如何区分集线器、交换机、路由器呢

本文详细解释了集线器、交换机和路由器的概念及区别,包括它们在网络层级中的作用、数据传输方式等,并用生动的例子帮助理解。

在网络中,我们经常会听到这三个词:集线器交换机路由器,那么他们分别都是什么呢?我们应该如何区分它们呢?

什么是集线器(Hub)?它的特点是什么?

集线器工作在物理层(最底层)没有搭配的软件系统,是纯硬件设备,集线器主要是用来连接计算机网络终端。

它的特点有共享型、IP广播、单位时间等等,

共享型:集线器是共享型宽带,连接在集线器上的任意一个设备在发送数据时,其他所有设备必须等待,此设备享有集线器上的所有宽带,通讯完毕再由其他设备使用。

IP广播:集线器是通过广播的形式完成通讯的,也称群发。集线器会将数据发送到下层设备时,会将数据发送到连接到集线器的所有端口,如果有端口需要来源数据,就会处于接收状态,而不需要的端口就会处于拒绝状态。

单位时间:集线器在进行数据传输的时间很短。主机A、B、C、D共同连接在集线器上,当主机A将数据传输给主机B时,因为广播的原因,C、D也会在第一个单位时间收到数据,但是C、D会从第2个单位时间开始拒绝接收A发来的数据,因为C和D已经判断出这些数据不是他们需要的数据。

打个比方,集线器就像一个广播(IP广播),一次只能一个人使用,同时,想要使用它的人需要排队等待。

什么是交换机(Switch)?它的特点是什么?

交换机时基于MAC(网卡硬件地址)识别,能完成封装转发的网络设备。

打个比方,交换机就像一部手机,通过手机号码(MAC地址)给指定的对象通讯,双方通讯同时进行(全双工通讯)

什么是路由器(Router)?它的特点是什么?

连接因特网中各局域网、广域网的设备。路由器中记录着路由表,它会根据信道情况自动选择和设定路由,以最佳路径前后顺序发送信号,发生在网路层。

一·、定义上的不同

集线器(Hub):是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。

交换机(Switch):通过设备或者人工来把要传输的信息送到符合要求标准的对应的路由器上的方式,这个技术就是交换机技术。

路由器(Router):是连接两个或多个网络的硬件设备,在网络间起网关的作用,是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。

二、工作网络层不同

集线器(Hub):它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层,即“物理层”。

交换机(Switch):交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。

路由器(Router):路由器通常位于网络层。

三、传输数据方式不同

集线器(Hub):集线器将内网中所有设备连接起来,经过集线器传输的数据包,所有设备都能收到。我把它类比为,QQ群聊的@全体成员

交换机(Switch):交换机会将连接到它的设备的MAC地址都存储到一张表,当设备要传输数据时会经过交换机获取目的主机的MAC地址,将数据发送到目的主机。我把它类比为,QQ群聊的点击角色头像私聊。

路由器(Router):路由器基于数据包的目的IP地址,指引数据传输路径的设备,从一个网络到另一个网络。我把它类比为,QQ群聊的更换其他群聊进行聊天。

集线器(Hub)、交换机(Switch)是在内网中进行的,路由器(Router)可以在外网中进行。

结合一下他们各自在网络中的功能,路由器专门管理入网,交换机负责配送,路由就是找一条最好的路径,交换机负责开门。

打个比方,你有一个友人,她住在xx派xx峰xx洞府xx号。现在,你想要去找她,

1)你事先记载了所有的朋友地址到小笔记本上(建立路由表);

2)你拿出了你记载了所有朋友地址的小笔记本,找到友人的地址(查询路由表),并确定一条能够到达她位置的最佳途径(路由选择);

3)你来到了xx派,看到门派前面有门卫把守(网关),原来友人的门派使用了门派内部局域网,从外网来的人必须拿到门派门卫的通行证才能进入;

4)终于你拿着通行证,进入了门派内,你找到了门派的管事长老(交换机),他有门派内所有洞府的位置图(MAC)。

5)你要到了位置图,来到了xx山问到了xx洞府,再找到了xx洞府问到了xx号...经过了N次询问(N跳),终于找到了友人。

笔者经验有限,如果有错误的地方,欢迎各位指出。

### 集线器交换机路由器的区别及功能 #### 集线器的功能与特点 集线器是一种基本的网络设备,仅具备简单的转发功能。其工作原理是在接收到数据信号后,会无差别地向所有端口广播该信号,而不考虑目标地址。因此,在同一冲突域内的所有设备都会接收到来自任何其他设备的数据帧,这可能导致带宽浪费以及潜在的安全风险。由于缺乏智能化处理能力,集线器被认为是被动式的硬件装置,并不运行专门的操作系统软件[^1]。 #### 交换机的工作机制及其分类 相比之下,交换机会更加智能一些。它能够识别并记录下连接到各个端口上的MAC地址信息,从而实现精确的目的地寻址传输服务。当一个数据包到达时,第二层(即数据链路层)交换机会检查目的MAC地址并将之定向发送给对应的接口;而第三层交换除了具有上述特性外还能执行IP路由选择操作,类似于小型化的内部网关协议路由器。不过总体而言,无论是哪种类型的交换机所提供的功能性都要逊色于真正的路由器产品[^2]。 #### 路由器的独特之处 作为高级别的联网组件之一,路由器不仅限于局域网内通信管理,还可以跨越多个不同子网甚至广域范围来进行高效的信息传递任务。通过解析更高层次——也就是网络层中的逻辑地址结构来决定最佳路径规划方案,进而完成跨网段间报文的有效分发作业。此外值得注意的是,现代路由器通常配备有丰富的配置选项和支持多种安全策略实施手段,这些都是普通意义上的Hub所不具备的能力特征。 ```python # Python伪代码展示三种设备的主要区别 class Hub: def __init__(self): self.port_count = None def broadcast(self, data_signal): # 将接收到的数据信号无差别的传送给所有端口 pass class Switch(Layer=2): mac_table = {} @staticmethod def forward_based_on_mac(data_frame): destination_address = get_destination_from_data_frame(data_frame) if destination_address in Switch.mac_table.values(): send_to_specific_port(destination_address) class Router(NetworkLayer=True): routing_table = [] @classmethod def route_packet(cls, ip_packet): target_network = extract_target_network(ip_packet) for entry in cls.routing_table: if matches_route(entry, target_network): next_hop = determine_next_hop(entry) transmit_to(next_hop) ```
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