中繼器 集線器 橋接器 交換器 路由器 網關

Source: http://blog.donews.com/littlechen/archive/2005/10/10/582975.aspx

不同層次的網路連接裝置

1、物理層
：中繼器（Repeater）和集線器（Hub）。用於串連物理特性相同的網段，這些網段，只是位置不同而已。Hub 的連接埠沒有物理和邏輯地址。

2、邏輯鏈路層
：橋接器（Bridge）和交換器（Switch）。用於串連同一邏輯網路中、物理層規範不同的網段，這些網段的拓撲結構和其上的資料框架格式，都可以不同。Bridge和Switch的連接埠具有物理地址，但沒有邏輯地址。

3、網路層
：路由器（Router）。用於串連不同的邏輯網路。Router的每一個連接埠都有唯一的物理地址和邏輯地址。

4、應用程式層
：網關（Gateway）。用於互連網路上，使用不同協議的應用程式之間的資料通訊，目前尚無硬體產品。

前兩者屬於OSI和TCP/IP模型的最低層，即物理層，起到數字訊號放大和中轉的作用。

中
繼器(REPEATER)，用來延長網路距離的互連裝置。（區域網路絡互連長度是有限制，不是無限，例如在10M乙太網路中，任何兩個資料終端設備允許的傳輸
通路最多為5個中繼器、4個中繼器組成）。REPEATER可以增強線路上衰減的訊號，它兩端即可以串連相同的傳輸媒體，也可以串連不同的媒體，如一頭是
同軸電纜另一頭是雙絞線。

集線器(HUB)實際上就是一個多連接埠的中繼器，它有一個連接埠與主幹網相連，並有多個連接埠串連一組工作站。它應用
於使用星型拓撲結構的網路中，串連多個電腦或網路裝置。集線器又分成：1 能動式，2 被動式，3 混合式。1
動能式：對所串連的網路介質上的訊號有再生和放大的作用，可使所串連的介質長度達到最大有效長度，需要有電源才能工作，目前多數HUB為此類型。2
被動式只充當連接器，其不需要電源就可以工作，市場上已經不多見。3 混合式：可以串連多種類型線纜，如同軸和雙絞線。

集線器就是一種共用
裝置，HUB本身不能識別目的地址，當同一區域網路內的A主機給B主機傳輸資料時，資料包在以HUB為架構的網路上是以廣播方式傳輸的，由每一台終端通過驗
證資料包頭的地址資訊來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網路上只能傳輸一組資料幀的通訊，如果發生碰撞還得重試。這種方式就是共用網
絡頻寬。

橋接器和交換器屬於OSI和TCP/IP的第二層，即資料連結層。資料連結層的作用包括資料鏈路的建立、維護和拆除、幀封裝、幀傳輸、幀同步、幀差錯控制以及流量控制等。

網
橋(BRIDGE)工作在資料連結層，將兩個區域網路（LAN）連起來，根據MAC地址（物理地址）來轉寄幀，可以看作一個“低層的路由器”（路由器工作在
網路層，根據網路地址如IP地址進行轉寄）。它可以有效地聯結兩個LAN，使本地通訊限制在本網段內，並轉寄相應的訊號至另一網段，橋接器通常用於聯結數量
不多的、同一類型的網段。

橋接器通常有透明橋接器和源路由選擇橋接器兩大類。
1、透明橋接器
簡單的講，使用這種橋接器，不需要改動硬體和軟體，無需設定地址開關，無需裝入路由表或參數。只須插入電纜就可以，現有LAN的運行完全不受橋接器的任何影響。
2、源路由選擇橋接器
源路由選擇的核心思想是假定每個幀的寄件者都知道接收者是否在同一區域網路（LAN）上。當發送一幀到另外的網段時，源機器將目的地址的高位設定成1作為標記。另外，它還在幀頭加進此幀應走的實際路徑。

交換器(SWITCH)是按照通訊兩端傳輸資訊的需要，用人工或裝置自動完成的方法，把要傳輸的資訊送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換器就是一種在通訊系統中完成資訊交換功能的裝置。

在電腦網路系統中，交換概念的提出是對於共用工作模式的改進。

交
換機擁有一條很高頻寬的背部匯流排和內部交換矩陣。交換器的所有的連接埠都掛接在這條背部匯流排上，控制電路收到資料包以後，處理連接埠會尋找記憶體中的地址對照表
以確定目的MAC(網卡的硬體地址)的NIC(網卡)掛接在哪個連接埠上，通過內部交換矩陣迅速將資料包傳送到目的連接埠，目的MAC若不存在才廣播到所有的
連接埠，接收埠回應後交換器會“學習”新的地址，並把它添加入內部地址表中。

使用交換器也可以把網路“分段”，通過對照地址表，交換器只允許必要的網路流量通過交換器。通過交換器的過濾和轉寄，可以有效隔離廣播風暴，減少誤包和錯包的出現，避免共用衝突。

總之，交換器是一種基於MAC地址識別，能完成封裝轉寄資料包功能的網路裝置。交換器可以“學習”MAC地址，並把其存放在內部地址表中，通過在資料幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使資料幀直接由源地址到達目的地址。

其
實SWITCH的前身就是橋接器。交換器是使用硬體來完成以往橋接器使用軟體來完成過濾、學習和轉寄過程的任務。SWITCH速度比HUB快，這是由於HUB
不知道目標地址在何處，發送資料到所有的連接埠。而SWITCH中有一張路由表，如果知道目標地址在何處，就把資料發送到指定地點，如果它不知道就發送到所
有的連接埠。這樣過濾可以協助降低整個網路的資料轉送量，提高效率。但是交換器的功能還不止如此，它可以把網路拆解成網路分支、分割網路資料流，隔離分支中
發生的故障，這樣就可以減少每個網路分支的資料資訊流量而使每個網路更有效，提高整個網路效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趨勢。

路由器(ROUTER)位於網路層，用於串連多個邏輯上分開的網路，幾個使用不同協議和體繫結構的網路。當一個子網傳輸到另外一個子網時，可以用路由器完
成。它具有判斷網路地址和選擇路徑的功能，過濾和分隔網路資訊流。一方面能夠跨越不同的物理網路類型（DDN、FDDI、乙太網路等等），另一方面在邏輯上
將整個互連網路分割成邏輯上獨立的網路單位，使網路具有一定的邏輯結構。

對於不同規模的網路，路由器作用的側重點有所不同：

1、在主幹網上，路由器的主要作用是路由選擇。主幹網上的路由器，必須知道到達所有下層網路的路徑。這需要維護龐大的路由表，並對串連狀態的變化作 出儘可能迅速的反應。路由器的故障將會導致嚴重的資訊傳輸問題。

2、在地區網中，路由器的主要作用是網路連接和路由選擇，即串連下層各個基層網路單位——園區網，同時，負責下層網路之間的資料轉寄。

3、
在園區網內部，路由器的主要作用是分隔子網。早期的互連網基層單位是區域網路（LAN），其中所有主機處於同一個邏輯網路中。隨著網路規模的不斷擴大，局域
網演變成以高速主乾和路由器串連的多個子網所組成的園區網。在其中，各個子網在邏輯上獨立，而路由器就是唯一能夠分隔它們的裝置，它負責子網間的報文轉寄
和廣播隔離，在邊界上的路由器則負責與上層網路的串連。