网络互联设备概述
网络互联设备概述
首先看网络通信中需要解决的问题：
1. 不同网络之间的互联：以太网，令牌环，FDDI等，这些网络链路层的帧格式都不相同，所以需要专门的设备能进行相互转换使之可以互相通信；
2. 局域网中同一个子网的多台机器之间相互通信，需要有设备来使之相互连通，实现数据转发；
3. 不同子网之间通信需要有设备来完成子网之间的路由，把数据发往正确的地址；
4.私有网络访问公网需要有设备来完成数据包的正确分发，这里说的“私有网络”是指使用以下保留地址的局域网：
10.0.0.0 － 10.255.255.255
172.16.0.0 － 172.31.255.255
192.168.0.0 －192.168.255.255
172.16.0.0 － 172.31.255.255
192.168.0.0 －192.168.255.255
再看目前网络通信中常见的设备名词：中继器(RP repeater), 集线器(HUB), 交换机(Switcher), 网桥(Bridge), 网关(Gateway), 路由器(Router); 需要说明的是这些概念没有严格的界限，由于现在各种设备功能都在不断增强，成本也在下降，所以很多功能都集成到了一起，这里就各种设备最初的基本功能作简要分析辨别。
中继器(RP repeater)：很简单，工作在物理层，因为网线传输的信号会随着距离的增加而衰减，而中继器就是在中间进行信号放大，让信号可以传的更远；
集线器(HUB)：可以用来解决一个网段内局域网各台主机之间的通信；HUB也是工作在物理层的，可以认为是多端口的中继器，因为其工作在物理层，所以连接各主机的端口是没有MAC地址的；可以认为HUB只是一个网线连接的作用。假如一个HUB上连接了5台主机：192.168.0.1~192.168.0.5,现在主机A(192.168.0.1)要给主机B(192.168.0.5)发送数据，发送第一个数据包时，主机A发出ARP消息，里面包含IP地址192.168.0.5，HUB会把这个消息发送到所有端口，主机B收到该ARP消息后填入自己的MAC地址发送给主机A，此后主机A发往主机B的所有数据包的目的MAC就是主机B的MAC地址， 但是数据包经过HUB的时候HUB并不知道主机B是在哪个端口，所以HUB还是把这个数据包广播到所有的端口，当然只有主机B会将其收下。
交换机(Switcher)：工作在链路层，根据MAC地址分发消息，可以用来解决一个网段内局域网各台主机之间的通信，比HUB先进的地方体现在它里面维护了一张表，这张表记录了各台主机MAC和其所连接的端口的对应关系，还看上面HUB中的例子，假如主机B连接在交换机的第五个端口，那么经过第一个数据包的发送之后交换机就会建立一个主机B的MAC地址和端口五的一个对应关系记录，此后交换机发现目的地址是主机B的MAC的数据包就直接发往端口五，而不再广播。这里说的主要是二层交换机，后来又出现所谓的三层交换机，实际上又加入了网络层的路由功能，和路由器的功能基本类似。
网桥(Bridge)：工作在链路层，根据MAC地址分发消息，用来连接多个局域网。网桥也有交换机中相应的映射表，能够将相应MAC地址的包发到相应的端口。此外网桥的另一个作用是能够进行协议转换，可以连接两种不同架构的局域网，比如将FDDI的数据包发往以太网。
网关(Gateway)：主要用来连接多种不同架构的网络(以太网，令牌环等),同时也有路由的作用,现在来讲和路由器的概念很难分清；
路由器(Router)：工作在网络层，根据IP地址进行路由，内部维护一张路由表，决定数据包的下一跳应该发往哪里。路由表中每条记录包含Destination，Gateway和Netmask以及其他项目，Destination可以是一个网络地址也可以是一台主机地址，通常还有一个Default值；GateWay中指应该是和路由器直接相连的一台主机或者路由器的地址；路由器收到一个IP包后取出其目的IP地址，然后和路由表中每一项的Netmask做与运算看是否和该项的Destination一致，如果一直则发往该项中指定的Gateway，如果最终没有找到一致的条目则发往Destination为Default的Gateway。此外路由器的另一个功能就是实现NAT功能，也就是能把“私有网络”中的一台注意映射成一台公网上的主机，使得“私有网络”中的主机可以和公网上的其他主机一样访问公网。
综上，中继器，集线器都是工作在物理层，端口没有MAC地址，主要负责一个局域网中的数据包的转发；交换机，网桥工作在链路层，可以根据MAC地址转发消息；交换机用于局域网内部主机通信，网桥用于局域网直接的相互连接；网关，路由器工作在网络层，可以根据网络层地址进行路由，完成不同网络架构之间的互连，以及各不同子网之间的消息路由和私有网络访问公网的功能。