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淺談集線器、交換機(jī)、路由器及其異同
（作者未知） 2007/6/20
摘要: 淺析了集線器、交換機(jī)、路由器的工作原理、功能以及存在的不足，并對三者的功能和在網(wǎng)絡(luò)中作用進(jìn)行詳細(xì)比較，通過對三者的介紹和比較，希望在實(shí)際設(shè)計(jì)和使用中有所幫助。
關(guān)鍵詞 : 集線器;交換機(jī);路由器
Discussion on the Similarities and Diferences of the Hub, Switchboard and Router
Abstract:Thea rticlesh alowlya nalyzesth eop eratingp rinciples,functionsan dshortcomingsof hub,sw itchboarda ndro uter,an din troduces and detaily compares the functions in network among the three devices. We hope the results can give help to their practical design and
application.
Keyword:Hub;Switchboard;Route
集線 器、交換機(jī)和路由器是互聯(lián)網(wǎng)上的三種設(shè)備。集線器是這些設(shè)備中最便宜的，但它也是分布帶寬方面功能最弱的一種設(shè)備。另一方面，路由器能提供最多的控制方式，但卻難于配置，且價(jià)格相當(dāng)昂貴。下面分別對集線器、交換機(jī)、路由器進(jìn)行介紹，并對三者作一個比較。
1 集線器及其工作原理
在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中只存在一個物理信號傳輸通道，都是通過一條傳輸介質(zhì)來傳輸?shù)模@樣就存在各節(jié)點(diǎn)爭搶信道的矛盾，傳輸效率較低。引人集線器這一網(wǎng)絡(luò)集線設(shè)備后，每一個站是用它自己專用的傳輸介質(zhì)連接到集線器的，各節(jié)點(diǎn)間不再只有一個傳輸通道，各節(jié)點(diǎn)發(fā)回來的信號通過集線器集中，集線器再把信號整形、放大后發(fā)送到所有節(jié)點(diǎn)上，這樣至少在上行通道上不再出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。但基于集線器的網(wǎng)絡(luò)仍然是一個共享介質(zhì)的局域網(wǎng)，這里的“共享”其實(shí)就是集線器內(nèi)部總線，所以當(dāng)上行通道與下行通道同時發(fā)送數(shù)據(jù)時仍然會存在信號碰撞現(xiàn)象。當(dāng)集線器將從其內(nèi)部端口檢測到碰撞時，產(chǎn)生碰撞強(qiáng)化信號(JAM)向集線器所連接的目標(biāo)端口進(jìn)行傳送。這時所有數(shù)據(jù)都將不能發(fā)送成功，形成網(wǎng)絡(luò)“大塞車”。雖然各節(jié)點(diǎn)與集線器的連接已有各自獨(dú)立的通道，但是在集線器內(nèi)部卻只有一個共同的通道，上、下行數(shù)據(jù)都必須通過這個共享通道發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣有可能像單車道一樣，當(dāng)上、下行通道同時有數(shù)據(jù)發(fā)送時，就可能出現(xiàn)塞車現(xiàn)象。正因?yàn)榧�器的這一不足之處，所以它不能單獨(dú)應(yīng)用于較大網(wǎng)絡(luò)中(通常是與交換機(jī)等設(shè)備一起分擔(dān)小部分的網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷)，就像在大城市中心不能有單車道樣，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)碰撞現(xiàn)象的機(jī)會就越大。也正因?yàn)槿绱�，集線器的數(shù)據(jù)傳輸效率是比較低的，因?yàn)樗谕粫r刻只能有一個方向的數(shù)據(jù)傳輸，也就是所謂的“單工”方式。如果網(wǎng)絡(luò)中要選用集線器作為單一的集線設(shè)備，則網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最好在10臺以內(nèi)，而且集線器帶寬應(yīng)為10/100Mbps以上。
集線器除了共享帶寬這一不足之處外，還有一個方面在選擇集線器時必須要考慮到，那就是它的廣播方式。因?yàn)榧�器屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，基本上不具有“智能記憶”能力，更別說“學(xué)習(xí)”能力了。它也不具備交換機(jī)所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送。也就是說當(dāng)它要向某節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點(diǎn)。這種廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有兩方面不足:
（1）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素，別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包;
（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送，加上以上介紹的共享帶寬方式，就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞車現(xiàn)象，降低網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。
2 交換機(jī)及技術(shù)原理
“交 換”是今天網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)頻率最高的一個詞，從橋接到路由到ATM直至電話系統(tǒng)，無論何種場合都可將其套用，搞不清到底什么才是真正的交換。其實(shí)交換一詞最早出現(xiàn)于電話系統(tǒng)，特指實(shí)現(xiàn)兩個不同電話機(jī)之間話音信號的交換，完成該工作的設(shè)備就是電話交換機(jī)。所以從本意上來講，交換只是一種技術(shù)概念，即完成信號由設(shè)備人口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，只要是和符合該定義的所有設(shè)備都可被稱為交換設(shè)備。由此可見，“交換”是一個含義廣泛的詞語，當(dāng)它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時，實(shí)際指的是一個基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它為數(shù)據(jù)幀從一個端口到另一個任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時延、低開銷的通路。由此可見（未完，下一頁）
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