中继器

中继器、集线器、网桥、交换机和路由器之间的区别

1．中继器（repeater）

中继器是位于第1层(OSI参考模型的物理层）的网络设备.当数据离开源在网络上传送

时，它是转换为能够沿着网络介质传输的电脉冲或光脉冲的-—这些脉冲称为信号

（signal）.当信号离开发送工作站时，信号是规划的，而且很容易辨认出来.但是，当信

号沿着网络介质进行传送时,随着经过的线缆越来越长，信号就会变得越来越弱，越来

越差。中继器的目的是在比特级别对网络信号进行再生和重定时，从而使得它们能够在

网络上传输更长的距离。

2．集线器（hub)

集线器的目的是对网络信号进行再生和重定时.它的特性与中继器很相似（被称为多端口

中继器multiportrepeater）。HUB是网络中各个设备的通用连接点,它通常用于连接LAN

的分段。HUB含有多个端口。每一个分组到达某个端口时，都会被复制到其他所有端

口,以便所有的LAN分段都能看见所有的分组。集线器并不认识信号、地址或数据中任

何信息模式。

中继器与集线器的区别在于连接设备的线缆的数量。一个中继器通常只有两个端口，而

一个集线器通常有4至20个或更多的端口。

以下是集线器最为重要的特性:

·放大信号

·在整个网络传播信号

·无需过滤

·无需路径判定或交换

·用作网络会集点

3．网桥

网桥是第2层的设备，它设计用来创建两个或多个LAN分段。其中，每一个分段都是

一个独立的冲突域。网桥设计用来产生更大可用宽带。它的目的是过滤LAN的通信流，

使得本地的通信流保留在本地，而让那些定向到LAN其他部分（分段）的通信流转发

到那里去。每一台网络设备在NIC（网络接口卡）中都有一个惟一的MAC(介质访问控

制）地址。网桥会记录它每一边的MAC地址，然后基于这张MAC地址表作出转发决

策.

以下是网桥的一些重要特性：

·网桥比集线器更为智能。它只运行在第2层,就是说,它能分析传入的帧，并且能基于寻

址信息进行转发或丢弃它们.

·网桥在两个或多个LAN分段之间收集和转发分组。

·网桥创建更多的冲突域，使得多台设备能同时无冲突地发送。

·网桥维持MAC地址表，称为网桥表。

4．第2层交换机

第2层交换机，也称为LAN交换机或工作组交换机,通常替代共享式集线器而与现存的

线缆基础设施一起工作，以保证交换机安装后现存网络的中断达到最小。

像网桥一样，交换机也连接LAN的分段.它利用一张MAC地址表来决定帧需要转发到

哪个分段,从而减少通信量。但交换机的处理速度比网桥要高得多。

交换机是数据链路层的设备，它像网桥一样把多个物理上的LAN分段互连成单个更大

的网络.与网桥相似，交换机也是基于MAC地址对通信帧进行转发和泛洪。由于交换是

在硬件中执行的，所以交换机的交换速度要比网桥中用软件执行的交换快速得多。把每

一个交换端口都当作一个微型网桥，则每一个交换端口就充当一个独立的网桥，从而为

每一台主机提供介质的全部带宽。这种方法就叫做微分段。

微分段(Microgmentation）允许创建私有的或专用的分段—-一台主机一个分段。每一

台主机都可以立即获得全部带宽，而不必跟其他主机竞争可用的带宽。在全双工交换机

中，由于只有一台设备连到一个交换机的端口,所以不会发生冲突.

然而跟网桥一样，交换机也是把广播消息转发到交换机上的所有分段。因此,交换机环境

中的所有分段被认为是处于同一广播域。

5．路由器(Router）

路由器是一类网络互连设备,它基于第3层地址在网络间传递数据分组.路由器能作出决

定为网络上的数据分组选择最佳传递路径，因为路由器根据网络地址转发数据.换句话

说，与交换机或网桥不同,路由器知道应向哪里发送数据.

路由器的目的是检查每一个进来的分组(第3层数据），为它们选择穿过网络的最佳路径,

然后将它们交换到适当的出口。在大型网络中，路由器是最重要的通信调节设备。实际

上,路由器可以使任何种类的计算机与世界上任何地方的其他计算机进行通信.

1、中继器是物理层上的网络互连设备,它的作用是重新生成信号（即对原信号进

行放大和整形）。中继器(Repeater）又称重发器，是一种最为简单但也是用得

最多的互连设备。中继器仅适用于以太网，可将两段或两段以上以太网互连起来.

中继器只对电缆上传输的数据信号再生放大，再重发到其它电缆段上.对链路层

以上的协议来说,用中继器互连起来的若干段电缆与单根电缆并无区别(除了中

断器本身会引起一定的时间延迟外)。

2、集线器在OSI的7层模型中处于物理层，其实质是一个中继器。主要功

能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正因为集线器只是

一个信号放大和中转的设备，所以它不具备交换功能，但是由于集线器价格便宜、

组网灵活，所以经常使用它.集线器使用于星型网络布线，如果一个工作站出现

问题，不会影响整个网络的正常运行。

3、网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，

可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地

址进行转发）。

4、数据交换机(Switch）也叫交换式集线器,是一种工作在OSI第二层（数

据链路层,参见“广域网”定义)上的、基于MAC(网卡的介质访问控制地址）识

别、能完成封装转发数据包功能的网络设备.它通过对信息进行重新生成，并经

过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用。交换机不懂得IP

地址，但它可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧

的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目

的地址.

5、是什么把网络相互连接起来？是路由器。路由器是互联网络的枢纽、"

交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成

为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主

力军。

所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活

动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点.通常，人

们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是

完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的

第二层（数据链路层)，而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由

和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息,所以两者实现各自功能的

方式是不同的。

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◎中继器：只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以它就只能接收和转发数据流。

◎hub：集线器只是一个多端口的中继器。它有一个端口与主干网相连，并有多个端口连

接一组工作站。简单地将数据帧发往所有端口。在通信量大的情况下容易引起“广播风暴”。

工作在物理层，不具备任何智能功能，只做简单的Flood转发，使用CSMA/CD机制防止冲

突

◎网桥：网桥这种设备看上去有点像中继器。它具有单个的输入端口和输出端口.它与中

继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据.检查帧中的MAC地址，用来判断该发网

哪个网段。

◎交换机：就是一个多口的网桥,或者说网桥是一个只有两口的交换机

◎路由器:是一种多端口设备,它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域

网，也可以采用不同的协议。Router的每一个端口都有唯一的物理地址和逻辑地址。Bridge

和Switch的端口具有物理地址，但没有逻辑地址。

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1网卡－－网卡工作在数据链路层,任何物理网络中的任意一台设备,包括网卡、网桥、路

由器、交换机、hub都有一个全球唯一的MAC地址。MAC地址的长度为48位，用12个

16进制数表示，MAC地址由两部分构成，前24位为iEEE统一分配的厂家编号，后24位

为厂家分配的设备号。

2集线器(HUB）－－hub工作在物理层,hub的作用是接收信号、放大再生信号、并广播

信号

3以太网交换机－－以太网交换机工作在数据链路层，系统的总带宽是各个交换机端口

的带宽之和

4中继器－－中继器工作在物理层

5网桥－－－网桥工作在数据链路层，网桥互联两个独立的局域网，在局域网之间存储

转发数据帧

6路由器－－路由器工作在第三层

7网关－－－网关工作在应用层

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1、HUB是大家常说的集线器，它应用于使用星型拓扑结构的网络中，连接多个计算机或

网络设备。

集线器又分成：1。能动式2.被动式3.混合式。

（1）动能式：对所连接的网络介质上的信号有再生和放大的作用,可使所连接的介质长度

达到最大有效长度,需要有电源才能工作，目前多数ＨＵＢ为此类型.

（2）被动式只充当连接器，其不需要电源就可以工作，市场上已经不多见。

（3）混合式:可以连接多种类型线缆，如同轴和双绞线。

2、网桥这种设备看上去有点像中继器。它具有单个的输入端口和输出端口。它与中继器

的不同之处就在于它能够解析它收发的数据.网桥属于OSI模型的数据链路层；数据链路

层能够进行流控制、纠错处理以及地址分配.网桥能够解析它所接受的帧，并能指导如何把

数据传送到目的地。特别是它能够读取目标地址信息(MAC），并决定是否向网络的其他段

转发（重发）数据包，而且，如果数据包的目标地址与源地址位于同一段,就可以把它过滤

掉。当节点通过网桥传输数据时，网桥就会根据已知的MAC地址和它们在网络中的位置

建立过滤数据库（也就是人们熟知的转发表)。网桥利用过滤数据库来决定是转发数据包还

是把它过滤掉.

3、路由器是一种多端口设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广

域网，也可以采用不同的协议。路由器属于OSI模型的第三层。第2章曾经讲过,网络层

指导从一个网段到另一个网段的数据传输,也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。

过去，由于过多的注意第三层或更高层的数据，如协议或逻辑地址，路由器曾经比交换机和

网桥的速度慢。因此，不像网桥和第二层交换机，路由器是依赖于协议的.在它们使用某种

协议转发数据前，它们必须要被设计或配置成能识别该协议。

传统的独立式局域网路由器正慢慢地被支持路由功能的第三层交换机所替代。但路由器

这个概念还是非常重要的。本节的剩余部分讲述的都是关于第三层交换机的应用。独立式路

由器仍然是使用广域网技术连接远程用户的一种选择。

4、交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网

络设备.交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者

和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。

〈BR>SWITCH是交换机,它的前身是网桥。交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来

完成过滤、学习和转发过程的任务。SWITCH速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标

地址在何处，发送数据到所有的端口。而SWITCH中有一张路由表，如果知道目标地址在

何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口.这样过滤可以帮助降

低整个网络的数据传输量,提高效率。但然交换机的功能还不止如此，它可以把网络拆解成

网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障,这样就可以减少每个网络分支的数据

信息流量而使每个网络更有效，提高整个网络效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趋势。

5、简单地说,三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。它解决了局域网中网段

划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造

成的网络瓶颈问题.

什么是三层交换

三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术)是相对于传统交换概念而提出的。众所周

知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三

层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就

是：二层交换技术＋三层转发技术。三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，

网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面,解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶

颈问题。

三层交换原理

一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机,但它是二者

的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。

其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A

在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网

内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发.若两个站点不在同一子网内，

如发送站A要与目的站B通信,发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析）封包，而

“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块.当发送站A对“缺省网关”的IP

地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC

地址,则向发送站A回复B的MAC地址.否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个

ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址,三层交换模块保存此

地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中.从

这以后,当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换.由于仅仅在路

由过程中才需要三层处理,绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快,

接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。

三层交换机种类

三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。1）纯硬件的三层

技术相对来说技术复杂,成本高，但是速度快，性能好,带负载能力强。其原理是，采用ASIC

芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新.当数据由端口接口芯片接收进来以后,首先

在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发，否则将数据送

至三层引擎。在三层引擎中,ASIC芯片查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比

对，然后发送ARP数据包到目的主机,得到该主机的MAC地址,将MAC地址发到二层芯片，

由二层芯片转发该数据包。

基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢,不适合作为主干。其原理是，采用CPU

用软件的方式查找路由表。当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查

找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发否则将数据送至CPU。CPU查找相

应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机得到该主

机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。因为低价CPU处

理速度较慢，因此这种三层交换机处理速度较慢.