号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一直都是网络界的活跃分子,但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是,它们三者 不仅外观相似,而且经常待在一起,要想分清谁是谁,感觉有点难。我们一起来看看它们之间的区别和联系。
一、集线器
在认识集线器之前,必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络中,最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”,两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减,当信号衰减到一定程度时将造成信号失真,因此在保证信号质量的前提下,双绞线的最大传输距离为100米。当两台电脑之间的距离超过100米时,为了实现双机互连,人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”,它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理,重新产生出完整的信号再继续传送。
中继器就是普通集线器的前身,集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口,通过这些接口,集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置,因此集线器也叫做“Hub”。
二、交换机
交换机也叫交换式集线器,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,由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
如果把集线器比作一个邮递员,那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信,他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人,只会拿着信分发给所有的人,然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条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,当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,交换机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。
如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备,它只能起到信号放大和传输的作用,不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器,它除了拥有集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中,发送端与接受端独立工作,不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。
三、路由器
通过集线器或交换机,我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网,但是当机器的数量达到一定数目时,问题也就来了:对于用集线器构成的局域网而言,由于采用“广播”工作模式,当网络规模较大时,信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重,即使是交换机,这种情况也同样存在。其次,这种局域网不安全,也不利于管理。
为了解决这些问题,人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段,或者直接将它们划分为多个VLAN(即虚拟局域网),在一个VLAN内,一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机,其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后,可有效地抑制网络上的广播风暴,增加网络的安全性,使管理控制集中。
既然是局域网,万一分别处于不同VLAN的主机需要互相通信时该怎么办呢?这时候就得通过路由器(Router,转发者)来帮忙了。路由器可以将处于不同子网、网段、VLAN的电脑连接起来,让它们自由通信。另外,我们都知道目前的网络有很多种结构类型,且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时,也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起,以构成一个更大的局域网或一个广域网。
可见,路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络、网段或VLAN之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读”懂对方的数据,从而构成一个更大的网络。