【字节面试题】你真的分得清路由器、交换机、集线器处于网络哪一层？

网络体系结构如图：

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正确答案是：在五层协议的体系结构中路由器处于网络层、交换机处于数据链路层、集线器处于物理层
当我答出这个答案后，面试官还不满意，质疑道：你确定吗？这个答案一定正确吗？你是怎么判断他们处于那一层的？

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当时我瞬间心虚，因为当时我也是记忆的，还不算很理解。这是我才明白面试官想要的是什么～，他想要的是思考过程，然后一顿讲解，才放过我。
前方高能，开始飙车：

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先来看一下路由器、交换机、集线器的专业术语定义：
路由器：（Router）是连接因特网中各局域网、广域网的设备。在路由器中记录着路由表，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。 交换机：（Switch）是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，把传输的信息送到符合要求的相应路由上。 集线器：（Hub）是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。
解题开始：
先来看一张图：

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网络层又叫IP层，上图正是IP协议的头部结构，头部结构有本题解题关键字段：源地址和目的地址

路由器： 我们大家都知道路由器是从一个路由传递到下一个路由，直到目标地址找到为止。那么路由器与路由器之间的传递我们是需要知道目标IP才能确定下一个路由，所以我们需要解开IP协议头部，取得目标IP。所以就可以认为路由器是处于IP层即网络层。
再来看一张图

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数据链路层传递的数据格式是帧（以太网帧）, 帧与帧之间的传递，只要知道对方的MAC地址就可以顺利传递给对方

交换机：是一种用于电（光）信号转发的网络设备，交换机的唯一标识是MAC地址，那么两个交换机之前传递就必须知道对方的MAC地址，否则无法通信，那么就必须解开以太网帧的数据包从而获取目的MAC地址.所以就可以认为交换机是处于数据链路层

集线器：集线器之间传递的是光纤，传递方把电信号转化为光信号，接受方把光信号转化为电信号，再往上传递，这不正是物理层做的事情么！所以显而易见集线器处于物理层

总结一下：

判断一样东西处于网络的那一层，一个通用的方法就是看它需要用到那一层的协议，需要解开那一层的协议才能够完成通信。比如路由器需要解开IP协议获取源IP地址和目标IP地址，交换机需要解开以太网帧，获取源MAC地址和目标MAC地址

看完上面的讲解还无法理解他们处在网络体系哪一层的来打我！！！

趣味时刻（网上看到一个有趣的段子）：

关于router、switch、hub的小故事

下面给大家讲一个小故事，就当图个乐！（转自思科，感觉挺好玩儿，并非本人原创，尊重原创） 令狐冲十四岁那年进入华山，那年岳灵珊八岁，岳不群白天给两人指点剑法，晚上令狐冲给小师妹讲故事哄她入睡。后来，岳不群陆续收了劳德诺，陆大有等徒弟，又忙于修炼紫霞神功，就没有时间指点徒弟。于是他做了一个hub，从此华山派实现教育电子化，岳不群在网上同时给每个徒弟授课，这种方法很快在五岳剑派内部推广。为了在五岳剑派之间互连，嵩山派掌门左冷禅研制出router，使得五岳剑派之间可以互联互通。 令狐冲晚上就通过网络给小师妹讲故事。 很快，岳灵珊已经十六岁，变成了一个亭亭玉立的小姑娘了。令狐冲发现自己的目光总是不由自主的在小师妹身上停留，每次和小师妹在一起的时候，总能听到自己强烈的心跳声，经过了一段时间的茶饭不思后，终于有一天晚上，令狐冲在网上给小师妹发了一首情意绵绵的诗：你是风儿我是沙，你是蜜蜂我是花，你是梳子我是头发，你是牙膏我是牙刷。   第二天，华山派开例会，令狐冲怀着忐率不按的心情来到了会议室，发现小师妹红着脸躲在师父后面，而其它的师弟都在偷偷朝自己笑，开完会，一个调皮的师弟就过来叫牙刷师兄，赶紧蒙面逃走。问陆大有，才知道是劳德诺用一个叫netxray的工具把自己在网上的大作全抓了出来。令狐冲悔恨万分，于是，闭门研究rfc，成功的研制出switch。它能够识别设备mac地址，这样，令狐冲发送给小师妹的数据只有她一个人能够收到。令狐冲晚上可以在网上放心的给小师妹讲故事，偶尔手痒还能敲几句平时心里想又说不出口的话来过瘾，然后，红着脸想象小师妹看到后的表情