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集线器(HUB)篇 ：
　　　　集线器对大家来说肯定是不会陌生的了。它一般是应用于中小型的网络之中。它能够廉价将很多台计算机通过特定的传输介质连接到一起，从而达到资源共享的目的。它在网络中所起到的作用其实就是一个中继和数据广播的作用。
　　　　集线器（Hub）可以说是一种特殊的中继器。如果用它来作为网络传输介质间的中央节点，就能够克服介质单一通道的缺陷。以集线器为中心的网络所拥有的优点是：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，其他节点上的工作站仍然可以进行正常工作，这个时候网络仍然完整。换成用 “同轴线”连接多台计算机的话，如果同轴线当中任何一个T型头坏掉或者任何一段网线坏掉的话，整个网络就处于瘫痪状态了。从这里我们就可以看出集线器在网络节点连接上相对于使用单一介质连接更加灵活和方便。
　　　　好了，现在让我们来看看集线器到底是怎么工作的吧。
　　　　首先，我们假设有A机、B机、C机 3台计算机通过一台集线器连接起来。现在A机器需要将一个数据报传送到C机器，那么A机器首先发送数据报到集线器。集线器接收到了这个数据报之后，将这个数据报复制3份--为什么是3份呢？因为这个时候我们假设只有3台机器连接到集线器上，所以，集线器会复制3份数据报。然后集线器再将这些数据从这些端口一起发送出去。是的！B机器和A机器也接收到了这个数据报，但是他们的网络适配器在收到了这个包之后识别这个包不是发给它们的，它们就自动的把这个包丢弃。当然，数据报也到了C机器，C机器在收到了数据报之后，进行解包以及验证，发现了这个数据报确实是发送给它的，然后就依次一层一层的向上传递最终将传送的信息交给了用户。而这就完成了一次数据传送。
　　　　从以上的实验例子中我们就不难发现，集线器是对网络进行集中管理的最小单元，它只是一个信号放大和中转的设备，不具备自动寻址能力和交换作用。由于所有传到集线器的数据均被广播到与之相连的各个端口，因而容易形成数据阻塞和冲突碰撞，而这也是集线器的一个致命的弱点。
　　　　一般从集线器的构造和功能上，我们可以将集线器分为无源集线器（Passive Hub）、有源（Active Hub）集线器和智能集线器（Intelligent Hub）三类，而前两种又可以被合称为亚集线器（Damp Hub）。
　　　　无源集线器只负责把多段介质连接在一起，不对信号作任何处理，只负责广播转发。
　　　　有源集线器类似于无源集线器，但它具有对传输信号进行再生和放大从而扩展介质长度的功能。当然，数据传送的方式还是进行广播转发。
　　　　而智能集线器是最近几年才出现的一种结合了新技术的集线器。在这种集线器上除具有有源集线器的功能外，还可将网络的部分功能集成到集线器中，如网管功能、选择网络传输线路等。
　　　　智能集线器（Intelligent Hub）改进了普通HUB的缺点，增加了网络的交换功能，具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力（和交换机类似）。智能集线器另一个出色的特性是可以为不同设备提供灵活的传输速率。除了上连到高速主干的端口外,智能集线器还支持到桌面的10/16/100Mbps的速率,即支持以太网、令牌环和FDDI。
　　　　而亚集线器（Damp Hub）只起到简单的信号放大和再生的作用，无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式HUB一般为非智能型的，而现在流行的100MB HUB和10/100MB自适应HUB多数为智能型的。区分智能性和非智能型的HUB有一个很明显的区别，那就是非智能的集线器不能用于对等网络，所组成的网络中必须要有一台服务器。但需要指出的是，尽管同样是对网管模块的管理（SNMP）提供支持，但不同厂商的模块是不同混合使用的。同时，同一厂商的不同产品的模块也是不同的。目前，提供SNMP功能的HUB其价格还是很高的，一般家庭用户不适合选用。如果您使用的环境要求不是很高的话，非智能集线器完全可以满足您的需要了。
　　　　当然，除了只能集线器之外还有一种更加高级的集线器，那就是交换集线器（交换机），实际上它又是智能集线器的一个升级。交换集线器就是在一般智能集线器功能上又提供了线路交换能力和网络分段能力的一种智能集线器。由于集线器基本上是作为一种共享设备来定义的,因此很多时候也把它划入入门级的交换机类型里。
　　　　
　　　　　　高端集线器还提供其它一些特性,如冗余交流电源、内置直流电源、冗余风扇,还有线缆连接的自动中断、模块的热插拔、自动调整10Base-T接头的极性,再如冗余配置存储、冗余时钟,有些集线器还集成了路由和桥接功能。
　　HUB工作原理
　　由于以太网等很多网络（常见共享HUB连接的内部网）是基于总线方式，物理上是广播的，就是当一个机器发给另一个机器的数据，共享HUB先收到然后把它接收到的数据再发给其他的（来的那个口不发了）每一个口，所以在共享HUB下面同一网段的所有机器的网卡都能接收到数据。
　　
　　交换式HUB的内部单片程序能记住每个口的MAC地址，以后就该哪个机器接收就发往哪个口，而不是像共享HUB那样发给所有的口，所以交换HUB下只有该接收数据的机器的网卡能接收到数据，当然广播包还是发往所有口。显然共享HUB的工作模式使得两个机器传输数据的时候其他机器别的口也占用了，所以共享HUB决定了同一网段同一时间只能有两个机器进行数据通信，而交换HUB两个机器传输数据的时候别的口没有占用，所以别的口之间也可以同时传输。这就是共享HUB与交换HUB不同的两个地方，共享HUB是同一时间只能一个机器发数据并且所有机器都可以接收，只要不是广播数据交换HUB同一时间可以有对机器进行数据传输并且数据是私有的。
　　
　　网卡工作原理
　　再讲讲网卡的工作原理。网卡收到传输来的数据，网卡内的单片程序先接收数据头的目的MAC地址，根据计算机上的网卡驱动程序设置的接收模式判断该不该接收，认为该接收就在接收后产生中断信号通知CPU，认为不该接收就丢弃不管，所以不该接收的数据网卡就截断了，计算机根本就不知道。CPU得到中断信号产生中断，操作系统就根据网卡驱动程序中设置的网卡中断程序地址调用驱动程序接收数据，驱动程序接收数据后放入信号堆栈让操作系统处理。
　　
　　局域网如何工作
　　数据在网络上是以很小的称为帧(Frame)的单位传输的帧由好几部分组成，不同的部分执行不同的功能。（例如，以太网的前12个字节存放的是源和目的的地址，这些位告诉网络：数据的来源和去处。以太网帧的其他部分存放实际的用户数据、TCP/IP的报文头或IPX报文头等等）。
　　
　　帧通过特定的网络驱动程序进行成型，然后通过网卡发送到网线上。通过网线到达它们的目的机器，在目的机器的一端执行相反的过程。接收端机器的以太网卡捕获到这些帧，并告诉操作系统帧的到达，然后对其进行存储。就是在这个传输和接收的过程中，嗅探器会造成安全方面的问题。
　　
　　通常在局域网（LAN）中同一个网段的所有网络接口都有访问在物理媒体上传输的所有数据的能力，而每个网络接口都还应该有一个硬件地址，该硬件地址不同于网络中存在的其他网络接口的硬件地址，同时，每个网络至少还要一个广播地址。（代表所有的接口地址），在正常情况下，一个合法的网络接口应该只响应这样的两种数据帧：
　　
　　　　1、帧的目标区域具有和本地网络接口相匹配的硬件地址。
　　　　2、帧的目标区域具有“广播地址”。
　　
　　在接受到上面两种情况的数据包时，网卡通过cpu产生一个硬件中断，该中断能引起操作系统注意，然后将帧中所包含的数据传送给系统进一步处理。
　　
　　当采用共享HUB，用户发送一个报文时，这些报文就会发送到LAN上所有可用的机器。在一般情况下，网络上所有的机器都可以“听”到通过的流量，但对不属于自己的报文则不予响应（换句话说，工作站A不会捕获属于工作站B的数据，而是简单的忽略这些数据）。
　　
　　如果局域网中某台机器的网络接口处于杂收（promiscuous）模式（即网卡可以接收其收到的所有数据包），那么它就可以捕获网络上所有的报文和帧，如果一台机器被配置成这样的方式，它（包括其软件）就是一个嗅探器。）

交换机(SWITCH)篇 ：
　　　　交换机是如今组网中非常常见的一种网络连接设备。它一般出现在比较正规的交换性网络中。交换机也叫作交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口。它具备基本的本地网络自动寻址能力和交换功能。由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，真实的实现了点对点的数据传送，而屏弃了原来的HUB的那种广播式的工作方式，这样非常有效的避免了和其他端口发生碰撞，因此，交换机可以同时互不影响的传送这些信息包，并防止传输碰撞，提高了网络的实际吞吐量。
　　　　交换机的种类繁多，性能也参差不齐。从传输介质和传输速度上看，交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等几种。这些类别的交换机大家从名字上也就可以清楚的知道了，所以在这里我也就不用详述了。
　　　　按照现在复杂的网络构成方式，网络交换机被划分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。其中，核心层交换机基本上都是采用机箱式模块化设计，目前已经基本都设计了与之相匹配的1000BASE-T模块，由于技术性问题涉及套多，所以我们在这里对这种核心层交换机不再详述。接入层支持1000BASE-T的以太网交换机基本上是固定端口式交换机，以10/100Mbps端口为主，并且以固定端口或扩展槽方式提供1000BASE-T的上连端口。汇聚层1000BASE-T交换机同时存在机箱式和固定端口式2种设计，可以提供多个1000BASE-T 端口，一般也可以提供1000BASE-X等其他形式的端口。一般一个完整的中小型的LAN组建方案都是通过接入层和汇聚层交换机相互搭配构建而成的。
　　　　按照OSI的7层网络模型，交换机又可以分为第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机等等……一直到第七层交换机。基于MAC地址工作的第二层交换机最为普遍，它们的应用域一般是在网络接入层和汇聚层。基于IP地址和协议进行交换的第三层交换机普遍应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断。第四层以上的交换机称之为内容型交换机，主要用于互联网数据中心，由于技术性词汇和理解上非常困难，我们就此打住了吧。
　　　　按照交换机的可管理性，又可以分为可管理型交换机和非可管理型交换机，它们的区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。可管理型交换机便于网络监控，但成本也相对较高。我个人建议，在超过100台计算机的网络在汇聚层应该选择可管理型交换机，在接入层视应用需要而定，核心层交换机全部是可管理型交换机。
　　　　在管理方面，如果是中型的局域网可以选择采用VLAN的方式进行网络虚网的划分。VLAN的概念大家可以这样理解，就是可以通过交换机的控制台将整个网络划分成几个碰撞域，这几个域物理上共同存在于同一个LAN中，但是又被交换机虚拟的分离开来，这样可以很好的控制和管理！
　　　　我们在最开始的时候就提到了，交换机具备了基本的本地网络自动寻址能力和交换功能。那如果我们要在不同的网络之间进行数据传送那我们应该怎么办呢？呵呵，很多读者都已经知道了，对！在那种情况下的话我们就要使用路由器
　　（交换机与集线器组网的区别：工作方式不同
　　HUB工作在物理层通常不具备智能方式，SWITCH工作在数据链路层
　　
　　交换机与集线器的区别主要有以下三点：
　　
　　　　首先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备，这就意味着集线器只是对数据的传输起到同步，放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机还可以过滤短帧、碎片等。
　　
　　　　其次，从工作方式来看，集线器是一种广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其他所有端口都能够收听到信息，容易产生广播风暴，当网络较大时网络性能会受到很大的影响，而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机就能够隔离冲突域和有效的抑制广播风暴的产生。
　　
　　　　最后，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当二个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。
　　
　　　　综上所述，集线器的功能只是一个多端口的转发器，无论从哪个端口传出来的讯号都会整形再生放大后向所有的端口广播出去，并且所有的端口都会挤用同一个共享信带的带宽，造成数据量大时所有端口的带宽大幅减少；而交换机相当于多端口桥，它为用户提供的是独占的点对点的连接，数据包只发向目的端口而不会向所有端口发送，这样减少了信号在网络发生碰撞，而且交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，从这之中我们可看出用户采用交换机所独具的优点。 ）
路由器(ROUTER)篇 ：
　　　　路由器（Router）是网络连接设备的重要组成部分，它相对网桥提供了一个更高层次的局域网网络互联。路由器能根据分组类型对数据报进行过滤和选择路由，路由器连接了多个逻辑上分开了的网络。所谓的逻辑网络其实就是代表一个单独的网络或者是一个子网。当数据从一个子网传输到另外一个不同的子网的时候，路由器就可以充当他们之间的桥梁，而完成这个艰巨的任务。因此，路由器有判断网络地址和选择路径的功能。它能够在多个不同的网络互相连接的复杂情况下建立灵活、有效、稳定的连接。即使是不同的数据分组方式和不同的传输介质的网络之间传输数据也是没有问题的。
　　　　根据路由器的技术特点和应用领域，我们可以先对路由器进行这样的分类：骨干级路由器、企业级路由器以及接入级路由器。
　　　　首先骨干级路由器从名字上来听就知道者这类路由器一定是功能最强、价格最贵、设计最复杂的一类。这种路由器他支持的终端系统一般不允许直接被访问，但是他的报文处理能力和转发能力以及稳定性不是一般的路由器所能相提并论的，很明显是用于主干上的寻径而设计的。这种路由器的数据吞吐量非常大，而且为了得到网络上的高可靠性和高稳定性一般还要采用象双数据通路、双电源、以及热储存备份之类的亢余技术。这种路由器的唯一的瓶颈就是由于路由表的体积过大而导致查询时间过长。为了解决这个问题，现在的骨干路由器都是采用将经常被访问的目的端口存放到路由器的Cache中，从而提高查找的效率。
　　　　然后就是企业级路由器。企业路由器一般用于企业网或者校园网内部，用来连接多个终端系统（PC机或者是工作站）。这样的CASE的特点就是虽然连接对象比较多，但是系统相对来说比较简单，而且需要传输的数据量也不是很大。通过这种路由器连接网络可以将整个网络划分成几个不同的碰撞域，而且还可以允许将网络划分为多个优先级别。所以这种路由器所能提供给我们的是尽可能便宜的每端口造价，而且能够提供很多的端口的同时保持整体价格不会超出很多，而且要很容易进行配置以及支持QoS和广播、组播这些功能。
　　　　最后就是相对简单点的接入路由器了。其实路由器的最基本的功能在接入型的路由器中是最容易体现出来的！你看，路由器的功能是连接两个不同的网络--你的计算机（看成是你的LAN）和Internet不是连接起来了吗？
　　　　在广域网范围内的路由器按照它的转发报文的性能又可以分为两种类型--中间节点路由器和边界路由器。从表面上看这两类的路由器的名称有差别，但是实际上他们的作用却是极为相似的。
　　　　中间节点路由器的作用是在网络中传输数据时，提供报文存储和转发服务。同时根据当前的陆游表所保持的路由情况，寻找最佳路径将数据传送出去！
　　　　边界路由器则是从外界（WAN或者是Internet）收取目的地址为本企业的数据报，然后分发到各个相应的目的地--我可没有说相当于是守门的大爷在分发报纸哦！
　　　　我们先来看看路由器的工作原理。根据TCP/IP协议，路由器的数据报转发具体的过程是：路由器接收到到达路由器网络接口的数据报--当然这一步由负责网络的物理层处理，然后把经编码调制后的数据信号还原为数据。然后路由器通过自身相应的链路层功能模块解释处理此数据报的链路层协议报头--比如说对数据进行完整性的验证、如CRC校验、帧长度检查等等。然后在链路层完成了对数据帧的完整性严整后，路由器就真正的开始发挥它的作用了。他开始处理数据帧的IP层--注意，这就是路由器功能的一个核心部分！路由器根据数据帧中IP报头的目的IP地址，在它“体内”的路由表中查找下一个的IP地址，同时IP数据报头的TTL（Time To Live）域开始减数，并且重新计算新的校验和（Checksum）。然后根据路由表中所查到的小一个IP地址，将IP数据报发送往相应输出链路层，被封装上相应的链路层报头，最后通过网络物理接口发送出去。简单的说，路由器的主要工作就是为经过路由器的每一个数据帧寻找一条最好的传输路径，并且将该数据报快捷有效的发送到目的地。所以，科学的路由计算机方法是一个好的路由器所必需的、也是最重要的一个部分。
　　　　路由器当中最为重要的可以说就是路由表了。路由表就是在路由器中保存着各种传输路径的一个表状数据库。这个数据表是在路由的的时候供路由器进行择径而提供参考和对照的一个网络结构数据库。路由表中保存着子网的标志信息、网络中路由器的个数和下一个路由器的名称以及地址等内容。
　　　　也就是说，不管数据报下一个要到达的是什么类型的网络，只要在路由表中有它的记录，路由器就可以将相应的数据报发送到该地址，而数据就能够安全的达到目的地，而这是集线器和交换机本身所不能做到的！这也是路由器和集线器以及交换机的明显区别。集线器是相对于本LAN的一个广播性的数据传播，而交换机则是本LAN的一个点对点的数据传送，那么路由器呢？路由器就是可以连接两个不同的网络--比如说你的LAN和INTERNET，并且毫无差池的将数据报从这个网络传送到另外一个网络。
　　　　既然路由表这么重要，那它又是怎么生成和工作的呢？
　　　　路由表既可以系统管理员固定设置好，也可以是又系统动态修改，可以是由路由器自动调整，也可以是由主机来进行控制。那么我们还是对路由表进行个分类吧！
　　　　首先是静态路由表（Static Routing Table）。这种路由表是由系统管理员或者是网管事先设置好固定的路由数据库。这种路由表一旦设置好了就不会自动的更改和变动。一般是在网络最初建设的时候就对网络进行了很好的规划然后将各个网络的情况总结起来规划的一个路由数据库，它不会随着未来网络结构的改变而自动改变。
　　　　然后就是动态路由表（Dynamic Routing Table）。动态路由表可以随网络系统的运行情况的改变而自动的对这个路由表数据库进行调整。路由器可以根据路由协议（Routing Protocol）提供的功能，自动的学习和记忆网络运行情况，在需要的时候自动计算数据的传输最佳路径。