集線器、路由器、交換機(jī)交換技術(shù)

集線器

集線器（HUB）是局域網(wǎng)LAN中重要的部件之一，它是網(wǎng)絡(luò)連線的連接點(diǎn)。其基本的工作原理是使用廣播技術(shù)，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(wǎng)卡NIC根據(jù)該信息包所要求執(zhí)行的功能執(zhí)行相應(yīng)動作，這是由網(wǎng)絡(luò)層之上控制的。上面所說的廣播技術(shù)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(shù)據(jù)包。

集線器的工作原理很類似于現(xiàn)實(shí)中投遞員的工作，投遞員只是根據(jù)信封上的地址傳遞信件，并不理會信的內(nèi)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(dǎo)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(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)而已。

路由器

路由器是在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層--網(wǎng)絡(luò)層操作的。它的工作原理是，在網(wǎng)絡(luò)中收到任何一個數(shù)據(jù)包（包括廣播包在內(nèi)），都將該數(shù)據(jù)包第二層（數(shù)據(jù)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(jù)路由表來確定數(shù)據(jù)包的路由，然后檢查安全訪問表；如果能夠通過，則進(jìn)行第二層信息的封裝（又稱為“打包”），最后才將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。此時，如果在路由表中不能查到對應(yīng)MAC地址的網(wǎng)絡(luò)地址，則路由器將向源地址的站點(diǎn)返回一個信息，然后將這個數(shù)據(jù)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(jī)、網(wǎng)橋非常相似。但是與工作在網(wǎng)絡(luò)物理層，從物理上劃分網(wǎng)段的交換機(jī)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(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分。例如，一臺支持IP協(xié)議的路由器可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)段，只有指向特殊IP地址的網(wǎng)絡(luò)流量才被允許通過路由器。路由器對每一個接收到的數(shù)據(jù)包，都會重新計(jì)算其校驗(yàn)值，最后寫入新的物理地址。因此，在網(wǎng)絡(luò)中使用路由器來轉(zhuǎn)發(fā)和過濾數(shù)據(jù)的速度往往要比只查看數(shù)據(jù)包物理地址的交換機(jī)慢一些。但是，對于那些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，采用路由器來連接網(wǎng)絡(luò)卻可以提高網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)廣播，但是從總體上說，在網(wǎng)絡(luò)中添加路由器的安裝過程要比即插即用的交換機(jī)復(fù)雜許多。

交換機(jī)

交換機(jī)能夠檢查每一個收到的數(shù)據(jù)包，并且對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的動作處理。在交換機(jī)內(nèi)保存著每一個網(wǎng)段上所有節(jié)點(diǎn)的物理地址，它只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。例如，當(dāng)交換機(jī)接收到一個數(shù)據(jù)包之后，它需要根據(jù)自身以保存的網(wǎng)絡(luò)地址表來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)包內(nèi)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(wǎng)段，那么該數(shù)據(jù)包將會被交換機(jī)丟棄，不會通過交換機(jī)傳送到其它的網(wǎng)段；如果接收方地址與發(fā)送方地址是屬于兩個不同的網(wǎng)段內(nèi)，那么該數(shù)據(jù)包就會被交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)段。這樣，我們就可以通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)功能，來避免網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)。

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件的過程中，是選擇使用交換機(jī)還是選擇其它的網(wǎng)絡(luò)部件，主要還是要根據(jù)不同部件在網(wǎng)絡(luò)中的不同作用來決定。在網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)主要具有兩方面的重要作用。第一，交換機(jī)可以將原有的網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)絡(luò)，能夠做到擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)有效傳輸距離，并支持更多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。第二，使用交換機(jī)來劃分網(wǎng)絡(luò)還可以有效隔離網(wǎng)絡(luò)流量，減少網(wǎng)絡(luò)中的沖突，緩解網(wǎng)絡(luò)擁擠情況。但是，在使用交換機(jī)進(jìn)行處理數(shù)據(jù)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(jī)就可能會在實(shí)際上降低整個網(wǎng)絡(luò)的性能。