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集线器(Hub) —— 工作在物理层
信号在线路中传播会进行衰减集线器的作用就是对信号进行再生放大从而扩大了网络的传输距离。从功能就可以看出集线器是工作在物理层的。而且从下图中可以看出使用集线器的网络是总线型网络那么当一台计算机发送消息时所有的计算机都会收到消息。而且有一个问题就是有可能多台主机同时发送消息那么这些信号在总线上相遇就会发生冲突所以就需要使用载波监听多点接入/碰撞检测(CSMA/CD)。
使用集线器的网络叫做共享式网络该网络的所有主机都属于同一个冲突域即一台计算机发送消息其它的计算机都能够收到。而且同一时刻只能够有一台计算机发送消息(为了防止冲突)。
虽然说在共享式网络中其它计算机也能够收到不是发给自己的信息但是计算机会识别该信息是不是发送给自己的如果不是那么就会丢弃。
交换机(Switch) —— 工作在数据链路层
前言——交换机转发的消息叫做帧。
集线器的信道利用率太低了所以就出现了交换机。交换机很很多个端口每个端口都能够连接一台计算机当计算机A向计算机B发送信息时会在内部建立起一条临时性的数据传输通道如果有多台计算机同时通信那么就会维护多条通道。那么可以看出交换机的每个端口就是一个冲突域如果该端口只连接了一台计算机那么就相当于没有冲突。
每台计算机都有一个网卡适配器每个网卡适配器都有一个MAC地址该地址是全球唯一的。
当计算机A向计算B发送帧时就会根据帧首部包含的目的主机MAC地址将帧从合适的端口转发出去。那么交换机怎么知道从哪个端口把帧转发出去呢
交换机会在内部维护一个MAC地址表其中包含了每个端口对应的主机的MAC地址。交换机在转发帧时就会查找该MAC地址表然后将帧从合适的端口转发出去。
那么交换机是如何得到这个MAC地址表的呢
静态MAC地址表当把一台计算机连接上交换机时由管理员填写该表从而形成MAC地址表。
动态MAC地址表当把一台计算机B连接上交换机时什么事都不用做当有计算机A向计算机B发送帧时如果交换机不能够在MAC地址表中找到帧首部的目的MAC地址对应的是哪个端口那么就会向所有的端口除了发送帧的那个端口除外发送该消息然后只要计算机B回应了帧交换机就知道哪个端口连接了计算机B那么交换机就会在MAC地址表中记录下来。
路由器(Router) —— 工作在网络层
前言——路由器转发的消息叫做IP数据报。
交换机是工作在数据链路层的也即交换机只能转发局域网内的帧。如果网络A的主机想要发消息给网络B的主机就需要路由器了。
如果网络A的主机1想要想网络B的主机2发送消息那么主机1必须在IP数据报的首部加上源IP地址和目标IP地址那么路由器A会根据目标IP地址将IP数据报转发到路由器B。路由器B接收到该IP数据报后会将该IP数据报封装成帧然后在帧的首部加上主机B的MAC地址作为目的地址然后把该消息转发给主机B或者转发给交换机由交换机转发给主机B。
那么路由器A怎么知道把IP数据包从哪个端口送出去呢路由器内部维护了一张路由表它知道把IP数据报从哪个端口发出去。这个就不详细说了太复杂了。
那么路由器B怎么知道某个IP地址对应了哪个主机且该主机的MAC地址是什么呢
路由器内部维护了一张arp表即地址解析协议表它知道哪个IP地址对应了哪个MAC地址。
①如果arp表中存在该IP地址所对应的表项那么根据该表项直接将IP数据包加上相应的首部封装成帧。
②如果arp表中不存在该IP地址所对应的表项那么路由器发送一个广播帧将帧首部的目的MAC地址设为FFFFFFFFFFFF交换机收到该帧后发现其目的MAC地址是FFFFFFFFFFFF就会将该帧从所有的端口除了发送该帧的端口除外转发出去当计算机收到该帧后就会把自己的IP地址和MAC地址都发送给路由器这样路由器就生成了arp表了。然后再根据该表转发IP数据报。
注计算机接收的帧只有两种①帧首部的目的MAC地址和自己的MAC地址一致②帧首部的目的MAC地址是广播地址FFFFFFFFFFFF。这里不考虑组播的情况。
好了以上就是关于集线器,交换机,路由器工作层次区别的相关介绍希望能对你有所帮助飞畅科技专业做光端机、光纤收发器、工业交换机、协议转换器的厂家自主研发品牌欢迎前来了解、交流。
