集线器,路由器,交换机,网关,网桥的区别和功能原理

路由器：连接不同IP 子网的设备，负责寻径和转发，工作在OSI 的网络层。

网桥： 连接不同子网，使其透明通信，工作在数据链路层，解析数据帧。缺点是无法避免“广播风暴”。

网关（gateway）：工作在应用层，不同子网间的翻译器，对收到的信息进行重新打包。

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集线器： 
集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。 

路由器: 
路由器顾名思义就是进行路由的设备。而路由是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。路由器通过路由决定数据的转发，转发策略称为路由选择（routing），这也是路由器名称的由来（router，转发者）。 

网桥： 
1、网桥（Bridge）也称桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。

2、网桥的功能：1）网桥对所接收的信息帧只作少量的包装，而不作任何修改。 
               2）网桥可以采用另外一种协议来转发信息。 
               3）网桥有足够大的缓冲空间，以满足高峰期的要求。 
               4）网桥必须具有寻址和路径选择的能力。四、路由器1、路由器是网络层上的连接，即不同网络

                  与网络之间的连接。 
2、路径的选择就是路由器的主要任务。路径选择包括两种基本的活动：一是最佳路径的判定；二是网间信息包的传送。

路由器与网桥的差别：

1)路由器在网络层提供连接服务，用路由器连接的网络可以使用在数据链路层和物理层完全不同的协议。路由器的服务通常要由端用户设备明确地请求，它处理的仅仅是由其它端用户设备要求寻址的报文。 
2)路由器与网桥的另一个重要差别是，路由器了解整个网络，维持互连网络的拓扑，了解网络的状态，因而可使用最有效的路径发送包。 

网关：1、网关（协议转换器）是互连网络中操作在OSI网络层之上的具有协议转换功能设施，所以称为设施，是因为网关不一定是一台设备，有可能在一台主机中实现网关功能。 
网关用于以下几种场合的异构网络互连： 
1).异构型局域网，如互联专用交换网PBX与遵循IEEE802标准的局域网。 
2).局域网与广域网的互联。 
3).广域网与广域网的互联。 
4).局域网与主机的互联（当主机的操作系统与网络操作系统不兼容时，可以通过网关连接）。

3、网关的分类

1)协议网关：协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。 
2)应用网关：应用网关是在使用不同数据格式间翻译数据的系统。 
3)安全网关：安全网关是各种技术的融合，具有重要且独特的保护作用，其范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤。

补充：

集线器 没有存储转发功能 ，是物理层设备 ， 
交换机有存储转发功能 链路层设备，还有三层交换机 具有路由功能 
路由器连接不同网段 或不同介质的网络 比如 以太网和光纤网，拨号网。一台电脑 装几块网卡也可以配置成路由器 WIN2000就可以 。 
网关就是一个局域网的出口 通常网关地址就是配置在路由器上的那个地址 ， 
网桥是一种特殊的用法，可以分隔大型的网络 好像是用来隔离广播什么的

计 算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际 意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的 计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网、互连网。 
　　将网络互相连接起来要使用一些中间设备（或中间系统），ＩＳＯ的术语称之为中继（relay）系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统： 

　　1.物理层（即常说的第一层、层Ｌ1）中继系统，即转发器（repeater）。 

　　2.数据链路层（即第二层，层Ｌ2），即网桥或桥接器（bridge）。 

　　3.网络层（第三层，层Ｌ3）中继系统，即路由器（router）。 

　　4.网桥和路由器的混合物桥路器（brouter）兼有网桥和路由器的功能。 

　　5.在网络层以上的中继系统，即网关（gateway）. 

　　当中继系统是转发器时，一般不称之为网络互联，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。高层网关由于比较复杂，目前使用得较少。因此一般讨论网络互连时都是指用交换机和路由器进行互联的网络。本文主要阐述交换机和路由器及其区别。

二、交换机和路由器 

　 　“交换”是今天网络里出现频率最高的一个词，从桥接到路由到ＡＴＭ直至电话系统，无论何种场合都可将其套用，搞不清到底什么才是真正的交换。其实交换一 词最早出现于电话系统，特指实现两个不同电话机之间话音信号的交换，完成该工作的设备就是电话交换机。所以从本意上来讲，交换只是一种技术概念，即完成信 号由设备入口到出口的转发。因此，只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。由此可见，“交换”是一个涵义广泛的词语，当它被用来描述数据网络第 二层的设备时，实际指的是一个桥接设备；而当它被用来描述数据网络第三层的设备时，又指的是一个路由设备。 　　我们经常说到的以太网交换机实际是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设备，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通 路。 

　　由此可见，交换机内部核心处应该有一个交换矩阵，为任意两端口间的通信提供通路，或是一个快速交换总线，以使由任意端口接收的 数据帧从其他端口送出。在实际设备中，交换矩阵的功能往往由专门的芯片（ＡＳＩＣ）完成。另外，以太网交换机在设计思想上有一个重要的假设，即交换核心的 速度非常之快，以致通常的大流量数据不会使其产生拥塞，换句话说，交换的能力相对于所传信息量而无穷大（与此相反，ＡＴＭ交换机在设计上的思路是，认为交 换的能力相对所传信息量而言有限）。 　　虽然以太网第二层交换机是基于多端口网桥发展而来，但毕竟交换有其更丰富的特性，使之不但是获得更多带宽的最好途径，而且还使网络更易管理。  

而路由器是ＯＳＩ协议模型的网络层中的分组交换设备（或网络层中继设备），路由器的基本功能是把数据（ＩＰ报文）传送到正确的网络，包括： 

　　1.ＩＰ数据报的转发，包括数据报的寻径和传送； 

　　2.子网隔离，抑制广播风暴； 

　　3.维护路由表，并与其他路由器交换路由信息，这是ＩＰ报文转发的基础。 

　　4.ＩＰ数据报的差错处理及简单的拥塞控制； 

　　5.实现对ＩＰ数据报的过滤和记帐。 

　　对于不同地规模的网络，路由器的作用的侧重点有所不同。 

　　在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。 

　 　在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位－－园区网，同时负责下层网络之间的数据转发。 　　在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网（ＬＡＮ），其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局 域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中，处个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转 发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。 

三、第二层交换机和路由器的区别 

　　传统交换机从网桥发展 而来，属于ＯＳＩ第二层即数据链路层设备。它根据ＭＡＣ地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于ＯＳＩ第三层即网络层 设备，它根据ＩＰ地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中ＭＡＣ地址，直接根据ＭＡＣ地址产生选择转发端 口算法简单，便于ＡＳＩＣ实现，因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。 　　1.回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路，必须启动生成树算法，阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由 协议没有这个问题，路由器之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。 　　2.负载集中：交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一 点，ＯＳＰＦ路由协议算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。 

　　3.广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器继续进行广播。 

　 　4.子网划分：交换机只能识别ＭＡＣ地址。ＭＡＣ地址是物理地址，而且采用平坦的地址结构，因此不能根据ＭＡＣ地址来划分子网。而路由器识别ＩＰ地 址，ＩＰ地址由网络管理员分配，是逻辑地址且ＩＰ地址具有层次结构，被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网，路由器的主要功能就是用于连接 不同的网络。 　　5.保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源ＭＡＣ地址、目的ＭＡＣ地址和其他帧中内容对帧实施过滤，但路由器根据报文的源ＩＰ地址、目的ＩＰ地址、 ＴＣＰ端口地址等内容对报文实施过滤，更加直观方便。 

　　6.介质相关：交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换，但 这种转换过程比较复杂，不适合ＡＳＩＣ实现，势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连，而不会用来在物 理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同，它主要用于不同网络之间互连，因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。 路由器在功能上虽然占据了优势，但价格昂贵，报文转发速度低。 　　近几年，交换机为提高性能做了许多改进，其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。 

　 　划分子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网，广播报文不能经过路由器广播出去，连接在路由器不同接口的子网属于不 同子网，子网范围由路由器物理划分。对交换机而言，每一个端口对应一个网段，由于子网由若干网段构成，通过对交换机端口的组合，可以逻辑划分子网。广播报 文只能在子网内广播，不能扩散到别的子网内，通过合理划分逻辑子网，达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合，没有物理上的相关性，因此称 为虚拟子网，或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题，且虚拟网内网段与其物理位置无关，即相邻网段可以属于不同虚拟网，而相隔甚远 的两个网段可能属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信，增强了对网络内数据的访问控制。 　　交换机和路由器是性能和功能的矛盾体，交换机交换速度快，但控制功能弱，路由器控制性能强，但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换，既 有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能。 

四、第三层交换机和路由器的区别 

　　在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备，第三层交换机具有以下特征：

   　　1.转发基于第三层地址的业务流； 

　　2.完全交换功能； 

　　3.可以完成特殊服务，如报文过滤或认证； 

　　4.执行或不执行路由处理。 

　　第三层交换机与传统路由器相比有如下优点： 

　 　1.子网间传输带宽可任意分配：传统路由器每个接口连接一个子网，子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同，它可以把多个 端口定义成一个虚拟网，把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口，该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间传输 带宽没有限制。 　　2.合理配置信息资源：由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别，子网设置单独服务器的意义不大，通过在全局网中设置服务器群不仅节省 费用，更可以合理配置信息资源。 

　　3.降低成本：通常的网络设计用交换机构成子网，用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设计，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信，为此节省了价格昂贵的路由器。 

　　4.交换机之间连接灵活：作为交换机，它们之间不允许存在回路，作为路由器，又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口，但进行路由选择时，依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。

   五、结论 

　 　综上所述，交换机一般用于ＬＡＮ－ＷＡＮ的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于ＷＡＮ－ＷＡＮ之间 的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采 用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能， 因此得以广播应用。

再补充

1、HUB工作在1层，只起信号再生功能。 

2、网桥、交换机工作在2层，靠物理地址工作，解决CSMA/CD的冲突问题，网桥基于软件，现在用的不多，只有个概念，交换机是基于硬件的网桥（ASIC）。 

3、路由器工作在3层，靠逻辑地址工作，提供逻辑寻址，解决广播问题。 

4、网关是3层及3层以上的概念，是个笼统的概念，比如路由器、防火墙等都可以叫做网关，他是某一网络的出口的意思。