌面交换机，端口数要根据联网的电脑数目进行考虑，不过最好是选择16口的价廉物美的主流产品，目前这类中低端产品的价格大都在700元以下，对于学生来说也还可以承受。如果端口数不够的话，可以采取级联的方式解决。

当然，上面我们是针对一些对网络速度要求较高的学生宿舍而言的，如果联网的电脑不是很多（少于10台），并且只想共享上网或玩一些对网速要求不高的游戏的话，则也可以考虑使用10Mbps的集线器，但不推荐使用10/100Mbps自适应的集线器。如果要求高一点的话，可以到市场上找找那些迷你型的10Mbps交换机，这类产品一般端口数少，而且售价也很便宜，一般在200元左右。

3.中小型办公网络

对于中小型的办公网络而言，如果考虑性能、稳定性及以后的扩展性，最好选择10/100Mbps自适应交换机来构建局域网，如果是小型的办公网络，也可以考虑集线器。

如今办公室一般都需要共享上网，而目前使用最多的就是共享A DSL上网。对于中小型办公网络而言，由于一般不会配备专业的服务器，因此要共享上网的话，可以通过配置一台A DSL路由器来解决共享问题，这样可以省去一台代理服务器。目前这类A DSL路由器价格比较便宜，且可供选择的产品很多。

二、集线器的选购标准

1.注意带宽标准

根据带宽的不同，目前市面上用于局域网（一般是指小型局域网）的HUB可分为10Mbps、100Mbps和

10/100Mbps 自适应三种。选择哪种集线器主要取决于三个因素：a.上连设备带宽：如果上连设备支持

IEEE802.3U，自然可购买100Mbps集线器，否则只有选择10Mbps的了；b.站点数：由于连在集线器上的所有电脑均争用同一个上行总线，处于同一冲突域内，所以如果电脑数目较多，最好选择带宽高的；c.应用需求。

2.是否满足扩展需求

根据端口数目的多少HUB一般分为8口、16口和24口几种。当一个集线器提供的端口不够时，一般有以下两种方法扩展：

a.堆叠：堆叠是解决单个集线器端口不足时的一种方法，但是因为堆叠在一起的多个集线器还是工作在同一环境下，所以堆叠的层数也不能太多。市面上一些集线器以其堆叠层数比其他品牌的多而作为卖点，如果遇到这种情况，要辨证认识：一方面可堆叠层数越多，一般说明集线器的稳定性越高；另一方面，可堆叠层数越多，每个用户实际可享有的带宽则越小。

b.级联：级联是在网络中增加用户数的另一种方法，但是此项功能的使用一般是有条件的，即HUB必须提供可级联的端口，此端口上常标有“Uplink”或“MDI”字样，用此端口与其他的HUB进行级联。如果没有提供专门的端口，当要进行级联时，连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线。

3.是否支持网管功能

根据对HUB管理方式的不同可分为Damp Hub 亚集线器 和Intelligent Hub 智能集线器 两种。智能集线器改进了普通HUB的缺点，增加了网络交换功能，具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力（类似于交换机）。而亚集线器只起到简单的信号放大和再生的作用，无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式HUB一般为非智能型的，而现在流行的100Mbps HUB和10/100Mbps自适应HUB多为智能型的。

4.注意接口类型

选择HUB时，还要注意信号输入口的接口类型，与双绞线连接时需要具有RJ-45接口；如果与细缆相连，需要具有BNC接口；与粗缆相连需要有A UI接口；当局域网长距离连接时，还需要具有与光纤连接的光纤接口。早期的10Mbps HUB一般具有RJ-45、BNC和A UI三种接口。100Mbps HUB和10/100Mbps HUB一般只有RJ-45接口，有的也具有光纤接口。

5.注意品牌和价格

目前市面上的高档HUB市场主要还是由美国产品占据，如3COM、Intel等，它们在设计上比较独特，一般几个甚至是每个端口配置一个处理器，当然价格比较高。我国台湾的D-Link和Accton的产品占据了中低端市场上的主要份额，而大陆的一些公司如联想、实达也分别推出了自己的产品。中低档产品一般均采用单处理器技术，其外围电路的设计也大同小异。各个品牌在质量上差距已经不大。相对而言，大陆产品的价格要便宜很多。

路由器用于外网与内网的链接

交换机用于内网之间的链接

集线器也是内网之间的链接，但没有交换功能，链接多了速度明显变慢

回答者：ahalamora - 四级2006-3-21 13:52 首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径，可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

问：什么是交换机？

——答：交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞，因此，交换机可以同时互不影响的传送这些信息包，并防止传输碰撞，提高了网络的实际吞吐量。

问：什么是路由器？

——答：路由器（Router）是网络连接设备的重要组成部分，它相对网桥提供了一个更高层次的LA N互联。路由器能根据分组类型过滤和选择路由，支持在LA N段之间有多个链路的网络，当某个链路损坏时，可选择其他路由以及根据网络通信的情况决定路由。

问：什么是级联？

——答：级联是通过双绞线把需要级联的设备通过级联端口相连接，从而达到增加同一网络端口数目的方法。

问：什么是集线器？

——答：集线器是对网络进行集中管理的最小单元，它只是一个信号放大和中转的设备，不具备自动寻址能力和交换作用，由于所有传到集线器的数据均被广播到与之相连的各个端口，因而容易形成数据堵塞。

总的来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面：

（1）工作层次不同

最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

（2）数据转发所依据的对象不同

交换机是利用物理地址或者说MA C地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP 地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也

称为协议地址或者网络地址。MA C地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域

由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLA N功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火墙的服务

路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WA N-WA N之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

集线器、交换机、路由器、网桥、网关之间的区别与联系

1、集线器(HUB) 集线器就是将网线集中到一起的机器，也就是多台主机和设备的连接器。集线器的主要功能是对接收到的信号进行同步整形放大，以扩大网络的传输距离，是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器在OSI/RM中的物理层。集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。 集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能（将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送）。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“HUB”。 集线器的工作原理很简单，比如有一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”——将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。 2、交换机(Switch) 交换机是集线器的升级换代产品，外形上和集线器没什么分别，是一种在通信系统中自动完成信息交换功能的设备，用途和HUB一样也是连接组网之用，但是它具有比集线器更强大的功能。 交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”——要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员——交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC （网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。

路由器、集线器、交换机的工作原理

路由器、集线器、交换机的工作原理 号称网络硬件三剑客的集线器（hub）、交换机（switch）与路由器（router）一直都是网络界的活跃分子，但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是，它们三者不仅外观相似，而且经常呆在一起，要想分清谁是谁，感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧! 三剑客的工作原理 一、集线器 1.什么是集线器 在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。 中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的rj45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“hub” 2.集线器的工作原理 集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。 3.集线器的特点 （1）共享带宽

华为路由交换基础知识学习笔记-交换机高级特性

交换机?级特性 1 MUX VLAN（Multiplex VLAN） 主VLAN（Principal VLAN）：可以与MUX VLAN内的所有VLAN进?通信。 隔离型从VLAN（Separate VLAN）：只能和Principal VLAN通信，和其他类型的VLAN完全隔离，Separate VLAN内部也完全隔离。 互通型从VLAN（Group VLAN）：可以和Principal VLAN通信，在同?Group VLAN内的?户也可以互相通信，但不能和其他Group VLAN和Separate VLAN内的?户通信。 2 端?隔离 同?端?隔离组内的?户不能进??层的通信 不同端?隔离组的?户可以正常通信 未划分端?隔离的?户可以和端?隔离组内?户正常通信 端?隔离分类 ?层隔离三层互通 ?层隔离+三层隔离 3 端?安全 3-1 端?安全定义：在接?层通过将接?学习到的动态MAC地址转换为安全MAC地址，阻??法?户通过本接?和交换机通信，在汇聚层通过配置端?安全控制接??户的数量。 3-2 安全MAC地址分类 安全动态MAC地址：使能端?安全?未使能Sticky MAC功能时转换的MAC地址。特点是设 备重启后表项会丢失，需要重新学习。缺省情况下不会被?化，只有在配置安全MAC的 ?化时间后才能被?化。 安全静态MAC地址：使能端?安全时??配置的静态MAC地址。特点是不会被?化，?动 保存配置后重启设备不会丢失。 Sticky MAC地址：使能端?安全后?同时使能Sticky MAC功能后转换得到的MAC地址。特 点同安全静态MAC地址。 3-3 端?安全限制动作（超过安全MAC地址限制数量后） restrict：丢弃源MAC地址不存在的报?并上报告警。 protect：只丢弃源MAC地址不存在的报?，不上报告警。 shutdown：接?状态被置为error-down，并上报告警，默认情况下不会?动恢复，只能 在接?视图下?restart命令重启接?。 以上内容整理于幕布?档

二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理

二层交换机:二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中. 具体如下： （1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上； （2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口 （3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上 三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率. 路由器：传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 主要区别：二层交换机工作在数据链路层，三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。

03137计算机网络基本原理选择题

1.在星型局域网结构中，连接文件服务器与工作站的设备是（） A、调制解调器 B、交换器 C、路由器 D、集线器 2.在OSI七层结构模型中，处于数据链路层与运输层之间的是（） A、物理层 B、网络层 C、会话层 D、表示层 3.完成路径选择功能是在OSI模型的（） A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、运输层 4.在TCP/IP协议簇的层次中，解决计算机之间通信问题是在（） A、网络接口层 B、网际层 C、传输层 D、应用层 5.在中继系统中，中继器处于（） A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、高层 6.规定了信号的电平、脉宽、允许的数据传输速率和最大传输距离的物理层特性是( ) A.机械特性 B.电气特性 C.功能特性 D.规程特性 7.PPP协议提供的3类功能分别是：成帧、链路控制和( ) A.通信控制 B.网络控制 C.存储控制 D.安全控制 8.路由选择包括的两个基本操作分别为( ) A.最佳路径的判定和网内信息包的传送 B.可能路径的判定和网间信息包的传送 C.最优选择算法和网内信息包的传送 D.最佳路径的判定和网间信息包的传送 9. 路由信息协议(RIP)使用的路由算法是( ) A.最短路由选择算法 B.扩散法 C.距离矢量路由算法 D.链路状态路由算法 10. 在Internet中，路由器的路由表通常包含( ) A.目的网络和到达该网络的完整路径 B.所有目的主机和到达该主机的完整路径 C.目的网络和到达该网络的下一个路由器的IP地址 D.互联网中所有路由器的地址 11.TCP段结构中，端口地址的长度为 ( ) A.8比特 B.16比特 C.24比特 D.32比特 12.在TCP／IP协议的传输层将数据传送给用户应用进程所使用的地址形式是( ) A.IP地址 B.MAC地址 C.端口号 D.socket地址 13.如果两台主机在同一子网内，则它们的IP地址与子网掩码进行( ) A.“与”操作，结果相同 B.“或”操作，结果相同 C.“与非”操作，结果相同 D.“异或”操作，结果相同 14.下列关于网桥的说法中，不正确的是 ( )

交换机、集线器、路由器区别和作用

快速了解集线器、交换机、路由器很多人在网络中对集线器、交换机、路由器是的作用及使用常是是而非的感觉，到底三种设备的的功能如何，区别在哪，什么条件下使用无法准确把握，这里就这些问题简单的做些解答。 集线器的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网，交换机作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽，这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。路由器与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径，可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。总的来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面： （1）工作层次不同 最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI 的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI 的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。 （2）数据转发所依据的对象不同 交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。 （3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域 由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

(完整版)交换机与集线器工作机理分析

一、实验名称：交换机与集线器工作机理分析 二、实验目的：（1）观察交换机处理广播和单播报文的过程；（2）比较交换机与集线器的工作过程；（3）掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等的理解。 三、实验内容和要求：（1）在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑；（2）观察交换机如何处理广播和单播报文；（3）观察交换机和集线器的工作过程。 四、实验环境：windows7下的PacketTracer环境 五、操作方法与实验步骤： （一）交换机是如何处理单播的 用一个集线器hub将PC4、PC5连接起来再与PC1、PC2、PC3、PC4连接到同一个交换机上 用PC0为例，配置PC机的ip地址，5台PC机的ip地址地址分别为192.168.1.10、192.168.1.11、192.168.1.12、192.168.1.13、192.168.1.14、192.168.1.15，网关都为192.168.1.1,掩网子码为255.255.255.0 从PC0发送ping到PC1 在平操作没有完成时PC0、PC1的ARP表和交换机的mac表都为空 这是还未完成ping操作时Event list的内容 点击ICMP的info图标，可知源ip地址是PC0的ip地址，目的地址是PC1的ip地址 点击ARP的info图标可以看到它的源ip地址是PC0的ip地址，并且它想努力获得PC1的ip地址PC1的mac地址和ip地址 然后开始Capture/Foward 操作，一直点击Capture/Foward，知道ping完成可以发现如下图所示PC0、PC1的ARP表和交换机的mac表不再为空，交换机的mac表获得了PC0和PC1两者的mac地址。一开始PC0的ARP表是没有PC1的内容的所有它要发出一个ARP请求以完成ping操作，交换机从ARP请求中获得PC0的mac地址以及其连接的端口，从ARP回复中获得PC1的mac地址以及其连接的端口。交换机获得了这些信息之后就完成了ping操作。从以上操作我们不难发现ping这个操作从交换机的角度来看是单播过程。 （二）交换机如何处理未知广播 进入交换机的CLI选项中，对交换机的mac表进行清空，操作语句如下所示 完成了上面语句可以看到交换机的mac表已经清楚了 因为mac表被清空，所以交换机像处理广播一样，将数据包向除接收端口以外的所有端口泛洪出去， （三）、进行PC4到PC0ping操作 进行从PC4发出到PC0的ping操作，完成整个ping操作Event List的内容是这样的 完成整个ping操作后PC4和PC0的ARP表入下所示 在完成PC4到PC0的平操作时我发现凡是hub接受到的数据包hub它都没有像我想象的那样转发给我想要的特定的目标。 例如：这是PC4想要通过hub发送数据包给交换机的情况，可见它不仅把数据包转发给了交互机它也把

交换机基本知识 交换机知识入门

交换机基本知识交换机知识入门 交换机是日常生活工作中经常用到的物品，但不少人队交换机基本知识却不是很了解，本文从交换机的起源、类型、应用、交换方式等方面介绍了交换机基本知识（入门知识），希望对大家有所帮助。 交换机定义 什么是交换机？交换机英文名称为Switch，也称为交换式集线器，交换机是构建网络平台的“基石”，又称网络开关它是一种基于MAC地址(网卡的硬件标志)识别，能够在通信系统中完成信息交换功能的设备。其工作原理可以简单地描述为“存储转发”四个字。因为交换机支持“全双工”模式，所以B在接收A发送数据的同时，还可以向A或其他的计算机发送数据。如果在MAC地址中没有B的地址信息，那么交换机可以通过“MAC地址学习”功能将连接到自身的B计算机MAC地址记住，形成一个节点与MAC地址的对应表。 交换和交换机最早起源于电话通讯系统（PSTN），我们现在还能在老电影中看到这样的场面：首长（主叫用户）拿起话筒来一阵猛摇，局端是一排插满线头的机器，戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后，把线头插在相应的出口，为两个用户端建立起连接，直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换机，交换的过程都是自动完成。 交换机的类型 交换机类型的了解是交换机的基本知识，必须掌握。 交换机有多种分类方式： 从网络覆盖范围划分交换机可以分为以下两类：广域网交换机和局域网交换机 根据传输介质和传输速度分：以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、10千兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。 根据交换机应用网络层次划分企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机。 根据交换机端口结构划分固定端口交换机和模块化交换机。 根据工作协议层划分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机 根据是否支持网管功能划分网管型交换机和非网管理型交换机 交换机的应用 作为局域网的主要连接设备，交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展，交换机的价格急剧下降，交换机的普及度进一步增加。 如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个100Mbps/1000Mbps的交换机。 如果网络的利用率超过了40％，并且碰撞率大于10％，交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网的交换机可以全双工方式运行，可以建立起专用的200Mbps连接。 不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增加

实验4--交换机与集线器工作机理分析

实验4：交换机与集线器工作机理分析 1. 实验目的 1) 观察交换机处理广播和单播报文的过程。 2) 比较交换机与集线器工作过程。 3) 掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等方面的理解。 2. 实验环境 1) 运行Windows 2008 Server/Windows XP/Windows 7操作系统的PC一台。 2) 下载CISCO公司提供的PacketTracer版本。 3. 实验步骤 1)在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑 在PacketTracer模拟器中配置如图所示的网络拓扑，其中通用交换机连接4台普通PC，通用集线器hub连接2台普通PC。 实验网络拓扑图 点击PC，在每台PC的配置窗口中配置合理的IP地址和子网掩码，设置IP 地址由左到右为，，，，，，子网掩码都为。无需为交换机和集线器配置IP地址(为什么)。因为交换机和集线器主要是处于数据链路层，不涉及转发IP数据包，所以不必设置IP地址。 2)观察交换机如何处理广播和单播报文

(1) 在实时与模拟模式之间切换4次，完成生成树协议。所有链路指示灯应变为绿色。最后停留在模拟模式中。 (2) 使用Inspect(检查)工具(放大镜)打开PC 0 和PC 1 的ARP 表以及交换机的MAC 表。本练习不关注交换机的ARP 表。将选择箭头移到交换机上，查看交换机端口及其接口MAC 地址的摘要。注意，这不是交换机获取的地址表。将窗口排列在拓扑上方。 (3) 添加简单PDU 以从PC 0发送ping到PC 1也可以在PC 0的DeskTop窗口中打开模拟命令行“Command Prompt”，运行PING命令)。 使用Add Simple PDU(添加简单PDU)(闭合的信封)从PC 0 发送一个ping 到PC 1。点击PC 0(源)，然后点击PC 1(目的)。Event List(事件列表)中将会显示两个事件：一个ICMP 回应请求和一个ARP 请求，用以获取PC 1 的MAC 地

分析和比较集线器、交换机、网桥、路由器的区别

集线器 集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能（将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送）。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。 集线器的工作原理很简单，比如有一个具备8个端口的集线器，共连接了8 台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”——将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。 交换机 交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”——要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员——交换机拥有一条高带宽的背部 总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。 网桥 简单的说网桥就是个硬件网络协议翻译器，假设你有2台电脑，一台兼容机安装windows，一台是Apple安装OS2，那么两台电脑之间是默认网络协议是不同的，兼容机可能只会说TCP/IP，苹果机只会说Apple talk，就好象两个外国人都不会说对方的语言，怎么办？找个翻译，网桥就是翻译。 在386、486时代网桥可能是一台安装了协议转换程序的电脑，如今交换机也包含这个功能。今天的操作系统之间为了互相交流，支持更多的协议，操作系统

交换机和路由器的基本配置

实验一交换机和路由器的基本配置 交换机的基本配置 【实验名称】 交换机的基本配置。 【实验目的】 掌握交换机命令行各种操作模式的区别，能够使用各种帮助信息，以及用命令进行基本的配置。 【背景描述】 你是某公司新进的网管，公司要求你熟悉网络产品，公司采用全系列锐捷网络产品，首先要求你登录交换机，了解、掌握交换机的命令行操作技巧，以及如何使用一些基本命令进行配置。 【需求分析】 需要在交换机上熟悉各种不同的配置模式以及如何在配置模式间切换，使用命令进行基本的配置，并熟悉命令行界面的操作技巧。 【实验拓扑】 图1-1 实验拓扑图 【实验设备】 三层交换机1台 【预备知识】 交换机的命令行界面和基本操作 【实验原理】 交换机的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过交换机的Console口管理交换机属于带外管理，不占用交换机的网络接口，其特点是需要使用配置线缆，近距离配置。第一次配置交换机时必须利用Console端口进行配置。 交换机的命令行操作模式，主要包括：用户模式、特权模式、全局配置模式、端口模式等几种。 ???用户模式进入交换机后得到的第一个操作模式，该模式下可以简单查看交换机的软、硬件版本信息，并进行简单的测试。用户模式提示符为switch> ???特权模式由用户模式进入的下一级模式，该模式下可以对交换机的配置文件进行管理，查看交换机的配置信息，进行网络的测试和调试等。特权模式提示符为switch# ???全局配置模式属于特权模式的下一级模式，该模式下可以配置交换机的全局性参数（如主机名、登录信息等）。在该模式下可以进入下一级的配置模式，对交换机具体的功能进行配置。全局模式提示符为switch(config)# ???端口模式属于全局模式的下一级模式，该模式下可以对交换机的端口进行参数配置。端口模式提示符为switch(config-if)# 交换机的基本操作命令包括：

交换机工作原理

交换机工作原理 一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 二、交换机的三个主要功能 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 三、交换机的工作特性 1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。 3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。 四、交换机的分类 依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 五、二、三、四层交换机？ 多种理解的说法： 1. 二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。 三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。 四层交换的简单定义是：不仅基于MAC（第二层桥接）或源/目的地IP地址（第三层路由选择），同时也基于TCP/UDP 应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。 2. 二层交换机基于MAC地址 三层交换机具有VLAN功能有交换和路由///基于IP，就是网络 四层交换机基于端口，就是应用 3. 二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。它按照所接收到数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。但是，它不能处理不同IP子网之间的数据交换。传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。 三层交换技术的工作原理 第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业

HUB(集线器)

HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径，可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。 总的来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面： （1）工作层次不同 最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。 （2）数据转发所依据的对象不同 交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。 （3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域 由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。 （4）路由器提供了防火墙的服务 路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。 交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于W AN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

路由器、交换机、集线器的异同点简介

集线器,路由器，交换机的作用和区别是什么?如何区分交换 机,集线器,路由器? 号称网络硬件三剑客的集线器（Hub）、交换机（Switch）与路由器（Router）一直都是网络界的活跃分子，但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是，它们三者不仅外观相似，而且经常呆在一起，要想分清谁是谁，感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧! 三剑客的工作原理 一、集线器 1.什么是集线器 在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。 2.集线器的工作原理 集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。 3.集线器的特点 1）共享带宽 集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。 10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计算机使用的是100Mbps 网卡，在传输数据时速度仍然只有10Mbps。10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽，当与10Mbps的网卡相连时，其带宽为10Mb；与100Mbps的网卡相连时，其带宽为100Mb，因此这种集线器也叫做“双速集线器”。 集线器是一种“共享”设备，集线器本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B 主机传输数据时，数据包在以集线器为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通

路由器和交换机_集线器的工作原理,区别和联系

路由器，交换机，集线器工作原理，区别和联系 工作原理 一、集线器 1.什么是集线器 在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。 中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。 2.集线器的工作原理 集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8 个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1 发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。 3.集线器的特点 1）共享带宽 集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。 10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计算机使用的是100Mbps网卡，在传输数据时速度仍然只有10Mbps。10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽，当与10Mbps的网卡相连时，其带宽为10Mb；与100Mbps的网卡相连时，其带宽为100Mb，因此这种集线器也叫做“双速集线器”。 集线器是一种“共享”设备，集线器本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以集线器为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。 由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息，如果一台集线器连接的机器数目较多，并且多台机器经常需要同时通信时，将导致集线器的工作效率很差，如发生信息堵塞、碰撞等。

路由器(Router)、集线器(Hub)交换机(Switch)的各自特点与区别

路由器（Router）、集线器（Hub）交换机（Switch）的各自特点与区别 1.路由器（Router）是一种负责寻径的网络设备，它在互连网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。对用户提供最佳的通信路径，路由器利用路由表为数据传输选择路径，路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径。路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径，如果某一网络路径发生故障或堵塞，路由器可选择另一条路径，以保证信息的正常传输。路由器可进行数据格式的转换，成为不同协议之间网络互连的必要设备。 路由器使用寻径协议来获得网络信息，采用基于“寻径矩阵”的寻径算法和准则来选择最优路径。按照OSI参考模型，路由器是一个网络层系统。路由器分为单协议路由器和多协议路由器。 Internet由各种各样的网络构成，路由器是其中非常重要的组成部分，整个Internet上的路由器不计其数。Intranet要并入Internet，兼作Internet服务，路由器是必不可少的组件，并且路由器的配置也比较复杂。 （一）路由器的寻址和路由选择 在互连网上交换信息的一个基本要求是每个站都具有可达的唯一地址。像邮政编址类似，互连网地址也由几部分组成。在互连网上，通常要求使用网络地址、主机地址和计算机上运行的应用。 规定了地址之后，接下来便是如何选择路径到达报文的终点。路由选择涉及规定路由选择参数以及如何获得这些参数。 在互连网中使用的地址是32位的IP地址，该地址由网络号和主机号组成。IP地址分为下述3类：A类地址使用7位来标识网络，24位用来规定网络上的主机； B类地址使用14位来标识网络，16位用来标识主机； C类地址使用21位来标识网络，8位用来标识主机。 路由器在选择路径时常用的算法有两种：一是距离向量；二是链路状态。前一种由路由选择信息协议（RIP）使用，后一种由开放式最短路径优先协议（OSPF）使用。 现举例来说明路由器如何工作。假设由一个路由器连接了三个子网，子网地址（掩码）分别为1000、2000 和 3000，相互通信的两个站的地址分别是1400和2034。 假定编址为1400的站向2034发送报文。信源站首先将其网络地址掩码（1000）与终点网络地址掩码进行比较，因为两者不同，源站认识到报文接收者不在同一LAN上，不能直接发送到接收者。于是该源站便从其路由选择表中把它所连接的路由器1的地址和该报文置于一个信封内，并将信封发给路由器1。 路由器1收到报文，丢掉信封，观察报文的终点地址，将其与它具有的3个网络地址掩码（1000，2 000 和 3000）比较。由于与2000相同，路由器便将报文直接发送给接收者。当然，这个例子是互连网络中最简单的一种，但基本原理是一样的。 （二）路由器与网桥的差别

集线器HUB基本工作原理

集线器（HUB）的基本工作原理 我们知道在环型网络中只存在一个物理信号传输通道，都是通过一条传输介质来传输的，这样就存在各节点争抢信道的矛盾，传输效率较低。引入集线器这一网络集线设备后，每一个站是用它自己专用的传输介质连接到集线器的，各节点间不再只有一个传输通道，各节点发回来的信号通过集线器集中，集线器再把信号整形、放大后发送到所有节点上，这样至少在上行通道上不再出现碰撞现象。但基于集线器的网络仍然是一个共享介质的局域网，这里的"共享"其实就是集线器内部总线，所以当上行通道与下行通道同时发送数据时仍然会存在信号碰撞现象。当集线器将从其内部端口检测到碰撞时，产生碰撞强化信号（Jam）向集线器所连接的目标端口进行传送。这时所有数据都将不能发送成功，形成网络"大塞车"。 出现这种网络现象我们可以用一个形象的现实情形来说明，那就是单车道上同时有两个方向的车驰来.。 我们知道，单车道上通常只允许一个行驶方向的车通过，但是在小城镇，条件有限通常没有这样的规定，单车道也很有可能允许两个行驰方向的车通过，但是必须是不同时刻经过。在集线器中也一样，虽然各节点与集线器的连接已有各自独立的通道，但是在集线器内部却只有一个共同的通道，上、下行数据都必须通过这个共享通道发送和接收数据，这样有可能像单车道一样，当上、下行通道同时有数据发送时，就可能出现塞车现象。很好理解吧？ 正因为集线器的这一不足之处，所以它不能单独应用于较大网络中（通常是与交换机等设备一起分担小部分的网络通信负荷），就像在大城市中心不能有单车道一样，因为网络越来，出现网络碰撞现象的机会就越大。也正因如此，集线器的数据传输效率是比较低的，因为它在同一时刻只能有一个方向的数据传输，也就是所谓的"单工"方式。如果器网络中要选用集线器作为单一的集线设备，则网络规模最好在10台以内，而且集线器带宽应为10/100Mbps以上。 集线器除了共享带宽这一不足之处外，还有一个方面在选择集线器时必须要考虑到，那就是它的广播方式。因为集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有"智能记忆"能力，更别说"学习"能力了。它也不具备交换机所具有的MAC 地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点，图示如图2所示。 这种广播发送数据方式有两方面不足：（1）用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包；（2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上以上所介绍的共享带宽方式，就更加可能造成网络塞车现象，更加降低了网络执行效率。 编辑：明卓科技 Jsamine QQ:1239886238