概念釋疑：集線器、交換機、路由器、網橋與網關
2020-10-21 19:18:00
供稿：網友
集線器(HUB)
集線器就是將網線集中到一起的機器，也就是多臺主機和設備的連接器。集線器的主要功能是對接收到的信號進行同步整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，是中繼器的一種形式，區別在于集線器能夠提供多端口服務，也稱為多口中繼器。集線器在OSI/RM中的物理層。集線器的基本功能是信息分發，它把一個端口接收的所有信號向所有端口分發出去。一些集線器在分發之前將弱信號重新生成，一些集線器整理信號的時序以提供所有端口間的同步數據通信。
集線器實際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數量的RJ45接口，通過這些接口，集線器便能為相應數量的電腦完成“中繼”功能（將已經衰減得不完整的信號經過整理，重新產生出完整的信號再繼續傳送）。由于它在網絡中處于一種“中心”位置，因此集線器也叫做“HUB”。
集線器的工作原理很簡單，比如有一個具備8個端口的集線器，共連接了8臺電腦。集線器處于網絡的“中心”，通過集線器對信號進行轉發，8臺電腦之間可以互連互通。具體通信過程是這樣的：假如計算機1要將一條信息發送給計算機8，當計算機1的網卡將信息通過雙絞線送到集線器上時，集線器并不會直接將信息送給計算機8，它會將信息進行“廣播”——將信息同時發送給8個端口，當8個端口上的計算機接收到這條廣播信息時，會對信息進行檢查，如果發現該信息是發給自己的，則接收，否則不予理睬。由于該信息是計算機1發給計算機8的，因此最終計算機8會接收該信息，而其它7臺電腦看完信息后，會因為信息不是自己的而不接收該信息。
交換機(Switch)
交換機是集線器的升級換代產品，外形上和集線器沒什么分別，是一種在通信系統中自動完成信息交換功能的設備，用途和HUB一樣也是連接組網之用，但是它具有比集線器更強大的功能。
交換機也叫交換式集線器，它通過對信息進行重新生成，并經過內部處理后轉發至指定端口，具備自動尋址能力和交換作用，由于交換機根據所傳遞信息包的目的地址，將每一信息包獨立地從源端口送至目的端口，避免了和其他端口發生碰撞。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
在計算機網絡系統中，交換機是針對共享工作模式的弱點而推出的。集線器是采用共享工作模式的代表，如果把集線器比作一個郵遞員，那么這個郵遞員是個不認識字的“傻瓜”——要他去送信，他不知道直接根據信件上的地址將信件送給收信人，只會拿著信分發給所有的人，然后讓接收的人根據地址信息來判斷是不是自己的!而交換機則是一個“聰明”的郵遞員——交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，當控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口。目的MAC若不存在，交換機才廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內部地址表中。
可見，交換機在收到某個網卡發過來的“信件”時，會根據上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民戶口簿”快速將信件送到收信人的手中。萬一收信人的地址不在“戶口簿”上，交換機才會像集線器一樣將信分發給所有的人，然后從中找到收信人。而找到收信人之后，交換機會立刻將這個人的信息登記到“戶口簿”上，這樣以后再為該客戶服務時，就可以迅速將信件送達了。
路由器(Router)
路由器是網絡中進行網間連接的關鍵設備。作為不同網絡之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了基于 TCP/IP 的國際互連網絡 Internet 的主體脈絡。
路由器之所以在互連網絡中處于關鍵地位，是因為它處于網絡層，一方面能夠跨越不同的物理網絡類型（DDN、FDDI、以太網等等），另一方面在邏輯上將整個互連網絡分割成邏輯上獨立的網絡單位，使網絡具有一定的邏輯結構。路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數據有效地傳送到目的站點。 路由器的基本功能是，把數據（IP 報文）傳送到正確的網絡，細分則包括：1、IP 數據報的轉發，包括數據報的尋徑和傳送；2、子網隔離，抑制廣播風暴；3、維護路由表，并與其它路由器交換路由信息，這是 IP 報文轉發的基礎；4、IP 數據報的差錯處理及簡單的擁塞控制；5、實現對 IP 數據報的過濾和記帳。
路由器構成了 Internet 的骨架。它的處理速度是網絡通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網絡互連的質量。因此Internet 研究領域中，路由器技術始終處于核心地位。
網橋(Bridge)
簡單的說網橋就是個硬件網絡協議翻譯器，假設你有2臺電腦，一臺兼容機安裝windows，一臺是Apple安裝OS2，那么兩臺電腦之間是默認網絡協議是不同的，兼容機可能只會說TCP/IP，蘋果機只會說Apple talk，就好象兩個外國人都不會說對方的語言，怎么辦？找個翻譯，網橋就是翻譯。
在386、486時代網橋可能是一臺安裝了協議轉換程序的電腦，如今交換機也包含這個功能。今天的操作系統之間為了互相交流，支持更多的協議，操作系統自己就可以是網橋，現在網橋這個概念已經淡出了。更多是所謂的橋接、轉發、協議二次封裝。
網橋也可以說相當一個端口少的二層交換機，再者網橋主要由軟件實現，交換機主要由硬件實現！
網關(Gateway)
網關（協議轉換器）是互連網絡中操作在OSI網絡層之上的具有協議轉換功能設施，所以稱為設施，是因為網關不一定是一臺設備，有可能在一臺主機中實現網關功能。
網關用于以下幾種場合的異構網絡互連：
異構型局域網，如互聯專用交換網PBX與遵循IEEE802標準的局域網。
局域網與廣域網的互聯。
廣域網與廣域網的互聯。
局域網與主機的互聯（當主機的操作系統與網絡操作系統不兼容時，可以通過網關連接）。
網關的分類
協議網關：協議網關通常在使用不同協議的網絡區域間做協議轉換。
應用網關：應用網關是在使用不同數據格式間翻譯數據的系統。
安全網關：安全網關是各種技術的融合，具有重要且獨特的保護作用，其范圍從協議級過濾到十分復雜的應用級過濾。
首先說HUB，也就是集線器。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網。而交換機（又名交換式集線器）作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別：集線器采用的式共享帶寬的工作方式，而交換機是獨享帶寬。這樣在機器很多或數據量很大時，兩者將會有比較明顯的。而路由器與以上兩者有明顯區別，它的作用在于連接不同的網段并且找到網絡中數據傳輸最合適的路徑 ，可以說一般情況下個人用戶需求不大。路由器是產生于交換機之后，就像交換機產生于集線器之后，所以路由器與交換機也有一定聯系，并不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能路由轉發數據包的不足。
