中繼器、集線器、交換機、網橋和路由器分別對應于哪一層？

■ 王錚

中繼器、集線器、交換機、網橋
和路由器分別對應于哪一層？

■ 王錚

一、中繼器中繼器（Repeater）工作于OSI的第一層（物理層），中繼器是最簡單的網絡互聯設備，連接同一個網絡的兩個或多個網段，主要完成物理層的功能，負責在2個網絡節點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此從而增加信號傳輸的距離，延長網絡的長度和覆蓋區域，支持遠距離的通信。一般來說，中繼器兩端的網絡部分是網段，而不是子網。中繼器只將任何電纜段上的數據發送到另一段電纜上，并不管數據中是否有錯誤數據或不適于網段的數據。大家最常接觸的是網絡中繼器，在通訊上還有微波中繼器、激光中繼器、紅外中繼器等等，機理類似，觸類旁通。

二、集線器集線器也稱HUB，工作在OSI七層結構的第一層物理層，屬于共享型設備，接收數據廣播發出，在局域網內一般都是星型連接拓撲結構，所有的工作站都連接到集線器上。由于集線器的帶寬共享特性導致網絡利用效率極低，一般在大中型的網絡中不會使用到集線器。現在的集線器基本都是全雙工模式，市面上常見的集線器傳輸速率普遍都為100Mbps。集線器就是將網線集中到一起的機器，也就是多臺主機和設備的連接器。集線器的主要功能是對接收到的信號進行同步整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，是中繼器的一種形式，區別在于集線器能夠提供多端口服務，也稱為多口中繼器。集線器在OSI/RM中的物理層。集線器的基本功能是信息分發，它把一個端口接收的所有信號向所有端口分發出去。一些集線器在分發之前將弱信號重新生成，一些集線器整理信號的時序以提供所有端口間的同步數據通信。

集線器實際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數量的RJ45接口，通過這些接口，集線器便能為相應數量的電腦完成“中繼”功能（將已經衰減得不完整的信號經過整理，重新產生出完整的信號再繼續傳送）。由于它在網絡中處于一種“中心”位置，因此集線器也叫做“HUB”。

集線器的工作原理很簡單，比如有一個具備8個端口的集線器，共連接了8臺電腦。集線器處于網絡的“中心”，通過集線器對信號進行轉發，8臺電腦之間可以互連互通。具體通信過程是這樣的：假如計算機1要將一條信息發送給計算機8，當計算機1的網卡將信息通過雙絞線送到集線器上時，集線器并不會直接將信息送給計算機8，它會將信息進行“廣播”——將信息同時發送給8個端口，當8個端口上的計算機接收到這條廣播信息時，會對信息進行檢查，如果發現該信息是發給自己的，則接收，否則不予理睬。由于該信息是計算機1發給計算機8的，因此最終計算機8會接收該信息，而其它7臺電腦看完信息后，會因為信息不是自己的而不接收該信息。

三、交換機交換機顧名思義以交換為主要功能，工作在OSI第二層（數據鏈路層），根據MAC地址進行數據轉發。交換機的每一個端口都屬于一個沖突域，而集線器所有端口屬于一個沖突域。交換機通過分析Ethernet包的包頭信息（其中包含了源MAC地址、目標MAC地址、信息長度等），取得目標MAC地址后，查找交換機中存儲的地址對照表（MAC地址對應的端口），確認具有此MAC地址的網卡連接在哪個端口上，然后將信包送到對應端口，有效的抑制IP廣播風暴。并且信息包處于并行狀態，效率較高。交換機的轉發延遲非常小，主要的得益于其硬件設計機理非常高效，為了支持各端口的最大數據傳輸速率，交換機內部轉發信包的背板帶寬都必須遠大于端口帶寬，具有強大的整體吞吐率，才能為每臺工作站提供更高的帶寬和更高的網絡利用率，可以滿足大型網絡環境大量數據并行處理的要求。

四、網橋網橋和交換機一樣都是工作在OSI模型的第二層（數據鏈路層），可以看成是一個二層路由器（真正的路由器是工作在網絡層，根據IP地址進行信包轉發）。網橋可有效的將兩個局域網（LAN）連起來，根據MAC地址（物理地址）來轉發幀，使本地通信限制在本網段內，并轉發相應的信號至另一網段，網橋通常用于聯接數量不多的、同一類型的網段。網橋的基本特征1.網橋在數據鏈路層上實現局域網互連；2.網橋能夠互連兩個采用不同數據鏈路層協議、不同傳輸介質與不同傳輸速率的局域網絡；3.網橋以接收、存儲、地址過濾與轉發的方式實現互連的網絡之間的通信；4.網橋需要互連的網絡在數據鏈路層以上采用相同的協議5.網橋可以分隔兩個網絡之間的通信量，有利于改善互連網絡的性能與安全性。

五、路由器路由器跟集線器和交換機不同，是工作在OSI的第三層（網絡層），根據IP進行尋址轉發數據包。路由器是一種可以連接多個網絡或網段的網絡設備，能將不同網絡或網段之間（比如局域網——大網）的數據信息進行轉換，并為信包傳輸分配最合適的路徑，使它們之間能夠進行數據傳輸，從而構成一個更大的網絡。路由器之所以在互連網絡中處于關鍵地位，是因為它處于網絡層，一方面能夠跨越不同的物理網絡類型（DDN、FDDI、以太網等等），另一方面在邏輯上將整個互連網絡分割成邏輯上獨立的網絡單位，使網絡具有一定的邏輯結構。路由器的主要工作是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數據有效地傳送到目的站點。路由器的基本功能是，把數據（IP報文）傳送到正確的網絡，則包括：1、IP數據報的轉發，包括數據報的尋徑和傳送；2、子網隔離，抑制廣播風暴；3、維護路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP報文轉發的基礎；4、IP數據報的差錯處理及簡單的擁塞控制；5、實現對IP數據報的過濾和記帳。

總結如下：第一層：中繼器、集線器第二層：交換機、網橋第三層：路由器注意：集線器有時候根據其功能的不同也可歸納為第二層。