2023年7月20日发(作者：)

计算机⽹络中的基本器件（⽹卡，集线器，交换机，路由器）

45接⼝：RJ45是布线系统中信息插座（即通信引出端）连接器的⼀种，连接器由插头（接头、⽔晶头）和插座（模块）组成，插头有8个凹槽和8个触点。RJ是Registered Jack的缩写，意思是“注册的插座”。在FCC（美国联邦通信委员会标准和规章）中RJ是描述公⽤电信⽹络的接⼝，计算机⽹络的RJ45是标准8位模块化接⼝的俗称。2.⽹卡：英⽂名：network adapter（⽹络适配器）或者Network Interface Card（⽹络接⼝卡）。⽹卡是⼯作在链路层的⽹络组件，是局域⽹中连接计算机和传输介质的接⼝，不仅能实现与局域⽹传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。不同类型的⽹卡传输效率差距很⼤，有100Mbps也有10Mbps。现在⽹卡⼤致可以分为有线⽹卡和⽆线⽹卡两种，⽹卡的物理地址即MAC地址是48位的，这个是全球唯⼀的。有线⽹卡：

⽆线⽹卡：

3.集线器：集线器的英⽂称为“Hub”。“Hub”是“中⼼”的意思，集线器的主要功能是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，同时把所有节点集中在以它为中⼼的节点上。它⼯作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第⼀层，即“物理层”。集线器与⽹卡、⽹线等传输介质⼀样，属于局域⽹中的基础设备，采⽤CSMA/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问技术)介质访问控制机制。集线器每个接⼝简单的收发⽐特，收到1就转发1，收到0就转发0，不进⾏碰撞检测。集线器（hub）属于纯硬件⽹络底层设备，基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能⼒和"学习"能⼒。它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，⽽是采⽤⼴播⽅式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到⽬的节点，⽽是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。HUB是⼀个多端⼝的转发器，当以HUB为中⼼设备时，⽹络中某条线路产⽣了故障，并不影响其它线路的⼯作。所以HUB在局域⽹中得到了⼴泛的应⽤。⼤多数的时候它⽤在星型与树型⽹络拓扑结构中，以RJ45接⼝与各主机相连（也有BNC接⼝），HUB按照不同的说法有很多种类。

4. 交换机：交换机的英⽂名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看的话，它与集线器基本上没有多⼤区别，都是带有多个端⼝的长⽅形盒状体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，⽤⼈⼯或设备⾃动完成的⽅法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。⼴义的交换机就是⼀种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

“ 交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统（PSTN）。我们以前经常在电影或电视中看到⼀些⽼的影⽚时常看到有⼈在电话机旁狂摇⼏下（注意不是号），然后就说：跟我接XXX，话务接线员接到要求后就会把相应端线头插在要接端⼦上，即可通话。其实这就是最原始的电话交换机系统，只不过它是⼀种⼈⼯电话交换系统，不是⾃动的，也不是我们今天要谈的计算机交换机，但是我们现在要讲的计算机交换机也就是在这个电话交换机技术上发展⽽来。在计算机⽹络系统中，交换概念的提出是相对于共享⼯作模式的改进。我们知道集线器（HUB）是⼀种共享介质的⽹络设备，⽽且HUB本⾝不能识别⽬的地址，是采⽤⼴播⽅式向所有节点发送。即当同⼀局域⽹内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的⽹络上是以⼴播⽅式传输的，对⽹络上所有节点同时发送同⼀信息，然后再由每⼀台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。在这种⽅式下我们知道很容易造成⽹络堵塞，因为其实接收数据的⼀般来说只有⼀个终端节点，⽽现在对所有节点都发送，那么绝⼤部分数据流量是⽆效的，这样就造成整个⽹络数据传输效率相当低。另⼀⽅⾯由于所发送的数据包每个节点都能侦听到，那显然就不会很安全了，容易出现⼀些不安全因素。交换机拥有⼀条很⾼带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端⼝都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端⼝会查找内存中的MAC地址（⽹卡的硬件地址）对照表以确定⽬的MAC的NIC（⽹卡）挂接在哪个端⼝上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到⽬的节点，⽽不是所有节点，⽬的MAC若不存在才⼴播到所有的端⼝。这种⽅式我们可以明显地看出⼀⽅⾯效率⾼，不会浪费⽹络资源，只是对⽬的地址发送数据，⼀般来说不易产⽣⽹络堵塞；另⼀个⽅⾯数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之⼀。交换机还有⼀个重要特点就是它不是像集线器⼀样每个端⼝共享带宽，它的每⼀端⼝都是独享交换机的⼀部分总带宽，这样在速率上对于每个端⼝来说有了根本的保障。另外，使⽤交换机也可以把⽹络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的⽹络流量通过交换机，这就是后⾯将要介绍的VLAN（虚拟局域⽹）。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离⼴播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。这样交换机就可以在同⼀时刻可进⾏多个节点对之间的数据传输，每⼀节点都可视为独⽴的⽹段，连接在其上的⽹络设备独⾃享有固定的⼀部分带宽，⽆须同其他设备竞争使⽤。如当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，⽽且这两个传输都享有带宽，都有着⾃⼰的虚拟连接。打个⽐⽅就是，如果现在使⽤的是10Mbps 8端⼝以太⽹交换机，因每个端⼝都可以同时⼯作，所以在数据流量较⼤时，那它的总流量可达到8＊10Mbps＝80Mbps，⽽使⽤10Mbps的共享式HUB时，因为它是属于共享带宽式的，所以同⼀时刻只能允许⼀个端⼝进⾏通信，那数据流量再忙HUB的总流通量也不会超出10Mbps。如果是16端⼝、24端⼝的更是明显了！5.路由器：

路由器（Router）是⼀种负责寻径的⽹络设备，它在互连⽹络中从多条路径中寻找通讯量最少的⼀条⽹络路径提供给⽤户通信。路由器⽤于连接多个逻辑上分开的⽹络。对⽤户提供最佳的通信路径，路由器利⽤路由表为数据传输选择路径，路由表包含⽹络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利⽤路由表查找数据包从当前位置到⽬的地址的正确路径。路由器使⽤最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径，如果某⼀⽹络路径发⽣故障或堵塞，路由器可选择另⼀条路径，以保证信息的正常传输。路由器可进⾏数据格式的转换，成为不同协议之间⽹络互连的必要设备。 路由器使⽤寻径协议来获得⽹络信息，采⽤基于“寻径矩阵”的寻径算法和准则来选择最优路径。按照OSI参考模型，路由器是⼀个⽹络层系统。路由器分为单协议路由器和多协议路由器。现在路由器有发展成为有线路由器和⽆线路由器两种，⽆线路由器⽐有线路由器多了⼀个⽆线信号发送模块。当然现在像猎豹WiFi这些软件可以让⽆线⽹卡发送⽆线信号，从⽽达到实现WiFi的功能。

总结：45接⼝：就是能够插⽔晶头的那个接⼝。2.⽹卡：⽹络中的数据表现为⼀帧⼀帧的数据，需要⽹卡来进⾏封包和解包，没有⽹卡是⽆法识别这些数据的。3.集线器：收到数据后，直接对周围所有的机器转发，由机器决定是否接受数据，效率低下，且不安全。4.交换机：集线器的升级版，⾥⾯存放着⼀张表：数据与对应的MAC地址，因此发送数据是有针对性的，接收到数据后给指定的机器转发，由于速度⾮常之快，让⼈感觉是独占了⼀条专线。它的基本功能如下：1.

交换机可以实现⼀根⽹线复⽤的功能。2.

交换机的每⼀个端⼝地位都是等价的。3.

⼀个交换机就可以组建⼀个⼦⽹，多个交换机的串接使⽤可以组建规模更⼤的⼦⽹。4.

通过这个交换机的转发功能，同⼀个⼦⽹的计算机可以相互访问。⼦⽹内与⼦⽹外的机器相互访问就需要⽤到路由器了。

5.路由器：路由器是连接不同⽹络的重要设备，⾥⾯存放着⼀张路由表。⽹络上不同的两个节点如何传送数据，或者存在多条路径该选择哪⼀条？这都是路由器要做的事。路由具有转发与路由的功能。转发（forward）只涉及到⼀个路由器，路由（route）则涉及到多个路由器。家⽤路由器⼀般有⼀个Wlan⼝与多个LAN⼝，Wlan⼝⽤来接收外⽹信号，lan⼝则相当于交换机的端⼝。这⾥⼤家要注意⼀下，家⽤路由器与企业级路由器的区别：1. 家⽤路由严格来说路由功能是可有可⽆的，家⽤路由器主要⽤来共享IP和发WiFi的，通过⼀个家⽤路由器可以组建⼀个⼦⽹，家⽤路由器具有NAT协议转换功能，并且还具有DHCP协议，也就是⽤来动态分配IP地址的，通过这两个协议来实现共享IP的功能。（计算机可以通过⽹线连接家⽤路由器来进⾏相关设置，注意要接LAN⼝）2. 企业级路由器就是专门⽤来数据传输选路的功能，可以在不同⽹络间⾃动学习路由表并且实现选路转发，当然这两种路由器在设备性能上也有着很⼤的差距，毕竟价格在那。

注意：上⾯这些常见的器件之间的界限越来越不明显，⽐如家⽤的路由器实际上是路由器与交换机的集合，⽽平时所说的猫（调制解调器）很多情况下带有路由器的功能，交换机也分情况：如果是三层交换机，它⼯作在物理层、链路层、⽹络层，具有⼀般交换机与路由器的功能，⽽⼆层交换机只⼯作在下两层，不具有路由器的功能。