常见的网络设备:集线器 hub、网桥、交换机 switch、路由器 router、网关 gateway

    • Repeater 中继器
    • Hub 集线器
    • bridge 网桥
    • switch 交换机
    • router 路由器
    • gateway 网关
    • 网卡

参考资料:
do-you-know-the-differences-between-hubs-switches-and-routers
network-devices-hub-repeater-bridge-switch-router-gateways
博客文章

Repeater 中继器

中继器在物理层运行, 2 端口设备。放大信号,从而延长信号在同一网络上传输的长度。

Hub 集线器

集线器在物理层运行,基本上是一个多端口中继器。集线器连接来自不同分支的多条电线,例如连接星形拓扑中的不同节点。集线器不能过滤数据,因此数据包将发送到所有连接的设备(广播)。集线器都有碰撞检测功能,每次只允许一个设备发送广播信号,效率低。
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bridge 网桥

网桥在数据链路层运行,2 端口设备。跟集线器相比,网桥可以通过读取源和目的地的 MAC 地址来过滤内容,从而隔离网络。

网桥为每个端口维护了一张 MAC 地址表,表中包含所有连接到这个端口的设备的 MAC 地址。

下图中,LAN1 这个局域网中的主机发送数据后,LAN1 中的集线器会向所有连接到这个集线器的设备广播这个数据,包括网桥。当网桥的左侧端口收到数据后:

  • 提取数据中的目的地的 MAC 地址
    • 如果这个地址在左侧端口的 MAC 地址表中,则丢弃数据
    • 如果这个地址在右侧端口的 MAC 地址表中,则将数据转发到右侧的集线器,由其广播给所有主机
  • 提取数据中的源 MAC 地址
    • 如果左侧端口的 MAC 地址表中包含这个 MAC 地址,则忽略。否则,将这个地址写入左侧端口的 MAC 地址表中。

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网桥刚开机时,每个端口的 MAC 地址表都是空的,这时收到数据时会转发到另一个端口,同时把数据中的 MAC 地址记录到收到数据的端口对于的 MAC 地址表。工作一段时候后,两个端口的 MAC 地址表就会建立完成。当再有数据从 LAN1 发送给网桥时,网桥会先看看数据包的目的 MAC 地址是属于 LAN1 还是 LAN2,从而决定数据是否转发。同时再检查数据的源 MAC 地址,如果在 LAN1 的地址表中不存在这条记录,则写入。

网桥将一个局域网分成两个,可以减少碰撞。

switch 交换机

交换机在数据链路层运行,是一个多端口网桥。

交换机中维护一张 Port-MAC 映射表,记录每个端口上的主机的 MAC 地址。

跟集线器相比,交换机记录每个端口上主机的 MAC 地址,每次转发数据时都只会发送到指定的端口,而不是广播到所有主机,效率高。

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router 路由器

路由器在网络层运行,类似交换机,但是根据 IP 地址发送数据包。家庭路由器通常将局域网和广域网连接在一起。路由器中有一个动态更新的路由表,以此作为决策依据。

现在的路由器通常集成了多个功能,包括有 4 个端口的集线器、NAT(Network Address Translator 网络地址转换)、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol 动态主机配置协议)、DNS(Domain Name Service 域名服务)代理服务器和硬件防火墙。

路由器有一个 WAN 端口,可以连接到电信或联通的网络。通过路由器内部的集线器可以方便的创建 LAN。借助 DHCP 和 NAT,这个 LAN 中的所有设备都可以使用唯一的 IP 地址访问网络。

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gateway 网关

网关是将两个网络连接在一起的通道,可以在不同的网络协议下工作。网关也称为协议转换器,可以在任何网络层运行。网关通常比交换机或路由器更复杂。

路由器可以在相同网络间移动数据,相当于特殊的网关(IP 网关)。

网卡

网卡在数据链路层工作,是连接计算机和传输介质的接口,实现与传输介质的物理连接和电信号匹配,同时还负责帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

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