数据链路层-第八节：集线器与交换机的区别
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据链路层-第八节：集线器与交换机的区别相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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本节对应视频如下
一：集线器
（1）早期的总线型以太网
早期的总线型以太网：最初使用粗同轴电缆作为传输媒体，后来演进到使用价格相对便宜的细同轴电缆。开始认为这种方法即简单又可靠，因为在那个时代普遍认为有源器件不可靠，而无源的电缆线才是最可靠的。然后，这种使用无源电缆和大量机械接头的总线型以太网并不像人们所想的那样可靠，所以早已被淘汰
（2）使用双绞线和集线器的星型以太网
使用双绞线和集线器的星型以太网：后来，以太网发展出了一种使用大规模集成电路，可靠性非常高的设备，叫做集线器，并且使用更便宜、灵活的双绞线作为传输媒体。如下图是一个使用了集线器和双绞线电缆互联了四台主机的星型以太网，主机中的以太网卡以及集线器各接口使用RJ-45插座，它们之间通过双绞线电缆进行连接，在双绞线两端是RJ-45插头，也就是我们俗称的水晶头。实践证明，使用双绞线和集线器比使用具有大量机械头的无源电缆要可靠的多，并且价格便宜、使用方便
注意
- 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享总线资源，使用的还是CSMA/CD协议
- 集线器只工作在物理层，它的每个接口仅简单地转发比特，不进行碰撞检测(由各站的网卡检测)
- 集线器一般都有少量的容错能力和网络管理功能。例如，若网络中某个网卡出了故障,不停地发送帧。此时，集线器可以检测到这个问题，在内部断开与出故障网卡的连线，使整个以太网仍然能正常工作
（3）使用集线器在物理层扩展以太网
如下图，假设某个学院下设三个系部，每个系部都有一个使用集线器作为互联设备的以太网，这三个以太网相互独立，各自共享自己的总线资源，是三个独立的碰撞域（或称冲突域）
- 一系中的某台主机给另一台主机发送数据帧，由于总线特性，表示该数据帧的信号会传输到一系中的其他各主机
- 二系中的多态主机同时发送数据帧，由于总线特性，这必然会产生信号碰撞，碰撞后的信号会传输到二系中的各主机
为了使各系部的以太网能够相互通信，可再使用一个集线器将它们互连起来。这样，原来三个独立的以太网就互连成为了一个更大的以太网，相应的，原来三个独立的碰撞域就合并为了一个更大的碰撞域
- 一系中的某台主机给二系中的某台主机发送数据帧，由于总线特性，表示该数据帧的信号会传输到整个网络中的其他主机
二：交换机
（1）一个典型例子
一个典型例子：如下图可以说明集线器和交换机的最显著区别
- 使用集线器互连而成的共享总线式以太网上的某个主机要给另一个主机发送单播帧，该单播帧会通过共享总线传输到总线上的其他各主机
- 使用交换机互连而成的交换式以太网上的某个主机要给另一个主机发送单播帧，该单播帧进入交换机后，交换机会将该单播帧转发给目的主机
（2）以太网交换机特点
以太网交换机特点：如下
- 以太网交换机通常都有多个接口。每个接口都可以直接与一台主机或另一个以太网交换机相连。一般都工作在全双工方式
- 注意：使用集线器的以太网在逻辑上是共享总线的，需要使用CSMA/CD协议来协调各主机争用总线，只能工作在半双工模式
- 以太网交换机具有并行性，能同时连通多对接口，使多对主机能同时通信，无碰撞(不使用CSMA/CD协议)
- 以太网交换机一般都具有多种速率的接口，例如：10Mb/s、100Mb/s、 1Gb/s、 10Gb/s接口的多种组合
- 以太网交换机工作在数据链路层(也包括物理层)，它收到帧后，在帧交换表中查找帧的目的MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发帧
- 以太网交换机是一种即插即用设备，其内部的帧交换表是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的
- 帧的两种转发方式
- 存储转发：
- 直通转发： 采用基于硬件的交叉矩阵(交换时延非常小，但不检查帧是否右差错)
三：集线器与交换机对比
对比主机发送单播帧情况：
- 对于使用集线器的共享总线型以太网：单播帧会传播到总线上的其他各主机，各主机中的网卡，根据帧的目的MAC地址来决定是否接受该帧
- 对于使用交换机的交换式以太网：交换机收到单播帧后，根据帧的目的MAC地址和自身的帧交换表，将帧转发给目的主机，而不是网络中的其他各主机
对比主机发送广播帧情况：
- 对于使用集线器的共享总线型以太网：广播帧会传播到总线上的其他各主机，各主机中的网卡，检测到帧的MAC地址是广播地址，就接受该帧
- 对于使用交换机的交换式以太网：交换机收到广播帧后，检测到帧的MAC地址是广播地址，于是从除该帧进入交换机接口外的其他各接口转发该帧。网络中除源主机外的其他各主机收到广播帧后接受该广播帧
对比网路中的多台主机同时给另一台主机发送单播帧情况：
- 对于使用集线器的共享总线型以太网：这必然会导致碰撞，遭遇碰撞的帧会传播到总线上的各主机
- 对于使用交换机的交换式以太网：交换机收到多个帧时，会将它们缓存起来，然后逐个转发给目的主机，不会产生碰撞
对比扩展以太网情况：
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分别仅使用集线器和交换机扩展以太网发送单播帧：很明显，交换机具有明显优势
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分别仅使用集线器和交换机扩展以太网发送广播帧：从效果上来看是一样的
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如下是碰撞的例子：可以看到，同样的传输任务在仅使用交换机扩展的以太网上就不会产生碰撞
可以看出，交换机可以隔离碰撞域
以上是关于数据链路层-第八节：集线器与交换机的区别的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章