集线器、交换机与路由器

一、名词解释：

集线器：（Hub）是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。集线器发生在物理层。

交换机：（Switch）是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，把传输的信息送到符合要求的相应路由上。交换机发生在数据链路层。

路由器：（Router）是连接因特网中各局域网、广域网的设备。在路由器中记录着路由表，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由发生在网络层。

二、具体解释：

1. 集线器：集线器的目的是在其内部将所有网络设备连通，它是一个具有多个端口的设备，用于网络设备的互连，集线器不具有智能，他不过滤任何数据，也不知道数据要发送到什么地方，集线器唯一知道的一个事情就是设备连接到它其中的一个端口。当数据到达其中一个端口时，集线器会复制数据包到它所有端口，这样，连接到该集线器上的所有设备都可以收到数据包。

也就是说，当数据包进入集线器的某个端口时，它将被集线器重新广播到其他所有端口。即使这台计算机与另外某台计算机通信，内部网络中的其他计算机也会收到这些数据，即使这些数据不是要发给它们的。当发生这种情况时，不仅会产生安全问题，也会在网络上造成不必要的流量，浪费带宽。

集线器 Hub TABLE
端口PORT	设备DEVICE
1	A
2	B
3	C
4	D

如图：A通过集线器向D发送一条消息，但是在此集线器内的所有设备都会收到此条消息。

2. 交换机：交换机和集线器非常相似，它也是一个具有多个端口、用于网络设备互联的设备，但是它与集线器不同，交换机是智能的。交换机可以连接到设备主机的物理地址，它将这些称为MAC地址的物理地址存储在自己的地址表中。当数据包发送到交换机时，数据包会被直接发送到预期的目的端口，而不是像集线器那样，只是将数据包重新广播到每个端口。

交换机 SWITCH TABLE
端口PORT	设备DEVICE	地址MAC ADDRESS
1	A	00:12:34:56:78:90:A1
2	B	00:12:34:56:78:91:B2
3	C	00:12:34:56:78:92:C3
4	D	00:12:34:56:78:93:D4

举个例子，如果这台计算机想要和另外一台计算机通信，数据包到达交换机后，交换机在自己的地址表中查看与数据包携带的目的MAC地址匹配的端口，然后将数据包传送到该端口，数据包就只会发送到想要与之通信的那台计算机。这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欢迎，因为它们可以减少网络上不必要的流量，同时提高安全性。

如图：A通过交换机向D发送一条消息，在此交换机内的设备中只有D会收到消息。

3. 路由器：路由器的作用就和它的名字一样，它是根据IP地址，将一个数据包从一个网络路由转发到另一个网络的设备，当路由器接收到数据包时，路由器会检查数据包的IP地址，并确定该数据包是要发送给自己所在的网络，还是要发送给其他网络，如果路由器确定数据包是发送给自己所在的网络，那就接收它；如果数据包不是发送给自己所在的网络，路由器就将这些数据包转发给其他网络，通过交换机再把数据包发送给对的IP地址，所以路由器本质上是一个网络的网关。

三、总结一下：

集线器仅检测设备与其物理连接，而交换机可以检测连接到它的特定设备，因为它记录了这些设备的MAC地址。集线器和交换机用于在本地区域内交换数据，例如在家庭网络中或在一个商业网络中，它们不能在外部网络上（例如在互联网上）交换数据。要将数据在自己网络之外交换或路由到另一个网络，例如互联网，设备需要能够读取IP地址，而集线器和交换机不能读取IP地址，这就需要用到路由器，路由器可以根据IP来传输数据。总之，集线器和交换机构建网络，而路由器连接网络。