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一、路由器（Router）

路由器是工作在OSI第三层-网络层上、具有连接不同类型网络的能力并能够选择数据传送路径的网络设备。因此它的三个特征是：工作在网络层上、能够连接不同类型的网络、能够选择数据传送路径

1、路由器工作在第三层上,路由器是第三层网络设备，这样说大家可能都不理解，就先说一下集线器和交换机吧。集线器工作在第一层(即物理层)，它没有智能处理能力，对它来说，数据只是电流而已，当一个端口的电流传到集线器中时，它只是简单地将电流传送到其他端口，至于其他端口连接的计算机接收不接收这些数据，它就不管了。交换机工作在第二层(即数据链路层)，它要比集线器智能一些，对它来说，网络上的数据就是MAC地址的集合，它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意两个端口间建立联系，但是交换机并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。路由器工作在第三层(即网络层)，它比交换机还要“聪明”一些，它能理解数据中的IP地址，如果它接收到一个数据包，就检查其中的IP地址，如果目标地址是本地网络的就不理会，如果是其他网络的，就将数据包转发出本地网络。

2、路由器能连接不同类型的网络，我们常见的集线器和交换机一般都是用于连接以太网的，但是如果将两种网络类型连接起来，比如以太网与ATM网，集线器和交换机就派不上用场了。路由器能够连接不同类型的局域网和广域网，如以太网、ATM网、FDDI网、令牌环网等。不同类型的网络，其传送的数据单元——帧(Frame)的格式和大小是不同的，就像公路运输是汽车为单位装载货物，而铁路运输是以车皮为单位装载货物一样，从汽车运输改为铁路运输，必须把货物从汽车上放到火车车皮上，网络中的数据也是如此，数据从一种类型的网络传输至另一种类型的网络，必须进行帧格式转换。路由器就有这种能力，而交换机和集线器就没有。实际上，我们所说的“互联网”，就是由各种路由器连接起来的，因为互联网上存在各种不同类型的网络，集线器和交换机根本不能胜任这个任务，所以必须由路由器来担当这个角色。

3、路由器具有路径选择能力，在互联网中，从一个节点到另一个节点，可能有许多路径，路由器可以选择通畅快捷的近路，会大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，这是集线器和二层交换机所根本不具备的性能。

二、交换机（Switch）

交换机是一种基于MAC(网卡的硬件地址)识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

局域网交换机的定义

以太网、快速以太网、FDDI和令牌环网常被称为传统局域网，它们都是共享介质、共享带宽的共享式局域网。为了提高带宽，往往采用路由器进行网络分割，将一个网络分为多个网段，每个网段有不同的子网地址，不同的广播域，以减少网络上的冲突，提高网络带宽。微化网段已不能适应局域网扩展和新的网络应用对高带宽的需求，有人说“传统局域网已走到尽头”。

近几年突起的交换式局域网技术，能够解决共享式局域网所带来的网络效率低、不能提供足够的网络带宽和网络不易扩展等一系列问题。它从根本上改变了共享式局域网的结构，解决了带宽瓶颈问题。目前已有交换以太网、交换令牌环、交换FDDI和ATM等交换局域网，其中交换以太网应用最为广泛。交换局域网已成为当今局域网技术的主流。

交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。用于L A N上的交换机与网桥相似，因为它们都运作在数据链路层(第2层)的M A C子层上，都检验着所有进入的网络流量的设备地址。与网桥还有一点相似，交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤并转发L A N流量。

与网桥不同，交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质的带宽。一般交换机转发延迟很小，能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。

三、集线器（Hub）

集线器，英文名又称Hub，在OSI模型中属于数据链路层。价格便宜是它最大的优势，但由于集线器属于共享型设备，导致了在繁重的网络中，效率变得十分低下，所以我们在中、大型的网络中看不到集线器的身影。如今的集线器普遍采用全双工模式，市场上常见的集线器传输速率普遍都为100Mbps。接下来我们了解一下集线器的几个概念：

共享型

集线器最大的特点就是采用共享型模式，就是指在有一个端口在向另一个端口发送数据时，其他端口就处于“等待”状态。为什么会“等待”呢?举个例子来说，其实在单位时间内A向B发送数据包时，A是发送给B、C、D三个端口的(该现象即紧接下文介绍的IP广播)，但是只有B接收，其他的端口在第一单位时间判断不是自己需要的数据后将不会再去接收A发送来的数据。直到A再次发送IP广播，在A再次发送IP广播之前的单位时间内，C、D是闲置的，或者C、D之间可以传输数据。我们可以理解为集线器内部只有一条通道(即公共通道)，然后在公共通道下方就连接着所有端口。

IP广播

所谓IP广播(也称：群发)，是指集线器在发送数据给下层设备时，不分原数据来自何处，将所得数据发给每一个端口，如果其中有端口需要来源的数据，就会处于接收状态，而不需要的端口就处于拒绝状态。举个例子来说：在网内时，当客户端A发送数据包给客户端B时，集线器便将来自A的数据包群发给每一个端口，此时B就处于接收状态，其它端口则处于拒绝状态;在网外也如此，当客户端A发送域名“https://www.toutiao.com/”时，通过集线器，然后经过DNS域名解析把IP地址(202.108.36.172)发回给集线器。此时，集线器便群发给所有接入的端口，需要此地址的机器便处于接收状态(客户端A处于接收状态)，不需要则处于拒绝状态。

单位时间

这应该是最简单的一个名词了，也可以理解为Hub的工作频率，比如工作频率为33MHz的Hub，那么在单位时间内Hub能做什么事呢?上面在解释共享型的时候已经举了个例子，但是有一点在这需要解释的是，比如我们有的时候会看到A在向B发送数据的“同时”，C也在向D传送数据，这看起来似乎有点矛盾，也确实是这样，那为什么会看起来2者同时在进行呢?因为A在第一个单位时间内发送数据给B的时候，由于广播的原因，B、C、D在第一个单位时间内会同时接受广播，但是C，D会从第2个单位时间开始拒绝接收A发来的数据，因为C和D已经判断出这些数据不是他们需要的数据。而且在第2个单位时间的时候C也发送一个数据广播，A，B，D都接受，但是只有D会接收这些数据。这些操作只用2到3个单位时间，但是我们却很难察觉到，感觉上就是在同时“进行”一样。

四、路由器（Router）与交换机（Switch）的区别

• 路由器可以给你的局域网自动分配IP，像一个交通警察，指挥着你的电脑往哪走；交换机是用来分配网络数据的

• 路由器在网络层，它根据IP地址寻址，路由器可以处理TCP/IP协议，交换机不可以；交换机在中继层，它根据MAC地址寻址

• 路由器可以把一个IP分配给很多个主机使用，这些主机对外只表现出一个IP；交换机可以把很多主机连起来，这些主机对外各有各的IP

• 路由器可以提供防火墙，交换机不提供该功能。集线器和交换机都是做端口扩展的，就是扩大局域网的接入点，也就是让局域网能连进来更多的电脑；路由器用来做网络连接，也就是连接不同的网络

• 路由器相当于邮局，把信投递到收件人地址，它的任务就完成。但是信邮到你们宿舍楼，而这个地址不是你一个人专享的，所以楼管王大爷（交换机）还需要把信给到你手里，他不关心收件人地址，只看收件人姓名，然后打电话叫你来取。没有邮局，就不能向世界各地的朋友发信。但是楼管王大爷的存在，可以使你与同宿舍楼的朋友书信来往。邮局系统构成的就是广域网，而宿舍楼就是局域网，构建局域网不需要路由器。

五、交换机和集线器的区别

• 集线器是许多个端口的转发器，工作位于物理层，是1层设备；而交换机采用的是MAC转发，工作位于数据链路层，是2层设备

• 集线器的端口是共享网络带宽，端口接入越多，网络速度越慢，它的网速会被其他端口所占用；而交换机是每个端口独享网络带宽，例如我们平时使用的百兆交换机，它能保障每个端口都有百兆的网络带宽

• 集线器连接的所有设备都是评分带宽，因为集线器上只有一根通信线路，因此带宽平分。当其中一台设备发数据时，其他设备都只能接收不能发送；而交换机连接的设备不会互相影响，每个端口都可以独享带宽

• 集线器所有的端口都位于一个冲突域也位于一个广播域中；而交换机每一个端口都是一个冲突域，所有的端口都位于一个广播域中

• 集线器的工作原理是广播原理，无论从哪个端口接收的信号包，都将以广播的形式发送给其他端口，这样比较容易出现问题，特别是网络范围较大时，网络性能将会受到影响；而交换机是根据MAC地址进行交换，能够明确MAC地址的网卡在哪个端口上，然后只会将信号包发送到对应的端口之上，这样不容易出现大规模的网络性能故障

• 交换机的自行效率比较低，一次只能发出一个信号包，

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