集线器、交换机、路由器、网关的作用与区别

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2024年1月20日发(作者：)

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集线器、交换机、路由器、网关的作用与区别

ISO9001把网络分为7个逻辑层由下至上分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

中继器是物理层设备用于远距离信号传输时衰减补偿、集线器是数据链路层设备用于数据帧的转发、网桥是网络层设备用于连接不同性质的网络、交换机是网络层设备用于IP包的重组和转发、路由器是传输层设备用于TCP/IP或UDP/IP 包的转发、网关属于应用层设备用于特定网络权限的使用。

一般来说，高层设备兼并低层设备的功能，所以强弱排序是网关>路由器>网桥>=交换机>集线器>中继器（网桥虽然和交换机属于同级，但是互联能力比交换机强）

帮你扫扫盲吧：

一、中继器（RP repeater）：是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的 双向转发工作。 中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点 的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。就是简单的信号放大器，信号在传输的过程中是要衰减的，中继器的作用就是将信号放大，使信号能传的更远。

二、集线器(HUB)：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。是局域网中计算机和服务器的连接设备，是局域网 的星型连接点，每个工作站是用双绞线连接到集线器上 。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。 差不多就是个多端口的中继器，把每个输入端口的信号放大再发到别的端口去，集线器可以实现多台计算机之间的互联，因为它有很多的端口，每个口都能连计算机。

三、网桥（Bridge）：

1、网桥（Bridge）也称桥接器，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。

2、网桥的功能：

1）网桥对所接收的信息帧只作少量的包装，而不作任何修改。

2）网桥可以采用另外一种协议来转发信息。

3）网桥有足够大的缓冲空间，以满足高峰期的要求。

4）网桥必须具有寻址和路径选择的能力。

工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）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）。它可以有效地联接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。打个比方，你用集线器组个局域网A，别人用另一个集线器组个局域网网B,每个局域网里的电脑都能互相访问。但是A里的电脑想访问B里的电脑怎么办，这里就用到网桥了，用网桥来连接2个局域网。如果说集线器是一层设备的话，那么网桥就是二层设备。

四、交换机（Switch）：采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质的带宽。一般交换机转发延迟很小，能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。可以理解为高级的网桥，他有网桥的功能，但性能比网桥强

五、路由器(Router)：

1、路由器是网络层上的连接，即不同网络与网络之间的连接。

2、路径的选择就是路由器的主要任务。路径选择包括两种基本的活动：一是最佳路径的判定；二是网间信息包的传送，

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。这里涉及到一个广播域的概念，什么叫广播，通俗来讲就是1台计算机要告诉其他计算机：我的位置是什么。这样他才可以和其他计算机交流。好比你给某某写信，肯定要有收信人的地址，广播的意思源-于-网-络-收-集

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就是告诉别人你的地址。 好，上面讲交换机，他是负责每个局域（冲突域）之间的连接，他只管转发这些广播，不管这些广播的合理性以及真实性。但是当整个网络计算机的数量足够大的时候，这么多的机器都要广播，那么这些广播信息将占用很大的带宽，造成网络堵塞，反而导致正常的通信不能进行，这时候怎么办~~呵呵，你也猜到了吧，路由就干这个的，交换机把数据给路由，路由决定是否转发，比交换智能点。这样能避免过多的广播造成网络堵塞。 现在路由多用在分内外网上 。

六、网关：

1、网关（协议转换器）是互连网络中操作在OSI网络层之上的具有协议转换功能设施，所以称为设施，是因为网关不一定是一台设备，有可能在一台主机中实现网关功能。

2、网关用于以下几种场合的异构网络互连：

1).异构型局域网，如互联专用交换网PBX与遵循IEEE802标准的局域网。

2).局域网与广域网的互联。

3).广域网与广域网的互联。

4).局域网与主机的互联（当主机的操作系统与网络操作系统不兼容时，可以通过网关连接）。

3、网关的分类

1)协议网关：协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。

2)应用网关：应用网关是在使用不同数据格式间翻译数据的系统。

3)安全网关：安全网关是各种技术的融合，具有重要且独特的保护作用，其范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤。

就是将两个使用不同协议的网络段连接在一起的设备。它的作用就是对两 个网络段中的使用不同传输协议的数据进行互相的翻译转换。好比是个门，对家庭来说门是门，对国家来说海关是门。在局域网里来说集线器就是网关，在二层网络里，交换机就是网关，在三层网络里路由就是网关，说网关要看你的网是多大的，要拿中国来说，连着美国那台世界服务器的设备就是网关 。

路由器(Router)与网桥的差别：

1、路由器在网络层提供连接服务，用路由器连接的网络可以使用在数据链路层和物理层完全不同的协议。路由器的服务通常要由端用户设备明确地请求，它处理的仅仅是由其它端用户设备要求寻址的报文。

2、路由器与网桥的另一个重要差别是，路由器了解整个网络，维持互连网络的拓扑，了解网络的状态，因而可使用最有效的路径发送包。

路由器(Router)和交换机（Switch）的区别

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。

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WAN-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，第源-于-网-络-收-集

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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。

目前个人比较多宽带接入方式就是ADSL，因此就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL猫大多具有路由功能（很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了，因为电信安装时大多是不启用路由功能的，启用DHCP。打开ADSL的路由功能），如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了，如果电脑比较多，只需要再购买一个或多个集线器或者交换机。考虑到如今集线器与交换机的 价格相差十分小，不是特殊的原因，购买一个交换机。不必去追求高价，因为如今产品同质化十分严重，给一个参考报价，建议购买一个8口的，以满足扩充需求，一般的价格100元左右。接上交换机，所有电脑再接到交换机上就行了。余下所要做的事情就只有把各个机器的网线插入交换机的接口，将猫的网线插入uplink接口。然后设置路由功能，DHCP等， 就可以共享上网了。

交换机（Switch）和集线器（hub）

交换机Switch和集线器Hub是有区别的，比如一个100M的Switch，对每一个连接在Switch的计算机都是100M的速度，而Hub是瓜分100M的资源。而且Hub是通过广播来通信，很占网络资源。

简单说hub没有路由算法，它是简单的碰撞通信，而交换机不一样，它有自己的地址表。

打个比方一个8口hub，当端口1上的机器要给端口8上的机器发数据，那这个数据是这样跑的：首先她在端口1上侦听hub上有没有数据在传输，如果没有，端口1就跳出来向hub上喊：“我有数据包要给端口8，请端口8听到后回话”这个数据被以广播的方式发送到hub上的其余7个口上，每端口都会接到这样的数据包，然后端口2－－－端口7会发一则消息给断口1：“我不是端口8，请你快tmd释放带宽资源”与此同时端口8会发消息给断口1：“我是端口8，你在找我吗？”端口1收到上述消息后，会和端口8进行确认，然后他们建立传输链接，完成数据转发。等如果端口1在发送寻找断口8的消息后，没有得到相应，那她还会接着发这个消息，直到收到端口8的回答。等端口1和端口8完整数据转发后，假设他们还要进行通讯，那么hub上还会重复以上的过程。由此可见hub的通信方式点点碰撞，一个数据，需要送达所有的端口，这不但增加了数据转发的时间，更要命的是hub往往会给网络带来可怕的广播风暴。而相同的工作再交换机就不用这么麻烦，假设端口1和端口8从没有通信过，那么开始的时候，他们的工作和hub一样，端口1要在交换机上找端口8，一旦端口8返回确认信息，那再端口1上就会生成1个和端口8的地址对应表，这个表里面有所有和端口1通过信的端口，一旦有了这地址对应表，那在以后端口1要和端口8通讯，就不用这么麻烦，可以直接送达，而且其他的断口也不会知道他们直接正在转发数据，这样不当加快了数据转发时间，而且避免了可怕的广播风暴。

路由器(Router)、交换机(Switch)、集线器（hub） ：

?交换机(Switch)是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。现在的交换机分为：二层交换机，三层交换机或是更高层的交换机。三层交换机同样可以有路由的功能，而且比低端路由器的转发速率更快。它的主要特点是：一次路由，多次转发。

?集线器(HUB)是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备，是对网络进行集中管理的最小单元。英文Hub就是中心的意思，像树的主干一样，它是各分支的汇集点。HUB是一个共享设备，主要提供信号放大和中转的功能，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加强后重新发出，一些集线器则排列信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。

?路由器(Router)亦称选径器，是在网络层实现互连的设备。它比网桥更加复杂，也具有更大的灵活性。源-于-网-络-收-集

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路由器有更强的异种网互连能力，连接对象包括局域网和广域网。过去路由器多用于广域网，近年来，由于路由器性能有了很大提高，价格下降到与网桥接近，因此在局域网互连中也越来越多地使用路由器。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段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。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。

一、路由器（Route）

路由器工作在网络层，具有连接不同类型网络的功能，并可以选择数据传送路径的设备。路由器有三个特征：

1、工作在网络层：

路由器工作在第三层上,路由器是第三层网络设备，这样说大家可能都不理解，就先说一下集线器和交换机吧。 集线器工作在第一层（即物理层），它没有智能处理能力，对它来说，数据只是电流而已，当一个端口的电流传到集线器中时，它只是简单地将电流传送到其他端口，至于其他端口连接的计算机接收不接收这些数据，它就不管了。交换机工作在第二层（即数据链路层），它要比集线器智能一些，对它来说，网络上的数据就是MAC地址的集合，它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意两个端口间建立联系，但是交换机并不懂得IP地址，只知道MAC地址。路由器工作在第三层（即网络层），它比交换机还要“聪明”一些，它能理解数据中的IP地址，如果它接收到一个数据包，就检查其中的IP地址，如果目标地址是本地网络的就不理会，如果是其他网络的，就将数据包转发出本地网络。

2、可以连接不同类型的网络：

我们常见的集线器和交换机一般都是用于连接以太网的，但是如果将两种网络类型连接起来，比如以太网与ATM网，集线器和交换机就派不上用场了。路由器能够连接不同类型的局域网和广域网，如以太网、ATM网、FDDI网、令牌环网等。不同类型的网络，其传送的数据单元——帧（Frame）的格式和大小是不同的，就像公路运输是汽车为单位装载货物，而铁路运输是以车皮为单位装载货物一样，从汽车运输改为铁路运输，必须把货物从汽车上放到火车车皮上，网络中的数据也是如此，数据从一种类型的网络传输至另一种类型的网络，必须进行帧格式转换。路由器就有这种能力，而交换机和集线器就没有。实际上，我们所说的“互联网”，就是由各种路由器连接起来的，因为互联网上存在各种不同类型的网络，集线器和交换机根本不能胜任这个任务，所以必须由路由器来担当这个角色。

3、路由器具有路径选择能力：

在互联网中，从一个节点到另一个节点，可能有许多路径，路由器可以选择通畅快捷的近路，会大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，这是集线器和二层交换机所根本不具备的性能。

二、交换机(Switch)

交换机可以分为两层交换机（又被称为以太网交换机）和三层交换机（又被称为结点交换机），通常所说的交换指的是前者。它工作的OSI的第二层（数据链路层），用于扩展局域网，其工作原理比较简单，根据MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。结点交换机和以太网交换机的区别有两点：一是结点交换机工作在广域网，以太网交换机工作在局域网。二是功能不同，结点交换机是用来存储转发数据分组的，内建转发表，实现路由选择协议，是网络拓扑中的结点；以太网交换机是用来连接局域网内部主机的，内部没有转发表，只有MAC地址和主机的映射表，逻辑上是总线结构。以太网、快速以太网、FDDI和令牌环网常被称为传统局域网，它们都是共享介质、共享带宽的共享式局域网。为了提高带宽，往往采用路由器进行网络分割，将一个网络分为多个网段，每个网段有不同的子网地址，不同的广播域，以减少网络上的冲突，提高网络带宽。微化网段已不能适应局域网扩展和新的网络应用对高带宽的需求，有人说“传统局域网 已走到尽头”。

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近几年突起的交换式局域网技术，能够解决共享式局域网所带来的网络效率低、不能提供足够的网络带宽和网络不易扩展等一系列问题。它从根本上改变了共享式局域网的结构，解决了带宽瓶颈问题。目前已有交换以太网、交换令牌环、交换FDDI和ATM等交换局域网，其中交换以太网应用最为广泛。交换局域网已成为当今局域网技术的主流。交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。用于L A N上的交换机与网桥相似，因为它们都运作在数据链路层(第2层)的M A C子层上，都检验着所有进入的网络流量的设备地址。与网桥还有一点相似，交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤并转发L A N流量与网桥不同，交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质的带宽。一般交换机转发延迟很小，能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。

三、以太网交换机和路由器的区别：

1、工作层次不同：

最初的交换机是工作在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、是否可以分割广播域

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，在某些情况会导致通信拥护和安全漏洞。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求知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

看完以上的解说读者应该对交换机、集线器、路由器有了一些了解，目前的使用主要还是以交换机、路由器的组合使用为主，具体的组合方式可根据具体的网络情况和需求来确定。

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本文标签： 交换机网络路由器数据转发