浅析集线器、交换机和路由器的区别

浅析集线器、交换机和路由器的区别

龙志远 程倩

（江西工程学院 江西新余 338029）

摘要：本文简单介绍了集线器、交换机和路由器的工作特点，以及集线器、交换机和路由器的的区别，并对它们处理数据的方式进行了比较。

关键词：集线器；交换机；路由器

中图分类号：TP393.0

前言

本文介绍的集线器、交换机和路由器都是常见的3种网络连接设备。以前的局域网常用集线器，而现在的局域网一般采用交换机，路由器则具有更多的功能。本文主要从它们处理数据的方式的角度讨论集线器、交换机和路由器之间的区别。

1 集线器

集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能（将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送）。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“HUB”。集线器的目的是将内部网络上的所有网络设备连接在一起。集线器是不智能的，因为它不会过滤任何数据，也不知道应该将数据发送到何处。集线器唯一知道的是设备何时连接到其端口之一。如表1，每个端口只知道是否检测到设备连接。

表1 集线器端口连接表

因此，当数据包到达端口1时，它将被复制到所有其他端口2、3、4。那么连接在该集线器上的所有设备都可以看到该数据包。即数据包进入一个端口后，集线器将把数据重新广播到与设备相连的每个端口。这就产生一个问题：假设一个集线器上连接了4台计算机（A、B、C、D），即使计算机A仅希望与计算机B进行通信，计算机C和D仍然会接收到计算机A发出的数据，显然，这些数据并不需要发送给C和D。因此，发生这种情况不仅会引起安全问题，而且还会在网络中造成不必要的流量，从而浪费带宽。

2 交换机

交换机与集线器非常相似。交换机是集线器的升级换代产品，外形上和集线器没什么分别，是一种在通信系统中自动完成信息交换功能的设备，用途和HUB一样也是连接组网之用，但是它具有比集线器更强大的功能。它也是具有多个端口的设备，可以接受来自网络设备的以太网连接。但是与集线器不同，交换机被认为是智能的。因为交换机可以识别已连接的设备的物理地址，并将这些物理地址（称为MAC地址，具有唯一性）存储在其MAC地址表中，如表2，每个端口都有一个唯一的MAC地址与其对应。

表2 交换机MAC地址表

因此，当数据包发送到交换机时，它仅路由到预期的目标端口，而不像集线器将数据重新广播到每个端口。同样假设一个交换机上连接了4台计算机（A、B、C、D），计算机A要与计算机B通信，数据包从A计算机发出到达交换机之后，交换机将查看其MAC地址表及其对应的端口，并将数据传递到正确的端口。然后，数据包将仅发送到B计算机。这就是集线器和交换机之间的主要区别。因此，交换机比集线器更受青睐，因为它减少了网络上任何不必要的流量。

3 路由器

集线器和交换机都可以用于在局域网内交换数据，例如，在家庭网络或企业网络中。它们不可以用于在自己所处的网络之外交换数据，例如在Internet上交换数据。因为要在自己所处的网络外部交换数据或将数据路由到另一个网络（例如在Internet上），需要设备具有读取IP地址的能力。而集线器和交换机不能读取IP地址。这时就需要使用路由器来进行网络连接。路由器是一种基于IP地址将数据从一个网络路由或转发到另一个网络的设备。路由器接收到数据包后，将检查数据的IP地址，并确定该数据包是用于其所处的网络还是用于其他网络。如果路由器确定该数据包是用于其自己所处网络的，则它将接收它。否则将其发送到另一个网络。因此，路由器本质上是网络的网关。

假设有一个带有路由器的专用网络，我们将其称为“红色网络”。网络中有不同的数据包，这些数据包用不同的颜色（红色、黄色，蓝色，绿色）代表不同IP 地址。他们将要从Internet进入红色网络的路由器。那么路由器将只接受红色数据包，因为它们是该网络专用的数据包。因此，所有其他数据包（黄色，蓝色，绿色）将被此路由器拒绝，因为它们的IP地址不是用于此网络的。

再进一步，假设有四个带有路由器的网络通过同一个路由器连接在一起，用不同的颜色（红色、黄色，蓝色，绿色）表示，每个网络都有自己的路由器，集线器或交换机以及计算机。每个网络都可以只是在自己的网络内交换信息，数据可以不在Internet上发布。因此，它们不与其它网络通信。他们只是使用集线器或交换机在自己的网络中交换数据。由于四个网络是通过同一个路由器连接在一起，那么在不同网络之间也可以交换数据。因此，假设红色网络中的A计算机要与蓝色网络中的B计算机进行通信，数据包必须离开红色网络并在Internet上发送出去。因此，计算机A将其数据发送到红色网络的路由器，一旦数据包到达路由器，路由器将查看数据包的IP 地址，然后将数据通过Internet转发到下一个路由器，然后进入蓝色网络的路由器，再到达目标计算机B。这就是路由器的工作方式。

4集线器、交换机和路由器的区别

（1）相同点

交换机、集线器、路由器都是网络设备，都可以用来连接电脑，进行组网。

（2）不同之处

首先，带宽不同。用水箱做比如，交换机、集线器、路由器好比水箱，有一根进水管（上级网络），同时却有多个出水管（下级网络或终端）。其中路由器、交换机的每根出水管和进水管流量是一样，进口有多少，出口就有多少。

而集线器则不同，它的所有出水管的流量的总和跟进水管流量一样，所以接的出水管越多（终端越多），每个出水管的流量就越小。正是因为这个特点，集线器渐渐被淘汰了。

其次，这些设备两端连接的网络不相同。路由器常用于连接两个不同的网络，属于广域网设备。

而交换机、集线器只能用于相同网络中，属于局域网设备。如我们家用，要接入互联网，一般需要路由器设备与通讯商机房网络连接。则在家中，如果有很多设备，则需要使用交换机、集线器来连接。但是，随着技术的发展，这些设备的界线也越来越模糊了，如交换机中的三层交换机就已经拥有路由功能了，对于一些要求不是特别高的网络可以用来替代路由器使用。而在家用中，我们由于设备并不多，也可以直接利用路由器来连接设备。

5 总结

综上所述，集线器只能检测到设备已物理连接到它，而交换机可以识别与其连接的设备，因为它会记录这些设备的MAC地址，路由器则可以将数据发送到其它网络。总而言之，集线器和交换机用于创建网络，而路由器用于连接网络。然而随着网络技术水平的不断提高，实际生活中集线器的需求量越来越少，目前网络连接主要使用的设备是以交换机和路由器的组合为主。

参考文献

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[2]王铮.中继器、集线器、交换机、网桥和路由器分别对应于哪一层?[J].计算机与网络,2014(16):40-41.

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[4]史晓丹.浅析集线器、交换机和路由器[J].科技传播,2011(5):213-213,218.

作者简介：

龙志远（1997 ~ ），男，江西宜春人，本科，助教，研究方向：软件工程，电话：15797699092

程倩（1982 ~ ），女，湖北京山人，硕士研究生，副教授，研究方向：电子，电话：18879091616