中继器、集线器、网桥、交换机、路由器和网关在网络协议中工作的层次（计算机网络学习笔记）

中继器、集线器、网桥、交换机、路由器和网关运行在不同的层次上，如表1所示。

表1 设备的工作层次

应用层	应用网关
传输层	传输网关
网络层	路由器
数据链路层	网桥、交换机
物理层	中继器、集线器

物理层中有中继器，中继器是模拟设备，主要用来处理自己所连的线缆上的信号。在一个线缆上出现的信号被清理、放大，然后再被放到另一条线缆上。中继器并不理解帧、数据包或帧头，它们只知道把比特编码成电压的符号。

集线器有许多条输入的线路，它将这些输入线路连接在一起。从任何一条线路上到达的帧都被发送到所有其他的线路上。如果两帧同时到达，它们会有冲突，就好像它们在同一根同轴电缆上遇到后发生碰撞一样。连接到同一个集线器上的所有线路必须以同样的速度运行。它不会检查链路层地址，也不以任何方式使用该地址。

网桥是一个数据链路层设备，用于连接两个或多个局域网。跟集线器一样，一个现代网桥有多个端口，通常具有4-48条某种类型的输入线。与集线器不同的是网桥的每个端口被隔离成它自己一个冲突域；如果端口是全双工的点到点路线，则需要使用CSMA/CD算法。当到达一帧时，网桥从帧都提取出帧的目的地址，并用该地址查询一张应该把帧发往哪里去的表。对于以太网，地址是48位的目标地址。网桥只把帧输入到所需要的端口，在同一时间可转发多个帧。网桥比集线器提供了更好的性能，隔离网桥端口还意味着输入线路可以以不同的速度运行，甚至可以是不同的网络类型。

交换机是现代网桥的另一个称呼。

路由器是网络层的设备。当一个数据包进入到路由器时，帧头和帧尾被剥掉，帧的有效载荷字段中的数据包被传给路由软件。路由软件利用数据包的头信息来选择输出线路。对于一个IP数据包，包头将包含一个32位（IPv4）或者128位（IPv6）地址，而不是48位的IEEE 802地址。该路由器看不到帧地址，甚至不知道数据包来自哪个LAN或哪条点到点线路。

传输层包含传输网关。传输网关将两台使用了不同面向连接传输协议的计算机连接起来。

应用网关能理解数据的格式和内容，并且可以将消息从一种格式转换为另一种格式。