淺析集線器、交換機和路由器

史曉丹

哈爾濱鐵道職業技術學院，黑龍江 哈爾濱 150081

本文所介紹的集線器﹑交換機和路由器都是網絡上的3種連接設備。集線器是這3種設備中最便宜的，并且也是功能最弱的一個。路由器有多種控制方式，但卻難配置，并且價格有些昂貴。本文分別對集線器﹑交換機和路由器這3種設備進行介紹和比較。

1 集線器的原理

筆者在實際工作中了解到每一個站是用自己的傳輸介質和集線器連接的，各個終端之間不只有一個傳輸的通道，發回的信號通過集線器把信號整形并且放大后傳輸到所有終端上，這樣傳輸的上行通道上不再出現阻塞。一個共享介質的局域網是集線器所形成的網絡，所以當上下一同傳輸數據時信號容易出現碰撞現象，形成網絡阻塞。所以它不具備單獨應用于大型網絡中的能力，并且傳輸效率相對較低，因為它是單工方式。因此我建議如果要選用集線器作為連接設備，網絡的規模應在10臺以內，集線器帶寬需在10/100Mbps以上。

由于集線器不具有記憶和學習的能力，所以傳輸數據是不具有針對性的，只能采用廣播方式傳輸。

采用廣播方式有兩方面不足：

1）向所有終端發送數據時數據通道不安全，數據容易被截獲；

2）向所有終端同時發送數據時，容易造成網絡阻塞，降低效率。

2 交換機的原理

交換機這個連接設備是我們在工作中用的最多的。簡單的說交換機是完成信號由設備人口到出口的轉發。交換機內部有一個交換矩陣，它讓任意兩個端口之間能安全的傳輸并提供專用通道，以便任意端口接收的數據幀能從其它端口順利的送出。交換機屬于網絡中的第二層數據鏈路層設備。它是根據MAC地址尋址，通過站表中的地址選擇路由，交換自動進行站表的維護和建立。工作中發現交換機的傳輸速度快，傳輸數據時不會產生阻塞，并發現交換機只能識別幀中的MAC地址，并且根據MAC地址快速選擇轉發端口。

交換機可以支持多種方式轉發：

1）存儲轉發：交換機先把整個幀全部讀入到內部緩沖區中，并對幀進行錯誤檢驗，無錯后才進行轉發，因此出錯的幀被丟棄；

2）直通方式轉發：直通方式轉發信息時，只需接收一個幀最前面的目的地址便可執行轉發操作；

3）無碎片直通方式轉發：正常的幀的長度應該至少是64B，小于64B的幀被稱為碎片，也叫錯誤的幀。交換機需要在轉發數據之前，不僅要接收目的端的MAC地址，還要求收到必須大于64B的幀，這種轉發被稱為無碎片直通方式。

3 路由器的原理

在日常工作中人們對路由器了解的相對較少。用于連接多個邏輯上分開的網絡叫做路由器。一個單獨的網絡或一個子網被稱為邏輯網絡。路由器是用來完成數據從一個子網傳輸到另一個子網的設備，并且路由器具有選擇路徑和判斷地址的功能，它能建立靈活的連接。路由器是網絡應用層的一個連接設備，接收其他路由器和源站的信息，它不在意各子網用的硬件設施，但對網絡層協議相一致的軟件設備要求比較嚴格。路由器又分為兩種，分別是本地路由器和遠程路由器，用來連接網絡傳輸介質的稱為本地路由器是，如雙絞線﹑光纖﹑同軸電纜; 用來與遠程傳輸介質連接并要求相應設備的被稱為遠程路由器。

路由動作包括兩項基本內容：

1）尋徑是由路由的選擇算法來判斷到達目的地的最佳路徑。將路由選擇算法收集到的信息填加到路由表中，根據路由表中的信息可將目的網絡與下一站的關系告訴路由器，并將互通的信息告訴路由器進行路由更新，使之正確的反映網絡中的變化，最佳路徑由路由器的工作量來決定；

2）轉發是沿最佳路徑來傳送信息并進行分組的。路由器先在路由表中進行查詢，判明到達下一站的信息該如何到達并如何將其分組發送，如果目的網絡直接與路由器相連，就由路由器把分組直接送到相應的端口上。

4 集線器、交換機和路由器之間的區別

4.1 作用不同

HUB（集線器）的作用是將一些機器連接起來形成一個局域網，交換機作用與集線器基本相同。但是兩者有一些明顯的區別：集線器采用的工作方式是共享帶寬，而交換機采用的工作方式是獨享帶寬。只有機器很多或數據量很大時候，兩者才有比較明顯的區別。

4.2 工作層次不同

交換機是工作在網絡中的數據鏈路層上，具有比較簡單的工作原理，而路由器是工作在網絡中的網絡層上，具有很多協議信息，路由器具有智能的轉發策略。

4.3 數據轉發的對象不同

交換機轉發數據的目的地址是利用MAC地址或者是物理地址來確定。而路由器中數據轉發的地址是用不同網絡的IP地址來確定的。IP地址是通常由系統自動分配或網絡管理員分配的。MAC地址是硬件自帶的，一個網卡只有一個MAC地址，是由網卡生產商來分配的，固化在網卡中不可更改，解決了網絡沖突。

路由器可以分割廣播域，交換機只能分割沖突域，不能分割廣播域

由交換機連接的網段屬于同一個廣播域，交換機連接的所有網段上傳播廣播的數據包，這樣會導致通信阻塞并具有安全隱患。路由器上的網段會分配成不同的廣播域，廣播數據時不會穿過路由器。在局域網中三層以上交換機具有VLAN功能，可以分割廣播域，但它們的廣播域之間是不能交流的，它們之間的交流需要路由器來完成，并且路由器還提供了防火墻服務保證了信息安全。

5 結論

在實際生活中由于網絡技術水平的不斷更新和提高，集線器的需求量越來越少，目前主要使用的設備是以交換機﹑路由器的組合為主，具體的組合方式應根據網絡的需求來決定。

[1]王鵬.路由器的原理功能與發展方向田[J].科技情報開發與經濟，2005.

[2]路由器交換機集線器的主要區別[J].教育設備信息，2002.

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