中继器（转发器）、集线器、网桥、交换机、路由器及网关介绍及区别

做为一名标准的智能设备软件开发人员，计算机网络中相关的网络设备中继器、集线器、网桥、交换机及路由器是必须掌握的概念，本文将简要介绍一下，并对网关概念作详细介绍。网络

1.中继器 学习

信号在传输过程当中会不断衰减，为了避免让信号衰减对通讯产生影响，产生了中继器：仅作放大信号用，把信号传导偏远的地方计算机网络

2.集线器router

        试想，若是每一个设备只有一个对外接口，那么意味着只能创建一对点好点的通讯。为了可以让通讯“一对多”，须要将信号复制广播，因而，产生了集线器：把一个端口的信息重复广播到其它7个端口上（假设是8口HUB）。因此HUB也能够叫作multiport repeater。广播会产生冲突，HUB都有碰撞检测功能，有碰撞基本上就是避让，一我的说完了，另外一我的再说，因此效率低。blog

集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把全部节点集中在以它为中心的节点上。它工做于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质同样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（一种检测协议）介质访问控制机制.接口

2.1集线器原理ip

基本上不具备相似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能力。它也不具有交换机所具备的MAC地址表，因此它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的全部节点。路由

3.网桥开发

    如今，咱们有了集线器，可是这带来一个问题，多个集线器链接在一块儿，可是因为是广播通讯，互相冲突，因此咱们如今须要一种设备，可以有效隔离子网。让广播通讯仅仅在于一个局部：网桥。class

    网桥也是数据链路层设备，把一个局域网一分为2，中间用网桥链接，这样A发给BCD的数据就不会再广播到EFGH了。

3.1网桥的工做原理

    上图是用一个网桥链接的两个网络，网桥的A端口链接A子网，B端口链接B子网，为何网桥知道哪些数据包该转发，哪些包不应转发呢？那是由于它有两个表A和B，当有数据包进入端口A时，网桥从数据包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。

    一开始的时候，表A和表B都是空的，没有一条记录，这时，网桥会把数据包转发给B网络，而且在表A中增长一条MAC地址(把源MAC地址记录表中)，说明这个MAC地址的机器是A子网的，同理，当B子网发送数据包到B端口时，网桥也会记录源MAC地址到B表。

    当网桥工做一段时候后，表A基本上记录了A子网全部的机器的MAC地址，表B同理，当再有一个数据包从A子网发送给网桥时，网桥会先看看数据包的目的MAC地址是属于A子网仍是B子网的，若是从A表中找到对应则，抛弃该包（由于该包在HUB中已经被转发），若是不是，则转发给B子网，而后检查源MAC地址，是否在表中已经存在，若是不存在，在表A中增长一条记录。

    噢，或许你如今会问了，为何须要两张表呢，一张表不行么？？嗯～刚才把表一分为二是为了便于理解，实际上，真正的网桥里面存的应该是一张表(固然有可能为了提速，或者其余缘由，它也可能把信息存为多张表，这个得看它怎么实现了～)，若是是一张信息表，表里记录的应该是：MAC-PortNum，因此它是具备学习功能的。

    网桥至关于二层交换机它能够在Layer2“桥接”两个网段。它比HUB强一些的是，它分离了两个网段，不会把一个网段内部的packet广播到另外一个网段。所以，两个网段之间不会产生没必要要的信号冲突碰撞。举例：AB在桥东，CD在桥西，AB对话时，CD也能够对话。AC对话时，BD大体要避让。

4.交换机

4.1交换机的产生：

    注意到，网桥只有两个端口。随着网络设备的发展，逐渐产生了多个端口的“网桥”，可是因为网桥是数据链路层的广播通讯，A和G通讯的时候，B和F就无法通讯——一个桥上多个通讯将产生冲突。为了可以实现多对多的通讯，因而产生了交换机。

    在交换机中，A和B通讯的同时，C和D也能够通讯——由于它们分别占用不一样的端口。这样，交换机渐渐替代了HUB，成为组建局域网的重要设备。

4.2交换机的原理

    交换机工做于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每一个端口成功链接时，经过ARP协议学习它的MAC地址，保存成一张ARP表。在从此的通信中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是全部的端口。所以，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。

    也就是说，交换机也有一张表，记录的是port-mac。

4.3交换机的分类：

    按照传输数据包的层次，交换机能够分为1、二.....七层交换机。

5.路由器

    咱们知道，交换机工做在数据链路层次。若是如今A节点向未知节点B通讯，若是A和B之间经过N（很大）个交换机才链接在一块儿，那么只用交换机来实现，那么A将数据包发送以后，在到达全部其余端口，若是其余端口不能识别，那么都将进行转发，这样，最终也能够到达B，可是势必产生不少的冗余数据通讯。因而，咱们有了路由器。

5.1路由器的原理

    路由器工做在网络层，能够根据IP来选择对应的端口，固然，这里选择的依据就是路由表。

6.网关:IP网关=路由器

6.1产生背景与定义

         Gateway就是一扇大门（gate），门里门外是两个不一样的网路，有不一样的网路协议。

        而从gateway的定义，咱们能够推论，路由器能够看做一种gateway的特例，门里门外是相同的两个网路（都讲IP这个语言协议）。因此说gateway比router复杂得多。

 gateway大概要支持信号转换，协议转换，阻抗匹配，波特率转换，故障隔离等功能来实现系统间的互操做性。它还可能须要在两个系统间创建相互可接受的管理程序。

       在现代网络术语中，网关（gateway）与路由器（router）的定义不一样。网关（gateway）能在不一样协议间移动数据，而路由器（router）是在不一样网络间移动数据，至关于传统所说的IP网关（IP gateway）。

       网关顾名思义就是链接两个网络的设备，对于语音网关来讲，他能够链接PSTN网络和以太网，这就至关于VOIP，把不一样电话中的模拟信号经过网关而转换成数字信号，并且加入协议再去传输。在到了接收端的时候再经过网关还原成模拟的电话信号，最后才能在电话机上听到。

       对于以太网中的网关只能转发三层以上数据包，这一点和路由是同样的。而不一样的是网关中并无路由表，他只能按照预先设定的不一样网段来进行转发。网关最重要的一点就是端口映射，子网内用户在外网看来只是外网的IP地址对应着不一样的端口，这样看来就会保护子网内的用户。