“网络硬件三剑客”：集线器的工作原理十分easy

[转载]集线器，交换机，路由器和全双工，半双工

本文来自：。本文对“网络硬件三剑客”作了很好的总结，在此引用摘录：

什么是集线器？

在了解集线器之前，您必须首先了解转发器。在网络中，我们感动了。最简单的是，两台计算机通过两个网卡形成“双机互连”，并且这两个网卡通常为信号线的非屏蔽双绞线。

因为双绞线的信号功率在传输信号时会逐渐衰减，而在信号衰减到一定程度时会失真。因此，在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。

当两台计算机之间的距离超过100米时，以实现两台计算机的互连。人们在两台计算机之间安装一个“中继器”。它的功能是对不完全衰减的信号进行分类。再一次，在继续发送之前会生成一个完整的信号。

转发器是普通集线器的前身，而集线器实际上是多端口转发器。集线器通常具有RJ45接口，例如4、 8、 1 6、 2 4、 32。通过这些接口，集线器可以为相应数量的计算机完成“中继”功能。因为它在网络中处于一种“中心”位置。因此，集线器也称为“集线器”。

集线器如何工作

集线器的工作原理非常简单，以图2为例。图为具有8个端口的集线器。总共连接了8台计算机。集线器位于网络的“中心”。信号通过集线器转发。 8台计算机可以互连。

详细的通信过程如下：假设计算机1要向计算机8发送消息。当计算机1的网卡通过双绞线电缆将信息发送到集线器时，集线器不会直接将信息发送到计算机8。它将“广播”信息-同时将信息发送到8个端口。当8个端口上的计算机收到此广播信息时，它们将检查该信息，如果发现该信息已发送给自己，则将接收它，否则将忽略它。

由于信息是从计算机1发送到计算机8的，所以最终计算机8将接收该信息，而其他7台计算机将不会接收该信息，因为在读取信息后这些信息不是他们自己的。

集线器共享宽带的特征

集线器是“共享”设备。集线器本身无法识别目标地址。当同一局域网中的主机A向主机B发送数据时，数据包将通过基于集线器的网络上的广播进行发送。每个终端都通过验证数据包标题中的地址信息来确定是否接收它。

因为集线器只能在一个时钟周期内发送一组信息。假设一个集线器连接到大量计算机，并且当经常需要同时进行多台计算机通信时，集线器的工作效率将非常低，例如信息阻塞，冲突等。

为什么会这样？举个例子。当计算机1正通过集线器向计算机8发送信息时，假定计算机2在试图与集线器联系时也希望通过集线器向计算机7发送信息。但是发现集线器正忙于计算机1。然后，计算机2将“带”数据站在集线器前面等待，并要求集线器不时停止计算机1的工作。假设计算机2成功“捕获”了集线器（因为集线器是“共享的”，因此很容易抓住它），这时处于传输状态的计算机1的数据将停止，因此计算机1将还要去“抓住枢纽...

可以看出，集线器上每个端口的实际速度不仅与集线器的带宽有关，而且与同时工作的设备数量有关。例如，一个带宽为10Mb的集线器连接到8台计算机。当这8台计算机同时工作时，每台计算机的实际带宽为10/8 = 1. 25Mb！

半双工

因为集线器使用“广播”方法传输信息。因此，集线器在传输数据时只能工作在半双工状态。例如，当计算机1正在发送数据时，计算机1和计算机8需要彼此发送一些数据。计算机8只能接收计算机1发送的数据，而只需要等待计算机1停止发送并准备接收它即可。它可以将自己的信息发送到计算机1或其他计算机。

什么是开关？

该交换机也称为交换集线器。内部处理后，它将再次生成信息并将其转发到指定的端口。它具有自己的主动寻址功能和交换功能，因为交换基于传输信息包的目标地址。将每个信息包独立地从源端口发送到目标端口。避免与其他端口冲突。从广义上讲，交换机是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

开关的工作原理

在计算机网络系统中。出于共享工作模型的弱点，启动了此切换。

中心是共享工作模型的代表。如果将集线器与邮递员进行比较，则邮递员是一个文盲的“愚蠢”人-如果他想发送信件，他不知道直接根据信件上的地址发送信件。给收件人。只需拿起信并将其分发给所有人，然后让收件人根据地址信息推断出这封信是否属于他本人！该交换机是一个“智能”邮递员-该交换机具有高带宽的反向总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都连接到该反向总线。当控制电路接收到数据包时。处理端口将在内存中查找地址比较表，以确定目标MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）连接到哪个端口。数据包通过内部交换矩阵快速传输到目标端口。

如果目标MAC不存在。交换机广播到所有端口。交换机收到端口响应后，将“学习”新地址并将其添加到内部地址表中。

交换机的特性，专用宽带

因为交换机可以根据地址信息将数据智能地高速发送到目的地。因此，它不会像集线器一样在数据传输过程中“中断”那些非收件人。这样，交换机可以同时在多个端口组之间传输数据。每个端口都可以视为一个独立的网段。彼此通信的双方独立享受所有带宽，无需与其他设备竞争使用。

例如，当主机A将数据发送到主机D时，主机B可以同时将数据发送到主机C，并且如果这两次传输此时都使用10Mb交换机，则这两种传输都将享受网络的所有带宽。那么此时交换机的总循环等于2×10Mb = 20Mb。

全双工

当交换机上的两个端口通信时，由于它们之间的通道相对独立，因此可以实现全双工通信。

集线器和交换机之间的区别

从两者的工作原理来看。交换机和集线器之间有很大的区别。首先，从OSI体系结构的角度来看，集线器属于OSI物理层设备的第一层，而交换机属于OSI数据链路层设备的第二层。

第二，从工作方法的角度来看，集线器采用“广播”模式。因此，很容易产生“广播风暴”。当网络规模较大时，性能会受到很大影响。当交换机工作时，只有请求端口和目标端口会相互响应，而不会影响其他端口。因此，该交换机可以在一定程度上隔离冲突域，并有效地抑制“广播风暴”的发生。

此外，在带宽方面。无论集线器有多少个端口，所有端口都共享相同的带宽，并且只有两个端口可以同时传输数据。其他端口只能等待，并且集线器只能同时在半双工模式下工作。但是为了切换。每个端口都有一个专用带宽。当两个端口工作时，它不会影响其他端口的工作。同时，该交换机不仅可以在半双工模式下工作，而且可以在全双工模式下工作。

假定交换机和集线器之间的区别是用最简单的语言描述的，那么它应该是智能和非智能之间的区别。

简而言之，集线器只是连接多台计算机的网络设备。它只能在信号放大和传输中起作用，不能处理信号中的碎片，因此在传输过程中很容易出错。该交换机可以视为智能集线器。除了具有集线器的所有特性外，它还具有自己的活动寻址，交换和处理功能。并在数据传输过程中。发送者和接收者独立工作。与其他端口没有关系，从而达到防止数据丢失，提高吞吐量的目的。

什么是路由器？

路由器也可以称为[路由器]。工作在网络的第三层（也称为网络层）中，其作用是连接不同的网段（例如，局域网的两个不同地址），并找到最适合网络中数据传输的路径（一般而言，可以说个人用户对此功能的需求不是很大）。通常，路由器的接口数量相对较少。它的主要功能是将网络连接到网络。路由器连接不同的局域网，并根据记录的路由表转发数据，从而可以实现交换机划分的不同VLAN之间的通信。路由器不仅可以隔离诸如交换机之类的冲突域，而且可以检测并丢弃广播数据包。这样可以隔离广播域，有效扩展网络规模。

交换机使用物理地址或MAC地址来确定转发数据的目标地址。路由器使用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发地址。

传统开关只能切割碰撞域。广播域不能被剪切。路由器可以剪切广播域

路由器的工作方式

路由表存储各种传输路径的相关数据。例如子网的徽标信息，Internet上的路由器数量以及下一个路由器的名称。路径表可以由系统管理员固定设置，也可以由系统动态更改，可以由路由器本身主动调整，或者可以由主机控制。

不同的子网和网段可以通过路由器互连，因此路由器不同于集线器和交换机。它通常安装在网络的“骨干”部分，而不是像集线器和交换机那样在基层工作。

为什么家用无线路由器而不是无线交换机

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