交换机 集线器 路由器 三个的区别是什么?
首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)
作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。
这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于
连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径 ,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于
交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。
路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。
总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:
(1)工作层次不同
最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型
的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),
可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(2)数据转发所依据的对象不同
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来
确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络
地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址
则通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致
通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上
交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务
路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。
路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,
然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。
相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,
又有路由器良好的控制功能,因此得以广泛应用。
目前个人比较多宽带接入方式就是ADSL,因此笔者就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL猫大多具有
路由功能(很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了,因为电信安装时大多是不启用路由功能的,启用DHCP,打开ADSL的路由功能),
如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了,如果电脑比较多你只需要再购买一个密技一: 当你需要快速隐藏工具栏和多个浮动面板时,逐一点击面板上的关闭按钮,接下来使用时又要打开,十分不方便。其实你可以同时按键盘上的“Shift”和“ Tab”键,这样浮动面板会立即隐藏起来,从屏幕上消失,再同时按下两键,面板又会显现;如果只按下“Tab”键,则工具栏连同浮动面板会一起隐藏,再按以下该键,它们会同时显现。
密技二: 在Photoshop中,有很多时候要修改设置的取值。一般情况会在取值框的又侧有一个黑三角,点击它会出现一个滑动标尺,拖动标尺就可以修改取值了,但有时不会十分精确。这时可以按键盘上的向下箭头键(每按一下表示取值加一)和向上箭头键(每按一下表示取值减一),来准确调整数值。如果按住 “Shift”键不放,那么每按一下表示取值加十或减十。
密技三: 当你正在使用画笔工具,要调整不透明度时,还要打开设置框,很麻烦。这时你可以直接按键盘上的数字键来设定。比如当你按一下“ 0”键时,则不透明度为100%。“ 1”键为10%。先按“ 4”再按“ 5”,那么不透明度则为45%,依次类推。
密技四: 当我们要复制文件中的选择对象时,要使用编辑菜单中的复制命令。复制一次你也许觉不出麻烦,但要多次复制,一次一次的点击就相不便了。这时你可以先用选择工具选定对象,而后点击移动工具,在按住“Alt”见不放。当光标变成一黑一白重叠在一起的两个箭头时,拖动鼠标到所需位置即可。若要多次复制,只要重复的放松鼠标就行了。
密技五: 我们需要多层选择时,可以先用选择工具选定文件中的区域,拉制出一个选择虚框;然后按住“Alt”键,当光标变成一个右下角带一小“-”的“+”号时(这表示减少被选择的区域或象素),在第一个框的里面拉出第二个框;而后按住“ Shift”键,当光标变成一个右下角带一小“+”的大“+”号时,再在第二个框的里面拉出第三个选择框,这样二者轮流使用,就可以进行多层选择了。其实用这种方法也可以选择不规则对象,自己去体会吧。
密技六: 当我们编辑图片文件时,有时要去掉选择对象以外的图片颜色,这时可以按键盘上的“Delete”键,选择区以外就会变成背景色或透明的,这要看你设定的背景内容是什么了。
密技七: 去掉扫描图片中的龟纹。由于印刷方面的原因,我们用扫描方式输入电脑的图片会有一些龟纹,如果在此基础上进行处理,会影响以后的效果。这时你可以先用 “Noise”滤镜中的“Despeckle”做处理,这时图片会变得稍微模糊;接着用“Sharpen”滤镜中的“Sharpen Edge”(注意设置数值要小一些)再处理一下,就大功告成了,这时即使用放大工具观察也不会出现龟纹了。
密技八: 我们使用Photoshop 一段时间后,文件夹中已经存放了大量的图片和影像文件。当你要调用一个很久不用的文件,并且忘记了它的文件名时,需逐一打开文件夹中的文件来寻找,太麻烦了。我有一简便的方法:Photoshop 的File 菜单下的Automate 中有一个Contact Sheet 命令,它可以给文件夹中的每个文件建立一个小缩图,并存放在一个图象文件中,这样方便了以后的检索和查阅,节省了你我的宝贵时间。
或多个集线器或者交换机
一、集线器(HUB),“Hub”是“中心”的意思,用于对信号整形、放大,以扩大传输距离。集线器与网卡、网线等传输介质一样,属于局域网中的基础设备,采用介质访问控制机制,收到1就转发1,收到0就转发0,不进行碰撞检测。
二、交换机(Switch),“Switch”是“开关”的意思,用于电(光)信号转发的网络设备,可以为任意两个网络节点提供独享的电信号通路。包括网络、语音、光纤交换机等,最常见的是以太网交换机。交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。交换机会将MAC地址和端口对应,形成一张MAC地址表,发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口,而不是所有的端口。因此,交换机可用于划分数据链路层广播,即冲突域;但它不能划分网络层广播,即广播域。
三、路由器(Router),是互联网络的枢纽,"交通警察",用于各局域网、广域网,它会以最佳路径,按前后顺序发送信号。
四、集线器(HUB),交换机,和路由器的主要区别。
(一)工作层次不同。
集线器(HUB)工作于OSI参考模型第一层,即“物理层”。
交换机工作在OSI参考模型的数据链路层,也就是第二层,
路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(二)数据转发所依据的对象不同。
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。
路由器利用IP地址来确定数据转发的地址。
(三)功能不同。
交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。
路由器可以分割广播域,虽然工作在三层以上的交换机也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
路由器能提供防火墙服务。路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
在主干网上,路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器,必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表,并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。
在地区网中,路由器的主要作用是网络连接和路由选择,即连接下层各个基层网络单位--园区网,同时负责下层网络之间的数据转发。
在园区网内部,路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网(LAN),其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大,局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中,处个子网在逻辑上独立,而路由器就是唯一能够分隔它们的设备,它负责子网间的报文转发和广播隔离,在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。
第二层交换机和路由器的区别
传统交换机从网桥发展而来,属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速,由于交换机只须识别帧中MAC地址,直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单,便于ASIC实现,因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。
1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。
2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点,OSPF路由协议算法不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。
3.广播控制:交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域,广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不能通过路由器继续进行广播。
4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构,因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是逻辑地址且IP地址具有层次结构,被划分成网络号和主机号,可以非常方便地用于划分子网,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。
5.保密问题:虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤,更加直观方便。
6.介质相关:交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换,但这种转换过程比较复杂,不适合ASIC实现,势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连,而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同,它主要用于不同网络之间互连,因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势,但价格昂贵,报文转发速度低。 近几年,交换机为提高性能做了许多改进,其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。
划分子网可以缩小广播域,减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网,广播报文不能经过路由器广播出去,连接在路由器不同接口的子网属于不同子网,子网范围由路由器物理划分。对交换机而言,每一个端口对应一个网段,由于子网由若干网段构成,通过对交换机端口的组合,可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播,不能扩散到别的子网内,通过合理划分逻辑子网,达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合,没有物理上的相关性,因此称为虚拟子网,或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题,且虚拟网内网段与其物理位置无关,即相邻网段可以属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信,增强了对网络内数据的访问控制。交换机和路由器是性能和功能的矛盾体,交换机交换速度快,但控制功能弱,路由器控制性能强,但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换,既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能。
第三层交换机和路由器的区别
在第三层交换技术出现之前,几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来,他们完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作,然而,现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备,第三层交换机具有以下特征:
1.转发基于第三层地址的业务流;
2.完全交换功能;
3.可以完成特殊服务,如报文过滤或认证;
4.执行或不执行路由处理。
第三层交换机与传统路由器相比有如下优点:
1.子网间传输带宽可任意分配:传统路由器每个接口连接一个子网,子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同,它可以把多个端口定义成一个虚拟网,把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口,该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机,由于端口数可任意指定,子网间传输带宽没有限制。
2.合理配置信息资源:由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别,子网设置单独服务器的意义不大,通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用,更可以合理配置信息资源。
3.降低成本:通常的网络设计用交换机构成子网,用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设计,既可以进行任意虚拟子网划分,又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信,为此节省了价格昂贵的路由器。
4.交换机之间连接灵活:作为交换机,它们之间不允许存在回路,作为路由器,又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口,但进行路由选择时,依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。
五、结论
综上所述,交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广播应用。
首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径 ,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。
总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:
(1)工作层次不同
最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(2)数据转发所依据的对象不同
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务
路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
什么是交换机?交换 switching 是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机switch就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换和交换机最早起源于电话通讯系统(PSTN),我们现在还能在老电影中看到这样的场面:首长(主叫用户)拿起话筒来一阵猛摇,局端是一排插满线头的机器,戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后,把线头插在相应的出口,为两个用户端建立起连接,直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换机,交换的过程都是自动完成。
在计算机网络系统中,交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过的HUB 集线器就是一种共享设备,HUB本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说,在这种工作方式下,同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯,如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部地址表中。
使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的隔离广播风暴,减少误包和错包的出现,避免共享冲突。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。
总之,交换机是一种基于MAC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。
交换机的应用
作为局域网的主要连接设备,以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展,以太网交换机的价格急剧下降,交换到桌面已是大势所趋。
如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器,而且你还未对网络结构做出任何调整,那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机,它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流,而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。
如果网络的利用率超过了40%,并且碰撞率大于10%,交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行,可以建立起专用的20Mbps到200Mbps连接。
不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同,在同一网络环境下添加新的交换机和增加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。充分了解和掌握网络的流量模式是能否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。因为使用交换机的目的就是尽可能的减少和过滤网络中的数据流量,所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当,几乎需要转发接收到的所有数据包的话,交换机就无法发挥其优化网络性能的作用,反而降低了数据的传输速度,增加了网络延迟。
除安装位置之外,如果在那些负载较小,信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话,同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生成新数据包等因素的影响,在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此,我们不能一概认为交换机就比HUB有优势,尤其当用户的网络并不拥挤,尚有很大的可利用空间时,使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。
交换机的三种交换方式
1.直通式(Cut Through)
直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时,检查该包的包头,获取包的目的地址,启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口,在输入与输出交叉处接通,把数据包直通到相应的端口,实现交换功能。由于不需要存储,延迟非常小、交换非常快,这是它的优点。它的缺点是,因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来,所以无法检查所传送的数据包是否有误,不能提供错误检测能力。由于没有缓存,不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通,而且容易丢包。
2.存储转发(Store & Forward)
存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来,然后进行CRC(循环冗余码校验)检查,在对错误包处理后才取出数据包的目的地址,通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此,存储转发方式在数据处理时延时大,这是它的不足,但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测,有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换,保持高速端口与低速端口间的协同工作。
3.碎片隔离(Fragment Free)
这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节,如果小于64字节,说明是假包,则丢弃该包;如果大于64字节,则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快,但比直通式慢。
交换机分类
从广义上来看,交换机分为两种:广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域,提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络,用于连接终端设备,如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的,一般来讲,企业级交换机都是机架式,部门级交换机可以是机架式(插槽数较少),也可以是固定配置式,而工作组级交换机为固定配置式(功能较为简单)。另一方面,从应用的规模来看,作为骨干交换机时,支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机,支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机,而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。
交换机功能
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有防火墙的功能。
交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。
1、从OSI体系结构来看,集线器属于OSI的第一层物理层设备,而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用,对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理,不能保证数据传输的完整性和正确性;而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形,而且可以过滤短帧、碎片等。
2、从工作方式来看,集线器是一种广播模式,也就是说集线器的某个端口工作的时候,其他所有端口都能够收听到信息,容易产生广播风暴,当网络较大时网络性能会受到很大的影响,那么用什么方法去避免这种现象呢?交换机就能够起到这种作用!当交换机工作的时候,只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口,因此交换机就能够隔离冲突域和有效的抑制广播风暴的产生。
3、从带宽来看,集线器不管有多少个端口,所有端口都是共享一条带宽,在同一时刻只能有二个端口传送数据,其他端口只能等待,同时集线器只能工作在半双工模式下;而对于交换机而言,每个端口都有一条独占的带宽,当二个端口工作时并不影响其他端口的工作,同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。
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。
早在40多年之间就已经出现了对路由技术的讨论,但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单,路由技术没有用武之地。直到最近十几年,大规模的互联网络才逐渐流行起来,为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。
路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体脉络,也可以说,路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个 Internet 研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设,以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都具有重要的意义。
在主干网上,路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器,必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表,并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。
在地区网中,路由器的主要作用是网络连接和路由选择,即连接下层各个基层网络单位--园区网,同时负责下层网络之间的数据转发。
在园区网内部,路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网(LAN),其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大,局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中,处个子网在逻辑上独立,而路由器就是唯一能够分隔它们的设备,它负责子网间的报文转发和广播隔离,在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。
第二层交换机和路由器的区别
传统交换机从网桥发展而来,属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速,由于交换机只须识别帧中MAC地址,直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单,便于ASIC实现,因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。
1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。
2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点,OSPF路由协议算法不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。
3.广播控制:交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域,广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不能通过路由器继续进行广播。
4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构,因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是逻辑地址且IP地址具有层次结构,被划分成网络号和主机号,可以非常方便地用于划分子网,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。
5.保密问题:虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤,更加直观方便。
6.介质相关:交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换,但这种转换过程比较复杂,不适合ASIC实现,势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连,而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同,它主要用于不同网络之间互连,因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势,但价格昂贵,报文转发速度低。 近几年,交换机为提高性能做了许多改进,其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。
划分子网可以缩小广播域,减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网,广播报文不能经过路由器广播出去,连接在路由器不同接口的子网属于不同子网,子网范围由路由器物理划分。对交换机而言,每一个端口对应一个网段,由于子网由若干网段构成,通过对交换机端口的组合,可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播,不能扩散到别的子网内,通过合理划分逻辑子网,达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合,没有物理上的相关性,因此称为虚拟子网,或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题,且虚拟网内网段与其物理位置无关,即相邻网段可以属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信,增强了对网络内数据的访问控制。交换机和路由器是性能和功能的矛盾体,交换机交换速度快,但控制功能弱,路由器控制性能强,但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换,既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能。
第三层交换机和路由器的区别
在第三层交换技术出现之前,几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来,他们完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作,然而,现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备,第三层交换机具有以下特征:
1.转发基于第三层地址的业务流;
2.完全交换功能;
3.可以完成特殊服务,如报文过滤或认证;
4.执行或不执行路由处理。
第三层交换机与传统路由器相比有如下优点:
1.子网间传输带宽可任意分配:传统路由器每个接口连接一个子网,子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同,它可以把多个端口定义成一个虚拟网,把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口,该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机,由于端口数可任意指定,子网间传输带宽没有限制。
2.合理配置信息资源:由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别,子网设置单独服务器的意义不大,通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用,更可以合理配置信息资源。
3.降低成本:通常的网络设计用交换机构成子网,用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设计,既可以进行任意虚拟子网划分,又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信,为此节省了价格昂贵的路由器。
4.交换机之间连接灵活:作为交换机,它们之间不允许存在回路,作为路由器,又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口,但进行路由选择时,依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。
五、结论
综上所述,交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广播应用。
首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径 ,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。
总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:
(1)工作层次不同
最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(2)数据转发所依据的对象不同
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务
路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
集线器(HUB)是对网络进行集中管理的重要工具,像树的主干一样,它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备,其实质是一个中继器,而中继器的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。在网络中,集线器主要用于共享网络的建设,是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的方案。在交换式网络中,HUB直接与交换机相联,将交换机端口的数据送到桌面。使用HUB组网灵活,它处于网络的一个星型结点,对结点相连的工作站进行集中管理,不让出问题的工作站影响到整个网络的正常运行。由于HUB在网络中的重要作用,所以对于它的选型也是非常重要的。下面,就让我们针对此做一番深入的剖析:
一. 以带宽为选择标准:
根据带宽的不同,目前市面上用于局域网(一般是指小型局域网)的HUB可分为10MB、100MB和10/100MB自适应三种。在规模较大的网络中,还使用1000MB和100/1000MB自适应两种。集线器带宽的选择,主要决定于三个因素:1、上连设备带宽:如果上联设备支持IEEE802.3U(允许跑100M),您自然可购买100M集线器,否则只有选择10M的了。2、站点数: 由于联在集线器上的所有站点均争用同一个上行总线,处于同一冲突域内,所以站点数目太多,造成冲突过于频繁。3、应用需求:由于现在10M非智能型HUB的价格已经接近于款网卡的价格,并且10M的网络对传输介质及布线的要求也不高,所以许多喜欢"DIY"的网友完全可以自己动手,组建自己的家庭局域网或办公局域网。在前些年组建的网络中,10M网络几乎成为网络的标准配置,有相当数量的10M HUB作为分散式布线中为用户提供长距离信息传输的中继,或作为小型办公室的网络核心。但这种应用在今天已不再是主流,尤其是随着100M网络的日益普及,10M网络及其设备将会越来越少。
虽然纯100M的HUB给桌面提供了100M的传输速度,但当网络升级到100M后,原来众多的10M设备将无法再使用,所以只有在近期才开始组建的网络,才会无任何顾虑地考虑100M的HUB。很多网络设备生产商正是瞄准了10M与100M之间的转换的这个时机,纷纷推出了既兼容10M的10/100M自适应HUB。10/100M自适应HUB在工作中的端口速度可根据工作站网卡的实际速度进行调整:当工作站网卡的速度为10M时,与之相连的端口的速度也将自动调整为10M;当工作站网卡的速度为100M时,对应端口的速度也将自动调整到100M。10/100M自适应HUB也叫做"双速HUB"。从技术角度来看,双速HUB有内置交换模块与无交换模块两类,前者一般作为小型局域网的主干设备,后者一般处于吕中型网络应用的边缘。在实际应用中,有些用户为减少交换机的负载,提高网络的速度,在选用与交换机相连的HUB时,也选择具有交换模块的双速HUB,因此内置交换模块的双速HUB将是从10M升级到100M时的最佳选择。
二.是否满足拓展需求:
每一个单独的HUB根据端口数目的多少一般分为8口、16口和24口几种。当一个集线器提供的端口不够时,一般有以下两种拓展用户数目的方法:
1. 堆叠:堆叠是解决单个集线器端口不足时的一种方法,但是因为堆叠在一起的多个集线器还是工作在同一环境下,所以堆叠的层数也不能太多。然而,市面上许多集线器以其堆叠层数比其他品牌的多而作为自己的买点,如果遇到这种情况,要分类对待:一方面可堆叠层数越多,一般说明集线器的稳定性越高;另一方面,可堆叠层数越多,每个用户实际可享有的带宽则越小。 2. 级联:级联是在网络中增加用户数的另一种方法,但是此项功能的使用一般是有条件的,即HUB必须提供可级联的端口,此端口上常标有"Uplink"或"MDI"字样,用此端口与其他的HUB进行级联。如果没有提供专门的端口,当要进行级联时,连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线。
三.是否支持网管功能:
根据对HUB管理方式的不同可分为Damp Hub (亚集线器)和Intelligent Hub (智能集线器)两种。Intelligent Hub (智能集线器)改进了普通HUB的缺点,增加了网络的交换功能,具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力(类似于交换机)。而Damp Hub (亚集线器)只起到简单的信号放大和再生的作用,无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式HUB一般为非智能型的,而现在流行的100MB HUB和10/100MB自适应HUB多为智能型的。非智能型的HUB不能用于对等网络,而且所组成的网络中必须要有一台服务器。但需要指出的是,尽管同样是对网管模块的管理(SNMP)提供支持,但不同厂商的模块是不同混合使用的。同时,同一厂商的不同产品的模块也是不同的。目前,提供SNMP功能的HUB其价格还是很高的,一般家庭用户不适合选用。如果您使用的环境要求不是很高的话,非智能集线器完全可以满足您的需要了。
四.以外形尺寸为依据:
集线器的选购一般是在综合布线结束,骨干设备已经定型之后。如果您的系统比较简单,没有楼宇级别的综合布线,LAN内的用户比较少,SOHO系列的Hub就比较适合您,它们一般都有8个10 BaseTX口,如D-Link DE809 8*10BaseTX,3COM 3C16700 8*10BaseT。Intel SH 10T5AU 5*BaseT。为了能够利用多年以前铺设的介质(如粗缆、细缆)有些集线器留出了BNC、AUI口,如3COM 3C16701 8*10M RJ45+1*10M BNC。如果您已完成整个智能大厦的布线,准备将网络设备置于机柜中。您需要选购几何尺寸符合机架标准的集线器,它们的外观也许不如SOHO系列的集线器美观,但它符合19"的工业规范,您可以轻松的安装在机柜中,现在该类集线器以12ports和24ports的设备为主流(3COM 3C16406 12*10BaseTX, D-Link 1824,3COM 3C16610 12*10/100BaseTX, Intel EE110 12W 12*100BaseTX,Intel EE220 12W 12*10/100BaseTX,3COM 3C16611 24*10/100BaseTX, Intel EE110 24W 24*100BaseTX, Intel EE220 24W 24*100Base TX),从以上产品读者不难发现,它们多为美国产品,台湾厂商目前还遵循8-16口规范,两者工业标准相同,兼容性上不会存在问题。读者可依据自己站点数的不同选择不同口数的集线器。
五.根据配置形式的不同来分:
根据配置形式的不同,HUB可分为独立型HUB、模块化HUB以及可堆叠式HUB三大类。
(1) 独立型HUB:
独立型HUB是最早使用的设备,它具有低价格、容易查找故障、网络管理方便等优点,在小型的局域网中广泛使用。但这类HUB的工作性能比较一般,尤其是在速度上缺乏优势。
(2) 模块化HUB:
模块化HUB一般带有机架和多个卡槽,每个卡槽中可安装一块卡,每块卡的功能相当于一个独立型的HUB,多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。现在常使用的模块化HUB一般具有4-14个插槽。模块化HUB在较大的网络中便于实施对用户的集中管理,所以在大型网络中得到了广泛应用。
(3) 可堆叠式HUB:
可堆叠式HUB是利用高速总线将单个独立型HUB"堆叠"或短距离连接的设备,其功能相当于一个模块化HUB。一般情况下,当有多个HUB堆叠时,其中存在一个可管理HUB,利用可管理HUB可对此可堆叠式HUB中的其?quot;独立型HUB"进行管理。可堆叠式HUB可非常方便地实现对网络的扩充,是新建网络时最为理想的选择。
六. 注意接口类型:
选用HUB时,还要注意信号输入口的接口类型,与双绞线连接时需要具有RJ-45接口;如果与细缆相连,需要具有BNC接口;与粗缆相连需要有AUI接口;当局域网长距离连接时,还需要具有与光纤连接的光纤接口。早期的10M HUB一般具有RJ-45,BNC和AUI三种接口。100M HUB和10/100M HUB一般只有RJ-45接口,有些还具有光纤接口。
七. 考虑品牌和价格:
像网卡一样,目前市面上的HUB基本上由美国产品和我国台湾的产品所占据。近来大陆几家公司相继推出了集线器产品。但直到目前为止,高档HUB主要还是由美国产品占据,如3COM、INTEL等,它们在设计上比较独特,一般几个甚至是每个端口配置一个处理器,当然,价格比较高。我国台湾的D-LINK和ACCTON的产品占据了中低端市场上的主要分额,而大陆的一些公司如联想、实达也分别推出了自己的产品。中低档产品一般均采用单处理器技术,其外围电路的设计思想也大同小异。各个品牌在质量上差距已经不大。相对而言,大陆产品的价格要便宜很多。
八. 结语:
关于集线器,我们就先介绍到这里了。相信通过上面的介绍,您也会选一个物美价廉的HUB了。
交换机是局域网的一种网络传输工具,集线器都是单个的网络电缆为了方便管理而做的,路由器是家庭或小型公司内部使用的一种网络传输工具
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