2.1.3 基本的网络互联设备

为了在更大范围内实现相互通信和资源共享，网络互联成为一种信息快速传输的最好方式。网络在互联时，必须解决如下问题：在物理上如何把两种网络连接起来、一种网络如何与另一种网络实现互访与通信、如何解决两个网络之间的协议差别、如何处理传输速率与带宽的差别等。为了解决这些问题，就需要具有协调转换机制的部件，如中继器、网桥、路由器、接入设备和网关等。基本的网络互联设备如表2.1所示。

1.中继器（Repeater）

中继器（见图2.8）是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传输信息，完成信号的复制、调整和放大等功能，以此来增加传输距离。中继器可以理解为简单的信号放大器，信号在传输的过程中会衰减，中继器的作用就是将信号放大，使信号能传输更远的距离。

2.集线器（Hub）

集线器（见图2.9）是中继器的一种形式。集线器能够提供多端口服务，也称为多端口中继器。集线器工作在OSI参考模型中的物理层，把每个输入端口的信号放大后再转发出去。集线器可以实现多台计算机之间的互联，因为它有很多的端口，所以每个端口都能连一台计算机。

3.网桥（Bridge）

网桥（见图2.10）是连接两个局域网的桥梁。网桥是工作在数据链路层的设备，其作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，增大传输距离；还可以有选择性地将现有地址的信号从一种传输介质发送到另一种传输介质，并能有效地限制两种传输介质系统中无关紧要的通信。网桥可以看成“低层的路由器”。

4.交换机（Switch）

交换机（见图2.11）工作在数据链路层或网络层，可以理解为“高级的网桥”。交换机和网桥的不同之处在于，交换机常常用来连接独立的计算机，而网桥连接的对象是局域网，所以交换机的端口比网桥多。简单来说，交换机是使用硬件来完成信息的过滤、学习和转发过程的。交换机的速度比集线器快，这是由于交换机能分辨数据帧中的源地址（MAC地址）和目的地址，使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机还可以把网络拆解成网络分支，分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，减少每个网络分支的数据流量，提高整个网络的效率。

5.路由器（Router）

路由器（见图2.12）工作在网络层，其主要工作是为经过路由器的IP数据报寻找一条最佳传输路径，并将该数据报有效地传输到目的节点。与在物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，TCP/IP网络中的IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。目前，TCP/IP网络是通过路由器连接起来的，互联网就是成千上万个IP子网通过路由器连接起来的国际性网络。

6.网关（Gateway）

网关又称为网间连接器、协议转换器，通过字面意思可将网关看成网络的关口。从技术角度来解释，网关就是连接两个不同网络的接口，如局域网中的共享上网服务器就是局域网和广域网的接口。

网关在网络层以上实现网络的互联，是最复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。网关既可以用于广域网的互联，也可以用于局域网的互联。在不同通信协议、数据格式、语言或体系结构的两种网络之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传输数据不同，网关会对接收到的数据重新打包，以满足目的系统的需求。