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[網際網路] TCP_IP 階層模型-常用網路設備

此文章為各筆記之整理，非原創，擷取來源可見資料來源。

常用網路設備​

資料來源：中繼器 (Repeater)、集線器 (Hub)、橋接器 (Bridge)、交換器 (Switch) 原理與介紹 @ !false

中繼器（Repeater）：訊號增強​

中繼器（Repeater）又稱為增益器或轉發器，是一實體層 (Physical layer) 設備，主要目的是在改善訊號衰減問題，使纜線總長度得以擴展。中繼器同樣也適用於電話通訊或無線網路，因此若 3G/4G 訊號較差，就可以安裝一台雙頻 ICS 中繼器或  Wi-Fi 延伸器。

集線器 (Hub)：不同電腦間的封包傳遞​

集線器是一中央節點（central node）的概念， 新增主機僅需將網路線插到連接埠（port）上，而移除主機也不過是把線移除，這使得網路擴展、設備維護都容易許多，此種佈線模式類似[星狀拓樸 (star topology)]。

集線器在接收封包（packet）進來後，會以廣播的方式將這個封包送到其它所有的電腦，不管誰才是應該收到該封包的電腦。集線器上的所有節點，仍皆位於同一碰撞網域（Collision Domain），此外，集線器屬於半雙工，收資料時並無法同時送資料，當因此當集線器連接非常多電腦時，網路就會變慢。

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橋接器（Bridge）：連接乙太網路設備形成區域網路​

主要用於連接多個不同網路區段（segment）的設備，成為「一個」大型乙太網路， 劃分區段的主要目的在於切開碰撞網域，進而減少碰撞機率，提升平均頻寬。

另外，橋接器可決定是否要讓資料訊框（Frame）通過橋接器到另一端網路上

交換器（switch) ：連接乙太網路設備形成區域網路​

**交換器（Switch）**一般指的是 L2 交換器（資料連結層），它的作用是在區域網路中，將網路做連接的動作，也就是在連接埠之間轉送封包。交換器內有一張表，記錄著每一台電腦的 MAC 位址，當封包進來之後，Switch 會去檢查該封包的目的地的是哪一個 MAC 位址的電腦，只將這個封包送給該台電腦，其他電腦則不會收到封包。

交換器根據是否提供管理、監控、設置 (configure) 等功能，又分為：網管型交換器（managed switch）與非網管型交換器（unmanaged switch）。

橋接器 (bridge)  與交換器 (switch)  時常被視為相等的。規範上的術語主要使用「橋接器」，實際上的裝置則多稱「交換器」。

小型交換器（非網管型）長得跟集線器（hub）很像， 但內部結構卻是完全不同，其所有連接埠都是獨立處理的，邏輯示意圖如下，目的是讓每個連接埠（port）都是獨立的碰撞網域：

由於交換器中每個連接埠都是一個獨立碰撞網域，因此不再需要  CSMA/CD 機制 (因為不可能發生碰撞)， 每一台主機隨時都可以傳送/接收 (全雙工)，因此大大地提高了平均頻寬！

交換器會根據訊框的目的位址查表後送往指定的連接埠，當訊框的內容有毀損或多餘時，予以忽略、丟棄，此功能稱為 —  過濾 (filtering)。

路由器（Router）：將一個 IP 分享給多個電腦，決定資料傳遞路徑​

路由器是用來將網路的資訊，使用在電腦之間傳送的基本設備，路由器的工作在於 OSI 模式第三層（網路層），用來決定資料傳遞路徑的設備，有時又被稱為「L3 交換器」。

我們使用的 IP 協定就是藉由路由器將不同的 IP 位址連接在一起，網路上的資料分成一段一段的封包（packet），而這些封包要指向何處便是由路由器來決定的，路由器會根據資料的目的地，指示正確的方向，計算評估最便捷有效率的路徑來傳輸資料，也就是說路由器要為封包做最佳化的工作，找出最適當的路徑。

路由器的 IP 具有「轉送中繼」的功能，電腦 A 的 TCP 只要將傳送資料的責任交給 IP 後，IP 就會負責將資料送給電腦 Ｂ。

  • 橋接器（Bridge）和路由器（Router）有一個不同點在於，橋接器只是單純做為一個決定是否讓封包通過的橋樑，Router 則會執行選徑功能。
  • 許多路由器也會內建橋接器／交換器的功能。

各設備功能之比較​

集線器（Hub）橋接器（Bridge）交換器（Switch）路由器（Router）
分割碰撞網域（Collision domain）XOOO
分割廣播網域（Broadcast domain）XXXO
OSI 模型分層L1（實體層）L2（資料鏈結層）L2（資料鏈結層）L3（網路層）

資料來源​