集線器、路由器、交換機交換技術

集線器

集線器（HUB）是局域網LAN中重要的部件之一，它是網絡連線的連接點。其基本的工作原理是使用廣播技術，也就是HUB從任一個端口收到一個信息包后，它都將此信息包廣播發(fā)送到其它的所有端口，而HUB并不記憶該信息包是由哪一個MAC地址掛在哪一個端口。接在HUB端口上的網卡NIC根據該信息包所要求執(zhí)行的功能執(zhí)行相應動作，這是由網絡層之上控制的。上面所說的廣播技術是指HUB將該信息包發(fā)以廣播發(fā)送的形式發(fā)送到其它所有端口，并不是將該包改變?yōu)閺V播數據包。

集線器的工作原理很類似于現(xiàn)實中投遞員的工作，投遞員只是根據信封上的地址傳遞信件，并不理會信的內容以及收信人是否回信，也不管是否收信人由于某種原因而沒有回信，而導致發(fā)信人著急。不同的就是投遞員在找不到該地址時會將信退回，而 HUB不管退信，僅僅負責轉發(fā)而已。

路由器

路由器是在OSI七層網絡模型中的第三層--網絡層操作的。它的工作原理是，在網絡中收到任何一個數據包（包括廣播包在內），都將該數據包第二層（數據鏈路層）的信息去掉（稱為“拆包”），并查看第三層信息（IP地址）。然后，再根據路由表來確定數據包的路由，然后檢查安全訪問表；如果能夠通過，則進行第二層信息的封裝（又稱為“打包”），最后才將該數據包轉發(fā)。此時，如果在路由表中不能查到對應MAC地址的網絡地址，則路由器將向源地址的站點返回一個信息，然后將這個數據包丟棄。

如果從路由器的工作原理來看，路由器的作用與交換機、網橋非常相似。但是與工作在網絡物理層，從物理上劃分網段的交換機不同，路由器則是使用專門的軟件協(xié)議從邏輯上對整個網絡進行劃分。例如，一臺支持IP協(xié)議的路由器可以把網絡劃分成多個子網段，只有指向特殊IP地址的網絡流量才被允許通過路由器。路由器對每一個接收到的數據包，都會重新計算其校驗值，最后寫入新的物理地址。因此，在網絡中使用路由器來轉發(fā)和過濾數據的速度往往要比只查看數據包物理地址的交換機慢一些。但是，對于那些網絡結構較復雜的網絡，采用路由器來連接網絡卻可以提高網絡的整體效率。路由器的另外一個明顯的優(yōu)勢就是可以自動過濾網絡廣播，但是從總體上說，在網絡中添加路由器的安裝過程要比即插即用的交換機復雜許多。

交換機

交換機能夠檢查每一個收到的數據包，并且對該數據包進行相應的動作處理。在交換機內保存著每一個網段上所有節(jié)點的物理地址，它只允許必要的網絡流量通過交換機。例如，當交換機接收到一個數據包之后，它需要根據自身以保存的網絡地址表來檢驗數據包內所包含的發(fā)送方地址和接收方地址。如果接收方地址位于發(fā)送方地址網段，那么該數據包將會被交換機丟棄，不會通過交換機傳送到其它的網段；如果接收方地址與發(fā)送方地址是屬于兩個不同的網段內，那么該數據包就會被交換機轉發(fā)到目標網段。這樣，我們就可以通過交換機的過濾和轉發(fā)功能，來避免網絡廣播風暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)。

在實際網絡構件的過程中，是選擇使用交換機還是選擇其它的網絡部件，主要還是要根據不同部件在網絡中的不同作用來決定。在網絡中交換機主要具有兩方面的重要作用。第一，交換機可以將原有的網絡劃分成多個子網絡，能夠做到擴展網絡有效傳輸距離，并支持更多的網絡節(jié)點。第二，使用交換機來劃分網絡還可以有效隔離網絡流量，減少網絡中的沖突，緩解網絡擁擠情況。但是，在使用交換機進行處理數據包的時候，不可避免的會帶來處理延遲時間，所以如果在不必要的情況下盲目使用交換機就可能會在實際上降低整個網絡的性能。