有朋友問，通(tōng)信的(de)原理(lǐ)是什(shén)麽？在了(le)解通(tōng)信原理(lǐ)之前，我們首先要對(duì)通(tōng)信常用(yòng)的(de)設備進行熟悉，計算(suàn)機網絡體系中，有幾樣通(tōng)信設備或者說網絡名詞出現的(de)頻(pín)率相當的(de)高(gāo)，它們是：中繼器、集線器、網橋、交換機、路由器和(hé)網關。其實，弄清楚這(zhè)幾個(gè)計算(suàn)機網絡的(de)名詞并不困難，如果能以計算(suàn)機網絡層次的(de)概念給它們劃清界限的(de)話(huà)，那就很容易把它們區(qū)分(fēn)出來(lái)。那我現在就有條理(lǐ)地梳理(lǐ)一下(xià)它們各自的(de)含義和(hé)作用(yòng)，以及它們之間的(de)聯系。

那我們首先看一下(xià)這(zhè)些網絡設備分(fēn)别處于計算(suàn)機網絡的(de)哪些層次：

一、中繼器

中繼器(Repeater)是連接網絡線路的(de)一種裝置,常用(yòng)于兩個(gè)網絡節點之間物(wù)理(lǐ)信号的(de)雙向轉發工作。中繼器是最簡單的(de)網絡互聯設備,主要完成物(wù)理(lǐ)層的(de)功能,負責在兩個(gè)節點的(de)物(wù)理(lǐ)層上按位傳遞信息,完成信号的(de)複制、調整和(hé)放大(dà)功能,以此來(lái)延長(cháng)網絡的(de)長(cháng)度。它在OSI參考模型中的(de)位置物(wù)理(lǐ)層。

由于存在損耗, 在線路上傳輸的(de)信号功率會逐漸衰減,衰減到一定程度時(shí)将造成信号失真,因此會導緻接收錯誤。中繼器就是爲解決這(zhè)一問題而設計的(de)。它完成物(wù)理(lǐ)線路的(de)連接,對(duì)衰減的(de)信号進行放大(dà),保持與原數據相同。

中繼器是模拟設備，用(yòng)于連接兩根電纜段。中繼器不理(lǐ)解幀、分(fēn)組和(hé)頭的(de)概念，他(tā)們隻理(lǐ)解電壓值。

一句話(huà)總結：中繼器，就是簡單的(de)信号放大(dà)器，信号在傳輸的(de)過程中是要衰減的(de)，中繼器的(de)作用(yòng)就是将信号放大(dà)，使信号能傳的(de)更遠(yuǎn)。

二、集線器

集線器（Hub）是中繼器的(de)一種形式，區(qū)别在于集線器能夠提供多(duō)端口服務，也(yě)稱爲多(duō)口中繼器。集線器在OSI／RM中的(de)物(wù)理(lǐ)層。

一句話(huà)總結：集線器，差不多(duō)就是個(gè)多(duō)端口的(de)中繼器，把每個(gè)輸入端口的(de)信号放大(dà)再發到别的(de)端口去，集線器可(kě)以實現多(duō)台計算(suàn)機之間的(de)互聯，因爲它有很多(duō)的(de)端口，每個(gè)口都能連計算(suàn)機。

三、網橋

網橋(Bridge)是一個(gè)局域網與另一個(gè)局域網之間建立連接的(de)橋梁。網橋是屬于數據鏈路層的(de)一種設備，它的(de)作用(yòng)是擴展網絡和(hé)通(tōng)信手段，在各種傳輸介質中轉發數據信号，擴展網絡的(de)距離，同時(shí)又有選擇地将現有地址的(de)信号從一個(gè)傳輸介質發送到另一個(gè)傳輸介質，并能有效地限制兩個(gè)介質系統中無關緊要的(de)通(tōng)信。

一句話(huà)總結：網橋工作在數據鏈路層，将兩個(gè)LAN連起來(lái)，根據MAC地址來(lái)轉發幀，可(kě)以看作一個(gè)“低層的(de)路由器”。

四、交換機 交換機（Swich)工作在第二層（即數據鏈路層），它要比集線器智能一些，它能分(fēn)辨出幀中的(de)源MAC地址和(hé)目的(de)MAC地址，因此可(kě)以在任意兩個(gè)端口間建立聯系，在數據幀的(de)始發者和(hé)目标接收者之間建立臨時(shí)的(de)交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的(de)地址。交換機通(tōng)過對(duì)信息進行重新生成，并經過内部處理(lǐ)後轉發至指定端口，具備自動尋址能力和(hé)交換作用(yòng)。但是 交換機并不懂(dǒng)得(de)IP地址，它隻知道MAC地址。

交換機是使用(yòng)硬件來(lái)完成以往網橋使用(yòng)軟件來(lái)完成過濾、學習(xí)和(hé)轉發過程的(de)任務。交換機速度比HUB快(kuài)，這(zhè)是由于HUB不知道目标地址在何處，發送數據到所有的(de)端口。而交換機中有一張MAC地址表，如果知道目标地址在何處，就把數據發送到指定地點，如果它不知道就發送到所有的(de)端口。這(zhè)樣過濾可(kě)以幫助降低整個(gè)網絡的(de)數據傳輸量，提高(gāo)效率。但是交換機的(de)功能還(hái)不止如此，它可(kě)以把網絡拆解成網絡分(fēn)支、分(fēn)割網絡數據流，隔離分(fēn)支中發生的(de)故障，這(zhè)樣就可(kě)以減少每個(gè)網絡分(fēn)支的(de)數據信息流量而使每個(gè)網絡更有效，提高(gāo)整個(gè)網絡效率。

現代交換機是這(zhè)樣處理(lǐ)數據幀的(de)：一旦目标頭域（目标地址）已經進來(lái)了(le)，盡管幀的(de)其他(tā)部分(fēn)還(hái)沒有到達，則隻要輸出線路可(kě)以使用(yòng)，交換機就開始轉發該幀，而不需理(lǐ)會幀後面的(de)内容，也(yě)即是說交換機并沒有使用(yòng)“存儲—轉發”交換方式。

一句話(huà)總結：交換機，可(kě)以理(lǐ)解爲高(gāo)級的(de)網橋，他(tā)有網橋的(de)功能，但性能比網橋強。交換機和(hé)網橋的(de)細微差别就在于：交換機常常用(yòng)來(lái)連接獨立的(de)計算(suàn)機，而網橋連接的(de)目标是LAN，所以交換機的(de)端口較網橋多(duō)。

五、路由器

路由器（Router)工作在第三層（即網絡層），它比交換機還(hái)要“聰明(míng)”一些，它能理(lǐ)解數據中的(de)IP地址，如果它接收到一個(gè)數據包，就檢查其中的(de)IP地址，如果目标地址是本地網絡的(de)就不理(lǐ)會，如果是其他(tā)網絡的(de)，就将數據包轉發出本地網絡。與工作在網絡物(wù)理(lǐ)層，從物(wù)理(lǐ)上劃分(fēn)網段的(de)交換機不同，路由器使用(yòng)專門的(de)軟件協議(yì)從邏輯上對(duì)整個(gè)網絡進行劃分(fēn)。例如，一台支持IP協議(yì)的(de)路由器可(kě)以把網絡劃分(fēn)成多(duō)個(gè)子網段，隻有指向特殊IP地址的(de)網絡流量才可(kě)以通(tōng)過路由器。當IP子網中的(de)一台主機發送IP分(fēn)組給同一IP子網的(de)另一台主機時(shí)，它将直接把IP分(fēn)組送到網絡上，對(duì)方就能收到。而要送給不同IP于網上的(de)主機時(shí)，它要選擇一個(gè)能到達目的(de)子網上的(de)路由器，把IP分(fēn)組送給該路由器，由路由器負責把IP分(fēn)組送到目的(de)地。如果沒有找到這(zhè)樣的(de)路由器，主機就把IP分(fēn)組送給一個(gè)稱爲“缺省網關（default gateway）”的(de)路由器上。對(duì)于每一個(gè)接收到的(de)數據包，路由器都會重新計算(suàn)其校驗值，并寫入新的(de)物(wù)理(lǐ)地址。網絡中的(de)設備用(yòng)它們的(de)網絡地址（TCP／IP網絡中爲IP地址）互相通(tōng)信。IP地址是與硬件地址無關的(de)“邏輯”地址。目前TCP／IP網絡，全部是通(tōng)過路由器互連起來(lái)的(de)，Internet就是成千上萬個(gè)IP子網通(tōng)過路由器互連起來(lái)的(de)國際性網絡。

路由器用(yòng)于連接多(duō)個(gè)邏輯上分(fēn)開的(de)網絡，幾個(gè)使用(yòng)不同協議(yì)和(hé)體系結構的(de)網絡。路由器利用(yòng)網絡層定義的(de)“邏輯”上的(de)網絡地址（即IP地址）來(lái)區(qū)别不同的(de)網絡，實現網絡的(de)互連和(hé)隔離，保持各個(gè)網絡的(de)獨立性。當一個(gè)子網傳輸到另外一個(gè)子網時(shí)，可(kě)以用(yòng)路由器完成。它具有判斷網絡地址和(hé)選擇路徑的(de)功能，過濾和(hé)分(fēn)隔網絡信息流。一方面能夠跨越不同的(de)物(wù)理(lǐ)網絡類型（DDN、FDDI、以太網等等），另一方面在邏輯上将整個(gè)互連網絡分(fēn)割成邏輯上獨立的(de)網絡單位，使網絡具有一定的(de)邏輯結構。

一句話(huà)總結：路由器的(de)主要工作就是爲經過路由器的(de)每個(gè)IP數據包尋找一條最佳傳輸路徑，并将該數據有效地傳送到目的(de)站點。 路由器的(de)基本功能是，把數據（IP報文）傳送到正确的(de)網絡。

六、網關

網關(Gateway)又稱網間連接器、協議(yì)轉換器。網關在網絡層以上實現網絡互連，是最複雜(zá)的(de)網絡互連設備，僅用(yòng)于兩個(gè)高(gāo)層協議(yì)不同的(de)網絡互連。網關既可(kě)以用(yòng)于廣域網互連，也(yě)可(kě)以用(yòng)于局域網互連。 網關是一種充當轉換重任的(de)計算(suàn)機系統或設備。使用(yòng)在不同的(de)通(tōng)信協議(yì)、數據格式或語言，甚至體系結構完全不同的(de)兩種系統之間，網關是一個(gè)翻譯器。與網橋隻是簡單地傳達信息不同，網關對(duì)收到的(de)信息要重新打包，以适應目的(de)系統的(de)需求。

一句話(huà)總結：網關，通(tōng)過字面意思解釋就是網絡的(de)關口。從技術角度來(lái)解釋，就是連接兩個(gè)不同網絡的(de)接口，比如局域網的(de)共享上網服務器就是局域網和(hé)廣域網的(de)接口。

最後有兩個(gè)注意問題：

1、交換機和(hé)路由器的(de)區(qū)别？

從應用(yòng)上說：

交換機和(hé)路由器的(de)使用(yòng)中最大(dà)的(de)區(qū)别莫過于路由器内部可(kě)實現撥号上網，然後通(tōng)過共享給多(duō)台電腦(nǎo)同時(shí)上網，而交換機内部不具有撥号功能，但交換機的(de)作用(yòng)是将網絡信号分(fēn)流，以實現更多(duō)電腦(nǎo)連接共享上網。

大(dà)家可(kě)以這(zhè)樣認爲，交換機可(kě)以将多(duō)台電腦(nǎo)連接起來(lái)，與交換機互連的(de)電腦(nǎo)本身則具備了(le)互相通(tōng)信的(de)功能，組建成了(le)一個(gè)内部局域網，但需要訪問互聯網還(hái)需要有網絡支持，因此交換機一端需要連接到路由器，路由器即可(kě)實現交換功能，還(hái)可(kě)以撥号，實現寬帶連接，并将寬帶資源分(fēn)配個(gè)交換機使用(yòng)，這(zhè)樣就實現了(le)多(duō)台電腦(nǎo)共享上網。

從概念上說：

路由，是三層設備，有選擇道路的(de)作用(yòng)。比如你去羅馬，有很多(duō)路可(kě)以走，怎麽走省錢省時(shí)間，就是路由要做(zuò)的(de)，解決你應該按照(zhào)那條路走的(de)問題。當然還(hái)有基于三層的(de)其他(tā)功能。

交換機，是二層設備。他(tā)就像你家門前的(de)如或者你們樓道，附近的(de)住戶都知道去幾層幾号怎麽走。

舉個(gè)例子說明(míng)路由器和(hé)交換機的(de)配合：我要去找小明(míng)借電腦(nǎo)，小明(míng)說他(tā)不在家，叫我自己去拿吧，同時(shí)還(hái)告訴我他(tā)家的(de)地址是XX路XX小區(qū)XX号（好比ip地址），我根據小明(míng)告訴我的(de)地址找到了(le)小明(míng)的(de)家（路由器的(de)功能，尋找路徑）。我進門發現他(tā)家居然有10台電腦(nǎo)，哪台是借給我的(de)那台呢(ne)？噢，原來(lái)小明(míng)還(hái)告訴我他(tā)要借給我的(de)電腦(nǎo)的(de)編号（MAC地址），那樣我就可(kě)以根據編号找到相應的(de)電腦(nǎo)了(le)。

在上述的(de)例子中，如果我沒有路由器，我就不知道怎麽去小明(míng)家，更不用(yòng)說拿到電腦(nǎo)；如果我沒有拿到所需的(de)電腦(nǎo)編号，我也(yě)拿不到電腦(nǎo)，因爲有十台電腦(nǎo)，我不能亂拿；有個(gè)特殊情況，如果小明(míng)家隻有一台電腦(nǎo)呢(ne)？那我就不需要編号就可(kě)以确定拿哪台電腦(nǎo)，也(yě)就是不需要交換機。

2、爲什(shén)麽有時(shí)候還(hái)要在路由器的(de)後面先接1台交換機再接計算(suàn)機？

路由器是可(kě)以直接接電腦(nǎo)等終端設備，爲什(shén)麽标準都是路由器接交換機然後再接電腦(nǎo)等終端，是因爲路由器本來(lái)就是一個(gè)路由設備，用(yòng)來(lái)選路的(de)，不适合大(dà)量的(de)數據交換，交換機是用(yòng)來(lái)大(dà)量數據交換的(de)，終端在内網的(de)性質就是需要使用(yòng)交換機，所以标準就是路由器地下(xià)接交換機的(de)形式。一般是情況就是在路由器下(xià)面接交換機，路由器主要起數據轉發，也(yě)就是尋址、路由的(de)功能，交換機起到用(yòng)戶接入的(de)目的(de)。但是家用(yòng)的(de)路由器的(de)話(huà)直接就接計算(suàn)機就可(kě)以了(le)，而不必考慮再接交換機。