集线器与交换机

1. 集线器HUB

集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。

依据IEEE 802．3协议，集线器功能是随机选出某一端口的设备，并让它独占全部带宽，与集线器的上联设备(交换机、路由器或服务器等)进行通信。由此可以看出，集线器在工作时具有以下两个特点。
　　 首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备，工作中当一个端口接收到数据信号时，由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减，所以Hub便将该信号进行整形放大，使被衰减的信号再生(恢复)到发送时的状态，紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起到信号放大和重发作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是—个标准的共享式设备。因此有人称集线器为“傻Hub”或“哑Hub”。
　　 其次是Hub只与它的上联设备(如上层Hub、交换机或服务器)进行通信，同层的各端口之间不会直接进行通信，而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。由此可见，即使是在同一Hub的不同两个端口之间进行通信，都必须要经过两步操作：第一步是将信息上传到上联设备；第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。

2. 交换机

<table width="100%" border="0" cellspacing="6" cellpadding="4">
<tr>
<td><DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 局域网交换机的工作原理并不复杂。在网络体系结构的第2层，即数据链路层，局域网交换机是根据数据帧的介质访问控制(MAC，Media Access Control)地址进行数据帧的转发操作的。MAC地址也称为设备的物理地址。当交换机在网络端口接收到需要转发的数据帧时，首先检查数据帧的源MAC地址和目的MAC地址，然后与交换机内部的端口地址对照表进行比较，并按照以下规则进行操作。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1)如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则向数据帧来源端口外的交换机所有端口转发该帧。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2)如果数据帧的目的MAC地址是单播地址，但是这个地址并不在交换机的端口地址对照表中，则也向数据帧来源端口外的所有的端口转发该帧。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; (3)如果数据帧的目的MAC地址，存在于交换机的端口地址对照表中，则根据查表结果将该帧转发到相应端口。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; (4)如果数据帧的目的MAC地址与数据帧的源MAC地址在同一个端口连接的网段上，则丢弃该帧，交换不会发生。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 交换机在工作时，只要同时进行数据交换的端口不发生冲突，就可以通过交换机内部的硬件交换电路，建立多条同时工作且互不影响的数据通信链路。这些链路仅在通信双方有需求时建立，一旦数据交换完毕，相应的链路随之拆除。这就是交换机的主要工作过程。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在交换机的工作过程中，数据帧的转发是基于交换机内部的端口地址对照表进行的，这个表是交换机在启动后动态建立和维护的。交换机在进行数据帧交换时有多种交换模式。常见的交换模式有存储转发模式、快速转发模式和自由分段模式。</DIV>
<DIV>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 交换机在进行第2层交换时产生的通信交换延迟，与交换机采用的交换模式相关。接收数据帧的长度越短，交换机的交换延迟就越小，交换效率也就越高，但相应的错误检测功能就越弱。</DIV></td>
</tr>
</table>

3. 交换机和集线器的区别

从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。这就意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。

　　从工作方式来看，集线器是一种广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候其他所有端口都有名收听到信息，容易产生广播风暴。当网络较大的时候网络性能会受到很大的影响，那么用什么方法避免这种现象的发生呢？交换机就能够起到这种作用，当交换相工作的时候只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，那么交换机就能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。

　　从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待；同时集线器只能工作在半双工模式下。而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下也可以工作在全双工模式下。

HUB是可以完成主机相连的集线器，他的带宽是均分的，如果有10M，那么4个人平分。但是用SWITCH的话，接入的是10M，那么每个用户分到的也是10M，不会影响分支用户的速度。