什么是集線器

       集線器，英文名又稱Hub，在OSI模型中屬于數(shù)據(jù)鏈路層。價格便宜是它最大的優(yōu)勢，但由于集線器屬于共享型設(shè)備，導(dǎo)致了在繁重的網(wǎng)絡(luò)中，效率變得十分低下，所以我們在中、大型的網(wǎng)絡(luò)中看不到集線器的身影。如今的集線器普遍采用全雙工模式，市場上常見的集線器傳輸速率普遍都為100Mbps。

       接下來我們了解一下集線器的幾個概念：

       共享型

       集線器最大的特點就是采用共享型模式，就是指在有一個端口在向另一個端口發(fā)送數(shù)據(jù)時，其他端口就處于“等待”狀態(tài)。為什么會“等待”呢?舉個例子來說，其實在單位時間內(nèi)A向B發(fā)送數(shù)據(jù)包時，A是發(fā)送給B、C、D三個端口的(該現(xiàn)象即緊接下文介紹的IP廣播)，但是只有B接收，其他的端口在第一單位時間判斷不是自己需要的數(shù)據(jù)后將不會再去接收A發(fā)送來的數(shù)據(jù)。直到A再次發(fā)送IP廣播，在A再次發(fā)送IP廣播之前的單位時間內(nèi)，C、D是閑置的，或者C、D之間可以傳輸數(shù)據(jù)。我們可以理解為集線器內(nèi)部只有一條通道(即公共通道)，然后在公共通道下方就連接著所有端口。

       IP廣播

       所謂IP廣播(也稱：群發(fā))，是指集線器在發(fā)送數(shù)據(jù)給下層設(shè)備時，不分原數(shù)據(jù)來自何處，將所得數(shù)據(jù)發(fā)給每一個端口，如果其中有端口需要來源的數(shù)據(jù)，就會處于接收狀態(tài)，而不需要的端口就處于拒絕狀態(tài)。舉個例子來說：在網(wǎng)內(nèi)時，當(dāng)客戶端A發(fā)送數(shù)據(jù)包給客戶端B時，集線器便將來自A的數(shù)據(jù)包群發(fā)給每一個端口，此時B就處于接收狀態(tài)，其它端口則處于拒絕狀態(tài);在網(wǎng)外也如此，當(dāng)客戶端A發(fā)送某個域名時，通過集線器，然后經(jīng)過DNS域名解析把IP地址發(fā)回給集線器。此時，集線器便群發(fā)給所有接入的端口，需要此地址的機器便處于接收狀態(tài)(客戶端A處于接收狀態(tài))，不需要則處于拒絕狀態(tài)。

       單位時間

       這應(yīng)該是最簡單的一個名詞了，也可以理解為Hub的工作頻率，比如工作頻率為33MHz的Hub，那么在單位時間內(nèi)Hub能做什么事呢?上面在解釋共享型的時候已經(jīng)舉了個例子，但是有一點在這需要解釋的是，比如我們有的時候會看到A在向B發(fā)送數(shù)據(jù)的“同時”，C也在向D傳送數(shù)據(jù)，這看起來似乎有點矛盾，也確實是這樣，那為什么會看起來2者同時在進行呢?因為A在第一個單位時間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)給B的時候，由于廣播的原因，B、C、D在第一個單位時間內(nèi)會同時接受廣播，但是C，D會從第2個單位時間開始拒絕接收A發(fā)來的數(shù)據(jù)，因為C和D已經(jīng)判斷出這些數(shù)據(jù)不是他們需要的數(shù)據(jù)。而且在第2個單位時間的時候C也發(fā)送一個數(shù)據(jù)廣播，A，B，D都接受，但是只有D會接收這些數(shù)據(jù)。這些操作只用2到3個單位時間，但是我們卻很難察覺到，感覺上就是在同時“進行”一樣。

       什么是交換機

       交換機是一種基于MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。

       局域網(wǎng)交換機的定義

       以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和令牌環(huán)網(wǎng)常被稱為傳統(tǒng)局域網(wǎng)，它們都是共享介質(zhì)、共享帶寬的共享式局域網(wǎng)。為了提高帶寬，往往采用路由器進行網(wǎng)絡(luò)分割，將一個網(wǎng)絡(luò)分為多個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段有不同的子網(wǎng)地址，不同的廣播域，以減少網(wǎng)絡(luò)上的沖突，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬。微化網(wǎng)段已不能適應(yīng)局域網(wǎng)擴展和新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對高帶寬的需求，有人說“傳統(tǒng)局域網(wǎng)已走到盡頭”。

       近幾年突起的交換式局域網(wǎng)技術(shù)，能夠解決共享式局域網(wǎng)所帶來的網(wǎng)絡(luò)效率低、不能提供足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)不易擴展等一系列問題。它從根本上改變了共享式局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，解決了帶寬瓶頸問題。目前已有交換以太網(wǎng)、交換令牌環(huán)、交換FDDI和ATM等交換局域網(wǎng)，其中交換以太網(wǎng)應(yīng)用最為廣泛。交換局域網(wǎng)已成為當(dāng)今局域網(wǎng)技術(shù)的主流。

      交換機提供了橋接能力以及在現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)上增加帶寬的功能。用于L A N上的交換機與網(wǎng)橋相似，因為它們都運作在數(shù)據(jù)鏈路層(第2層)的M A C子層上，都檢驗著所有進入的網(wǎng)絡(luò)流量的設(shè)備地址。與網(wǎng)橋還有一點相似，交換機保持一張有關(guān)地址的信息表，并用該信息來決定如何過濾并轉(zhuǎn)發(fā)L A N流量。

       與網(wǎng)橋不同，交換機采用交換技術(shù)來增加數(shù)據(jù)的輸入輸出總和和安裝介質(zhì)的帶寬。一般交換機轉(zhuǎn)發(fā)延遲很小，能經(jīng)濟地將網(wǎng)絡(luò)分成小的沖突網(wǎng)域，為每個工作站提供更高的帶寬。

       什么是路由器

       路由器(Router)是工作在OSI第三層(網(wǎng)絡(luò)層)上、具有連接不同類型網(wǎng)絡(luò)的能力并能夠選擇數(shù)據(jù)傳送路徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。路由器有三個特征：工作在網(wǎng)絡(luò)層上、能夠連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)、能夠選擇數(shù)據(jù)傳的路徑。

       1、路由器工作在第三層上,路由器是第三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這樣說大家可能都不理解，就先說一下集線器和交換機吧。

       集線器工作在第一層(即物理層)，它沒有智能處理能力，對它來說，數(shù)據(jù)只是電流而已，當(dāng)一個端口的電流傳到集線器中時，它只是簡單地將電流傳送到其他端口，至于其他端口連接的計算機接收不接收這些數(shù)據(jù)，它就不管了。交換機工作在第二層(即數(shù)據(jù)鏈路層)，它要比集線器智能一些，對它來說，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)就是MAC地址的集合，它能分辨出幀中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意兩個端口間建立聯(lián)系，但是交換機并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。路由器工作在第三層(即網(wǎng)絡(luò)層)，它比交換機還要“聰明”一些，它能理解數(shù)據(jù)中的IP地址，如果它接收到一個數(shù)據(jù)包，就檢查其中的IP地址，如果目標(biāo)地址是本地網(wǎng)絡(luò)的就不理會，如果是其他網(wǎng)絡(luò)的，就將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出本地網(wǎng)絡(luò)。

       2、路由器能連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，我們常見的集線器和交換機一般都是用于連接以太網(wǎng)的，但是如果將兩種網(wǎng)絡(luò)類型連接起來，比如以太網(wǎng)與ATM網(wǎng)，集線器和交換機就派不上用場了。路由器能夠連接不同類型的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如以太網(wǎng)、ATM網(wǎng)、FDDI網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。不同類型的網(wǎng)絡(luò)，其傳送的數(shù)據(jù)單元——幀(Frame)的格式和大小是不同的，就像公路運輸是汽車為單位裝載貨物，而鐵路運輸是以車皮為單位裝載貨物一樣，從汽車運輸改為鐵路運輸，必須把貨物從汽車上放到火車車皮上，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)也是如此，數(shù)據(jù)從一種類型的網(wǎng)絡(luò)傳輸至另一種類型的網(wǎng)絡(luò)，必須進行幀格式轉(zhuǎn)換。路由器就有這種能力，而交換機和集線器就沒有。實際上，我們所說的“互聯(lián)網(wǎng)”，就是由各種路由器連接起來的，因為互聯(lián)網(wǎng)上存在各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)，集線器和交換機根本不能勝任這個任務(wù)，所以必須由路由器來擔(dān)當(dāng)這個角色。

       3、路由器具有路徑選擇能力，在互聯(lián)網(wǎng)中，從一個節(jié)點到另一個節(jié)點，可能有許多路徑，路由器可以選擇通暢快捷的近路，會大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，這是集線器和二層交換機所根本不具備的性能。

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