计算机网络10 种硬件设备介绍

网络设备主要有网卡、中继器、网桥、集线器、交换机、路由器、网关、调制解调器、防火墙和传输介质等。

一、网卡

网络接口卡 (Network Interface Card ，NIC) ，又称网卡或网络适配器，工作在数据链路层的网

络组件，是主机和网络的接口，用于

协调主机与网络间数据、指令或信息

的发送与接收，硬件结构如右图所示。

在发送方，把主机产生的串行数字信

号转换成能通过传输媒介传输的比特流；在接收方，把通过传输媒介接收的比特流重组成为本地设备可以处理的数据。主要作用：

1)读入由其他网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中。

2)将 PC发送的数据，打包后输送至其他网络设备中。

二、中继器

中继器 (Repeater) 是网络物理层上面的连接设备。适用于完全相同的两类网络的互连，主要功能是对数据信号进行再生和还原，重新发送或者转发，扩大网络传输的距离。由于存在

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损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决

这一问题而设计的，它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。如上图所示，经过远距离传输过来的信号经过中继器处理后，再传输到各设备。

三、网桥

网桥( Bridge )像一个聪明的中继器。中继器从一个网络电缆里接收信号，放大它们，将其送入下一个电缆。相比较而言，网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网桥可以是专门硬

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件设备，也可以由计算机加装的网桥软件来实现，这时计算机上会安装多个网络适配器(网卡)。

上图是用一个网桥连接的两个网络，网桥的A 端口连接A

子网， B 端口连接B 子网。当有数据包进入端口A 时，网桥从

数据包中提取出源MAC地址和目的MAC地址，以源MAC地址更

新转发表，根据目的MAC地址查找转发表，找到该地址所对应

的端口号，进行转发。

四、集线器

集线器 (Hub) 是属于物理层的硬件设备，可以理解为具有多端口的中继器。同样对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，它采用广播方式转发数据，不具有针对性。

这种转发方式有三方面不足：(1)用户数据包向所有节点发送，

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很可能带来数据通信的不安全因素，数据包容易被他人非法截获；( 2)由于所有数据包都是向所有节点同时发送，容易造成

网络塞车现象，降低了网络执行效率。( 3)非双向传输，网络通信效率低。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。

工作过程如下图所示。

五、交换机

交换机 (Switch)是一种用于信号转发的网络设备。与集线

器广播的方式不同，它维持一张 MAC地址表，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。主要有二重交换机和三重交换机，二层交换机属数据链路层设备，可以识别

数据包中的 MAC地址信息，根据 MAC地址进行转发，三重交换机带路由功能，工作于网络层。网络中的交换机一般默认是二重交换机。

交换机也有一张 MAC-PORT对应表，和网桥不一样的是，网桥的表是一对多的 ( 一个端口号对多个 MAC地址 ) ，但交换机的

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表却是一对一的，根据对应关系进行数据转发，工作原理如下图所示。

六、路由器

路由器工作在OSI 体系结构中的网络层，能够根据一定的

路由选择算法，结合数据包中的目的 IP 地址，确定传输数据的最佳路径。同样是维持一张地址与端口的对应表，但与网桥和

交换机不同之处在于，网桥和交换机利用MAC地址来确定数据

的转发端口，而路由器利用网络层中的 IP 地址，来作出相应的决定。由于路由选择算法比较复杂，路由器的数据转发速度比

网桥和交换机慢，主要用于广域网之间或广域网与局域网的互连。

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工作过程见下图所示，路由器的两端分别连接局域网和广

域网。其中无线局域网通过无线 AP(无线交换机)级联到上层交换机中，通过路由器连接到互联网。

七、网关

网关 (Gate way) 又称网间连接器、协议转换器。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。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与

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网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

网关用于类型不同且差别较大的网络系统间的互连，或用于不同体系结构的网络或者局域网与主机系统的