瑞金梅文:关于HUB和交换机两种网络设备对网络联接的效果

1.集线器（HUB）顾名思义，集线器就是将网线集中到一起的机器，也就是多台主机和设备的连接器。集线器的主要功能是对接收到的信号进行同步整形放大，以扩大网络的传输距离，所以它属于中继器的一种。区别仅在于集线器能提供更多的连接端口，而中继器只是一个1对1的专门延长传输距离的连接器。集线器的特点：
A．集线器在OSI模型中属于第一层物理层设备，从OSI模型可以看出它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、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性。
B．所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，所以只能工作在半双工模式下，传输效率低。如果是个8口的HUB，那么每个端口得到的带宽就只有1/8的总带宽了。现在市场上的HUB多为10/100Mbps带宽自适应型。
C．而且集线器是一种广播工作模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其他所有端口都能够收听到信息，容易产生广播风暴。另外安全性差，所有的网卡都能接收到所发数据，只是非目的地网卡自动丢弃了这个不是发给它的信息包。
〔广播风暴： 当网卡或网络设备损坏后，会不停地发送广播包，从而导致广播风暴，使网络通信陷于瘫痪。〕
集线器多用于小型局域的组网，不过随着交换机的整体价格下调，集线器的性价比明显偏低，处于淘汰的边缘了。目前主流集线器主要有8口、16口和24口等大类，但也有少数品牌提供非标准端口数，如4口和12口的，2～3台电脑的家庭用个4口的10／100Mbps自适应的集线器就可以了。有的HUB会有一个UPLink端口，它是专门用来连接其他网络设备（如：交换机、路由器等）的。其他还有模块化、可堆叠等概念属于高端专业领域，本文不涉及。
2. 交换机（SWITCH）交换机是集线器的升级换代产品，外形上和集线器没什么分别，是一种在通信系统中自动完成信息交换功能的设备，用途和HUB一样也是连接组网之用，但是它具有比集线器更强大的功能。交换机的特点：
A.交换机属于OSI的第二层数据链路层设备，也就说交换机至少工作在第二层，以MAC地址（网卡等设备的硬件地址）进行寻址的。顺带一提，现在常见的三层交换机是在二层平台上提供原属三层的VLAN和基于IP路由及交换功能，而四层交换则为基于端口的应用，甚至还有七层交换，这属于高端专业设备了，本文不涉及。从OSI模型可以看出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、碎片对封装数据包进行转发等。家庭和小型局域网使用的基本都是纯二层交换机。
〔虚拟局域网（VLAN）：虚拟网络是在整个网络中通过网络交换设备建立的虚拟工作组。虚拟网在逻辑上等于OSI模型的第二层的广播域，与具体的物理网及地理位置无关。虚拟工作组可以包含不同位置的部门和工作组，不必在物理上重新配置任何端口，真正实现了网络用户与它们的物理位置无关。VLAN可以理解为在一个大局域网中划分出的小局域网，一个VLAN自成一个广播域，从而达到划分广播域的目的。VLAN间路由需要三层设备。〕
B.交换机每个端口都独占一条带宽，当二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，而且可以工作在全双工模式下。打个比方来说，如果现在使用的是10Mbps 8端口以太网交换机，因每个端口都可以同时工作，所以在数据流量较大时，那它的总流量可达到8×10Mbps＝80Mbps。现在市场上的交换机多为10/100Mbps自适应型。
C.交换机在绝大多数情况下是一种单播工作模式，它的内存中会有一张MAC地址对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上。简单来说，交换机是这样工作的：当一个含有不明目标地址的包传来时，交换机会先在所有端口广播，这时目标地址的主机会响应发回一个信息包，那么交换机就会在MAC对照表中记录下这个端口的地址，下次再有去这个地址的包，交换机就会直接发到这个端口而不再广播了。交换机的这种功能可以称之为“MAC地址学习”功能，也可以把交换机的这种工作方式不太准确的理解为“一次广播，多次单播”。那么在大多数情况下，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，因此交换机就能够隔离冲突域和有效的抑制广播风暴的产生。
〔冲突域(collision domain)：域内的不同设备同时发出的以太网帧会互相冲突，这个冲突的范围就是冲突域。处于冲突域里的某个设备在某个网段发送数据包，强迫该网段的其他所有设备注意到这个包。而在某一个相同时间里，不同设备尝试同时发送包，那么将在这个网段导致冲突的发生，降低网络性能。HUB的所有端口就都处在一个冲突域中，而SWITCH的每个端口自成一个冲突域，从而达到划分大冲突域目的。〕
随着交换机的价格下调，逐步占据了集线器的市场，就算在中小规模的局域网组网中基本都是使用交换机了。而随着现在局域网组件规模的增大，致使VLAN迅速普及，三层交换机也出现在很多公司的网络中，三层交换机可以简单的理解为“基于硬件的路由器+二层交换机”，三层交换机可以通过路由缓存来记忆路由，使得需要路由的信息包只路由一次，以后再有去同一目标的包就依靠“记忆”直接转发了，实现了“一次路由，多次交换”的功能。交换机的端口分类和集线器相同，现在也有适合家庭的4～5口桌面型交换机，大约100元,用来组建家庭内部局域网很合适。