计算机网络硬件（超详细，秒懂）

Posted 2021-09-11 老张学coding

计算机网络相关硬件

一、交换机

功能：是根据MAC地址来进行数据转发和交换

特点：

• 交换机的每一个端口所连接的网络都是独立的，也就是独享带宽；

• 交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播；

• 交换机根据MAC地址进行数据的转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备

二、路由器

路由器是一类网络互连设备，它基于OSI第3层地址在网络间传递数据分组。路由器能作出决定为

网络上的数据分组选择最佳传递路径，因为路由器根据网络地址转发数据。路由器的目的是检查每

一个进来的分组（第3层数据），为它们选择穿过网络的最佳路径，然后将它们交换到适当的出口。

在大型网络中，路由器是最重要的通信调节设备。实际上，路由器可以使任何种类的计算机与世界

上任何地方的其他计算机进行通信。

特点：

• 适用于大规模的网络；

• 为数据提供最佳的传输路径；

• 安全性高；

• 隔离不需要的通信量；

• 安装和设置复杂；

• 节省局域网的频宽；

• 价格较高。

三、路由器与交换机的区别

• 交换机工作在OSI第二层数据链路层，路由器工作第三层网络层。交换机的工作原理相对

比较简单，而路由器具有更多的智能功能，如选择最佳的线路。

• 交换机利用物理地址来确定是否转发数据；路由器是使用IP地址。由网

络管理员来分配的。

• 传统的交换机只能分割冲突域，而无法分割广播域；而路由器可以分割

广播域。

四、第三层交换机

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交

换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。它解决了局域网中网段划分之

后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

交换原理：

假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址

与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层

的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出

ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网

关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则

向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请

求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址

发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得

以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机

的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。

五、三层交换机与路由器的区别

• 主要功能不同

  三层交换机同时具备了数据交换和路由转发两种功能，但其主要功能还是数据交换；而路由器

​ 仅具有路由转发这一种主要功能 。

• 适用环境不同

  三层交换机的路由功能通常比较简单，因为它所面对的主要是简单的局域网连接。路由器主要

是用于不同类型的网络之间。它最主要的功能就是路由转发，所以路由器的路由功能通常非常强大，

不仅适用于同种协议的局域网间，更适用于不同协议的局域网与广域网间。它的优势在于选择最佳

路由、负荷分担、链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。为了与各种

类型的网络连接，路由器的接口类型非常丰富，而三层交换机则一般仅同类型的局域网接口，非常

简单。

• 性能体现不同

​ 路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别。路由器一般由基于微处理器的软件

路由引擎执行数据包交换，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。

三层交换机的性能要远优于路由器，非常适用于数据交换频繁的局域网中；而路由器虽然路由

功能非常强大，但它的数据包转发效率远低于三层交换机，更适合于数据交换不是很频繁的不同类

型网络的互联，如局域网与互联网的互联。

六、网关

网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互

连。基本功能是实现不同网络协议之间的转换。

特点：

• 将两个或多个在高层使用不同协议的网络段连接在一起的软硬件。

• 网关从一个网络收到数据包，重新打包成目的网络能接收并处理的格式。

• 理论上说，有多少种通信体系结构和应用层协议的组合，就可能有多少种网关。