作為一名標準的智慧裝置軟體開發人員，計算機網路中相關的網路裝置中繼器、集線器、網橋、交換機及路由器是必須掌握的概念，本文將簡要介紹一下，並對閘道器概念做詳細介紹。

1.中繼器 

訊號在傳輸過程中會不斷衰減，為了不讓訊號衰減對通訊產生影響，產生了中繼器：僅做放大訊號用，把訊號傳導偏遠的地方

2.集線器

        試想，如果每個裝置只有一個對外介面，那麼意味著只能建立一對點好點的通訊。為了能夠讓通訊“一對多”，需要將訊號複製廣播，於是，產生了集線器：把一個埠的資訊重複廣播到其它7個埠上（假設是8口HUB）。所以HUB也可以叫做multiport repeater。廣播會產生衝突，HUB都有碰撞檢測功能，有碰撞基本上就是避讓，一個人說完了，另一個人再說，所以效率低。

集線器的主要功能是對接收到的訊號進行再生整形放大，以擴大網路的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。它工作於OSI(開放系統互聯參考模型)參考模型第一層，即“物理層”。集線器與網絡卡、網線等傳輸介質一樣，屬於區域網中的基礎裝置，採用CSMA/CD（一種檢測協議）介質訪問控制機制.

2.1集線器原理

基本上不具有類似於交換機的"智慧記憶"能力和"學習"能力。它也不具備交換機所具有的MAC地址表，所以它傳送資料時都是沒有針對性的，而是採用廣播方式傳送。也就是說當它要向某節點發送資料時，不是直接把資料傳送到目的節點，而是把資料包傳送到與集線器相連的所有節點。

3.網橋

    現在，我們有了集線器，但是這帶來一個問題，多個集線器連線在一起，但是由於是廣播通訊，互相沖突，所以我們現在需要一種裝置，能夠有效隔離子網。讓廣播通訊僅僅在於一個區域性：網橋。

    網橋也是資料鏈路層裝置，把一個區域網一分為2，中間用網橋連線，這樣A發給BCD的資料就不會再廣播到EFGH了。

3.1網橋的工作原理

    上圖是用一個網橋連線的兩個網路，網橋的A埠連線A子網，B埠連線B子網，為什麼網橋知道哪些資料包該轉發，哪些包不該轉發呢？那是因為它有兩個表A和B，當有資料包進入埠A時，網橋從資料包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。

    一開始的時候，表A和表B都是空的，沒有一條記錄，這時，網橋會把資料包轉發給B網路，並且在表A中增加一條MAC地址(把源MAC地址記錄表中)，說明這個MAC地址的機器是A子網的，同理，當B子網傳送資料包到B埠時，網橋也會記錄源MAC地址到B表。

    當網橋工作一段時候後，表A基本上記錄了A子網所有的機器的MAC地址，表B同理，當再有一個數據包從A子網傳送給網橋時，網橋會先看看資料包的目的MAC地址是屬於A子網還是B子網的，如果從A表中找到對應則，拋棄該包（因為該包在HUB中已經被轉發），如果不是，則轉發給B子網，然後檢查源MAC地址，是否在表中已經存在，如果不存在，在表A中增加一條記錄。

    噢，或許你現在會問了，為什麼需要兩張表呢，一張表不行麼？？嗯～剛才把表一分為二是為了便於理解，實際上，真正的網橋裡面存的應該是一張表(當然有可能為了提速，或者其他原因，它也可能把資訊存為多張表，這個得看它怎麼實現了～)，如果是一張資訊表，表裡記錄的應該是：MAC-PortNum，所以它是具有學習功能的。

    網橋相當於二層交換機它可以在Layer2“橋接”兩個網段。它比HUB強一些的是，它分離了兩個網段，不會把一個網段內部的packet廣播到另一個網段。因此，兩個網段之間不會產生不必要的訊號衝突碰撞。舉例：AB在橋東，CD在橋西，AB對話時，CD也可以對話。AC對話時，BD大致要避讓。

4.交換機

4.1交換機的產生：

    注意到，網橋只有兩個埠。隨著網路裝置的發展，逐漸產生了多個埠的“網橋”，但是由於網橋是資料鏈路層的廣播通訊，A和G通訊的時候，B和F就沒法通訊——一個橋上多個通訊將產生衝突。為了能夠實現多對多的通訊，於是產生了交換機。

    在交換機中，A和B通訊的同時，C和D也可以通訊——因為它們分別佔用不同的埠。這樣，交換機漸漸替代了HUB，成為組建區域網的重要裝置。

4.2交換機的原理

    交換機工作於OSI參考模型的第二層，即資料鏈路層。交換機內部的CPU會在每個埠成功連線時，通過ARP協議學習它的MAC地址，儲存成一張ARP表。在今後的通訊中，發往該MAC地址的資料包將僅送往其對應的埠，而不是所有的埠。因此，交換機可用於劃分資料鏈路層廣播，即衝突域；但它不能劃分網路層廣播，即廣播域。

    也就是說，交換機也有一張表，記錄的是port-mac。

4.3交換機的分類：

    按照傳輸資料包的層次，交換機可以分為一、二.....七層交換機。

5.路由器

    我們知道，交換機工作在資料鏈路層次。如果現在A節點向未知節點B通訊，如果A和B之間通過N（很大）個交換機才連線在一起，那麼只用交換機來實現，那麼A將資料包傳送之後，在到達所有其他埠，如果其他埠不能識別，那麼都將進行轉發，這樣，最終也可以到達B，但是勢必產生很多的冗餘資料通訊。於是，我們有了路由器。

5.1路由器的原理

    路由器工作在網路層，可以根據IP來選擇對應的埠，當然，這裡選擇的依據就是路由表。

6.閘道器:IP閘道器=路由器

6.1產生背景與定義

         Gateway就是一扇大門（gate），門裡門外是兩個不同的網路，有不同的網路協議。

        而從gateway的定義，我們可以推論，路由器可以看作一種gateway的特例，門裡門外是相同的兩個網路（都講IP這個語言協議）。所以說gateway比router複雜得多。

 gateway大概要支援訊號轉換，協議轉換，阻抗匹配，波特率轉換，故障隔離等功能來實現系統間的互操作性。它還可能需要在兩個系統間建立相互可接受的管理程式。

       在現代網路術語中，閘道器（gateway）與路由器（router）的定義不同。閘道器（gateway）能在不同協議間移動資料，而路由器（router）是在不同網路間移動資料，相當於傳統所說的IP閘道器（IP gateway）。

       閘道器顧名思義就是連線兩個網路的裝置，對於語音閘道器來說，他可以連線PSTN網路和乙太網，這就相當於VOIP，把不同電話中的模擬訊號通過閘道器而轉換成數字訊號，而且加入協議再去傳輸。在到了接收端的時候再通過閘道器還原成模擬的電話訊號，最後才能在電話機上聽到。

       對於乙太網中的閘道器只能轉發三層以上資料包，這一點和路由是一樣的。而不同的是閘道器中並沒有路由表，他只能按照預先設定的不同網段來進行轉發。閘道器最重要的一點就是埠對映，子網內使用者在外網看來只是外網的IP地址對應著不同的埠，這樣看來就會保護子網內的使用者