【转】集线器、交换机、网关、路由器、网桥之间关系

集线器、交换机、网关、路由器、网桥之间有什么关系？各个的作用是什么？

 

集线器：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，工作在物理层（最底层）。实际就是一种多端口的中继器（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）。

 

网桥（Bridge）：是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。

　　在集线器组成的局域网里面，大量主机之间的通信都是通过arp广播来分发数据，为了减小在共享环境中的介质争用（也就是冲突），网桥产生了，它 的作用是将广播域划分为一个一个小的冲突域，通过寻址和路径选择转发信息，一个网段上的各工作站之间的通信量局限在本网段的范围内，而不会经过网桥流到其 他的网段去。可以取得减少通信量的作用，这样便增大了可用的带宽，但是广播域还是没有变。

　　网桥工作在第二层数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发），并且端口很少（注意与后面的交换机区别）。

　　网桥分为本地网桥和远程网桥两大类，本地网桥主要是用来提供同一地理区域内的多个局域网段之间的直接连接。远程网桥则是用于连接不同区域内的局域网段。

 

网关：网关的功能就是把信息重新进行包装以适应目标网络环境的要求。网关实现了不同的体系结构和环境之间的通信，数据被网关重新转换后，可以从一个 网络环境进入另一个不同的网络环境，使各种网络环境能够相互理解、交流对方的数据，在OSI网络层之上的具有协议转换功能设施。

 

交换机：实际上是一种多端口网桥，所以说网桥和交换机都有交换功能。交换机具备自动寻址能力和交换作用，根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包 通过其拥有的一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵，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。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。

　　看到了网桥的作用，于是人们将其发展为多端口设备，并且整合了集线器的功能，发明了交换机，交换机也是工作在第二层。交换机除了具有桥接（也就 是隔绝冲突）和转发数据报之外，还具有其他高级特性：比如说vlan(虚拟局域网)，port trunking（连路聚合），spanning tree（生成树），等等特性，高端的交换机还具有路由功能，具体的路由功能将在后面介绍。交换机是一种专用的网络设备，它是基于硬件的，所以具有比基于 软件的网桥更高的数据转发能力。

　　交换机允许连接在交换机上的设备并行通讯，设备间通讯不会再发生冲突，因此交换机打破了冲突域，交换机每个接口是一个冲突域，不会与其他接口发 生通讯冲突。但是交换机和集线器一样不能判断广播数据包，会把广播发送到全部接口，所以交换机和集线器一样连接了一个广播域网络。

　　并且有系统的交换机可以记录MAC地址表，发送的数据不会再以广播方式发送到每个接口，而是直接到达目的接口，节省了接口带宽。高端一点的交换 机不仅可以记录MAC地址表，还可以划分VLAN（虚拟局域网）来隔离广播，但是VLAN间也同样不能通讯。要使VLAN间能够通讯，必须有三层设备介 入。

 

路由器：进行路由的设备
　　随着网络的进一步发展，在广泛分布的网络之间，选择路径便是一件麻烦的事情，于是一种专门的网络硬件产生了 ---路由器。路由器工作在第三层（网络层）之上，其实也涉及第二层以及第一层，但是它的主要用途是选路。路由器的存储器里面存放着路由表，这些表是易失 的并且容易改变的。路由表的内容包括到达目的地址的下一跳（next hop）路由地址，不同地址的管理距离，等等。

　　路由表内容都是路由器启动之后经过学习得到的。路由器启动之后便根据设定的路由协议与其他路由器交换信息，在交换信息的过程中，学习路由。所以 一台路由器虽然是基于硬件的专用网络设备，但是路由器支持的路由算法才是最核心的东西。路由算法有两大类：距离矢量算法（如rip ， igrp）以及连路状态算法(如ospf)，还有一种平衡混合的算法（如eigrp），是前面两种算法的综合。路由器使用距离矢量算法，判断到达目的地址 的优先路径的标准只有一个，那就是跳数，认为具有最小跳数的路径是最有路径，而不理会其带宽，可靠性，时延等因素。并且认为跳数大于15跳的目的地址是不 可到达的，这边限制了可路断最优路径，这样可路由的区域便增大了，并且能平衡各条链路之间的流量。

　　路由器不仅能像交换机一样隔离冲突域，另外，路由还有一个二层设备不具有的功能，那就是隔绝广播，它可以将广播限制在一个网络之内，进而增大网络之间的带宽。路由器的介入可以使交换机划分的VLAN实现互相通讯。

 

总结：

集线器：纯硬件、用于连接网络终端、不能打破冲突域和广播域。

网　桥：是一个二层设备，用于隔绝冲突，但是不能隔绝广播。常常是基于软件的，现在使用得很少了。

交换机：拥有软件系统、用于连接网络终端、能够打破冲突域，但是不能分割广播域。是一个多端口的二层设备，功能除了网桥所具有的功能之外，还有其特定的高级功能。

路由器：拥有软件系统、用于路径选择，可以打破冲突域也可以分割广播域，是连接大型网络的比备设备。

一般来说网桥不能代替交换机(因为它是单端口的)，而网桥和交换机都不能代替网关，它们不能连接两个不同的网络。而网关则可以起网桥的作用。

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。