集线器与交换机的区别 ​

    目录：
    1.集线器和交换机有什么区别?
    2.集线器和交换机一样吗
    3.集线器和交换机的主要区别是什么
    4.集线器和交换机的区别和联系
    5.集线器和交换机的功能是什么?区别在哪?
    6.集线器与交换机的区别是什么
    7.集线器与交换机之间的区别
    8.集线器跟交换机的区别
    9.集线器和交换机的功能和区别
    10.集线器和交换机的本质区别





1.集线器和交换机有什么区别?
集线器与交换机的区别我们首先来看早期的总线型以太网早期的总线型以太网，最早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，当初人们认为这种总线型连接方式既简单又可靠然而，这种使用无源电缆和大量机械接头的总线型以太网，并不像人们想象的那么可靠。
2.集线器和交换机一样吗
后来，以太网发明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、更灵活的双绞线作为传输媒体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
3.集线器和交换机的主要区别是什么
集线器只工作在物理层，它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。
4.集线器和交换机的区别和联系
使用集线器HUB可以在物理层扩展以太网我们来举例说明
    假设某学院下设三个系部，每个系部都有一个使用集线器作为互连设备的以太网。
5.集线器和交换机的功能是什么?区别在哪?
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（冲突域）例如，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，表示该帧数据帧的信号会传输到一系中的其他各主机二系中的多台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。
6.集线器与交换机的区别是什么
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，原来三个互相独立的以太网就成为了一个更大的以太网，而原来三个独立的碰撞域，就合并成了一个更大的碰撞域
7.集线器与交换机之间的区别
在集线器之后，发展出了更先进的网络互连设备，也就是以太网交换机我们先从一个典型的例子，来看看以太网交换机与集线器的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个主机。
8.集线器跟交换机的区别
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，而不是网络中的其他各主机很显然，交换机拥有绝对的优势
9.集线器和交换机的功能和区别
需要说明的使，为了简单起见，本文所有举例的前提条件是:忽略ARP过程；假设交换机的帧交换表已“学习好了”（配置完成）；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。
10.集线器和交换机的本质区别
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。
假设这是该交换机的帧交换表
主机A给主机B发送数据帧，交换机收到该帧后，在帧交换表中查找该帧的目的MAC地址，也就是主机B的地址，发现应该从接口2转发于是就从接口2将该帧转发出去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。
（交换机自学习算法和转发帧的流程我们将会在下一部分详细介绍）许多以太网交换机对收到的帧采用存储转发的方式进行转发但也有一些交换机采用直通交换方式直通交换不必把整个帧先缓存后再处理，而是在接收帧的同时再根据其MAC地址，直接决定该帧的转发接口，因而提高了帧的转发速率。
直通交换也有很大的缺点，就是它不检查帧是否有差错就直接将帧转发出去接下来，我们再通过几个例子，进一步对比集线器和交换机我们首先来对比主机发送单播帧的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地址来决定是否接收该帧。
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
我们再来对比发送广播帧的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目的MAC地址是广播地址，就接收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，检测到帧的目的MAC地址为广播地址，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，接收该广播帧
从本例可以看出：使用集线器的共享总线型以太网中的各主机，属于同一个广播域；而使用交换机的交换式以太网中的各主机，也属于同一个广播域因此对于广播帧的情况，从效果上看没有什么区别我们再来对比网络中的多台主机同时给另一个主机发送单播帧的情况。
对于使用集线器的共享总线型以太网，这必然会产生碰撞，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，会先将他们缓存起来，然后逐个转发给目的主机，不会产生碰撞接下来，我们来对比使用集线器扩展以太网和使用交换机扩展以太网有什么区别。
首先对比发送单播帧的情况，这是仅使用集线器扩展以太网后发送单播帧的情况。
这是仅使用交换机扩展以太网后发送单播帧的情况。
很显然，交换机具有非常明显的优势。再来对比发送广播帧的情况。这是仅使用集线器扩展以太网后发送广播帧的情况。
这是仅使用交换机扩展以太网后发送广播帧的情况。
从效果上看是一样的可见，不管是使用集线器还是交换机来扩展以太网，扩展后的以太网的各主机都属于同一个广播域仅使用集线器扩展的以太网，在逻辑上仍然是共享总线的，并且形成为一个更大的碰撞域换句话说，参与竞争总线的主机比扩展前的更多了。
这是竞争总线并产生碰撞的一个例子。同样一个任务，在仅使用交换机扩展的以太网上就不会产生碰撞。
因此，如果仅仅使用集线器来扩展以太网，不仅会扩大广播域还同时扩大了碰撞域。但是，如果使用交换机将原来各自独立的碰撞域连接起来，只会扩大广播域而不会扩大碰撞域。也就是说，交换机可以隔离碰撞域。
以太网交换机的自学习算法和转发帧的流程在上文中，我们对比了在物理层扩展以太网的集线器和在数据链路层扩展以太网的交换机本部分，我们介绍以太网交换机自学习和转发帧的流程以太网交换机工作在数据链路层（也包括物理层）。
目前市场上也有包含网络层部分功能的交换机，称为三层交换机。下面我们来举例说明以太网交换机自学习和转发帧的流程。如图所示，相互连接的两台以太网交换机各自连接了三台主机，构成了一个交换式以太网。
为了简单起见，各主机网卡上固化的MAC地址仅用一个大写字母表示，各主机互不相同为了将重点放在以太网交换机自学习和转发帧的流程上，假设各主机知道网络中其他各主机的MAC地址((无需进行ARP)假设主机A给主机B发送帧，该帧从交换机1的接口1进入交换机1。
交换机1首先进行登记的工作，将该帧的源MAC地址A，记录到自己的帧交换表中将该帧进入自己的接口的接口号1，相应的也记录到自己的帧交换表中上述登记工作就称为交换机的自学习之后，交换机1对该帧进行转发，该帧的目的MAC地址为B，在自身的帧交换表中查找地址B，找不到，于是对该帧进行盲目转发，也称为泛洪。
也就是从除该帧进入交换机接口外的其他所有接口转发该帧可以看出，交换机一开始还是比较“笨”的，它还没有足够的知识来明确转发帧，只能进行盲目的转发
主机B的网卡收到该帧后，根据帧的目的MAC地址B，就知道这是发送给自己的帧，于是就接收该帧主机C的网卡收到该帧后，根据目的MAC地址知道不是发送给自己的帧，于是丢弃该帧该帧从交换机2的接口2进入交换机2。
交换机2首先进行登记的工作，将该帧的源MAC地址A记录在自己的帧交换表中，并记录相应的接口号2，之后交换机2对该帧进行转发
接下来，主机B给主机A发送帧，该帧从交换机1的接口3进入交换机1 ，交换机记录该帧的MAC地址和接口号，并查找自身帧交换表，发现目的地址A的接口为1，于是就直接向接口1转发该帧。
接下来，主机E给主机A发送帧，该帧从交换机2的接口3进入交换机2 ，交换机记录该帧的MAC地址和接口号，并查找自身帧交换表，发现目的地址A的接口为2，于是就直接向接口2转发该帧该帧从交换机1的接口4进入交换机1。
交换机记录该帧的MAC地址和接口号，并查找自身帧交换表，发现目的地址A接口为1，于是就直接向接口1转发该帧
那么，请大家思考一下，如果交换机1的接口1连接了一个集线器，集线器连接了主机A和G，那么主机G发送给主机A还会被交换机转发吗？假设主机G给主机A发送帧，该帧通过总线进行传输，主机A和交换机1的接口1都可以收到。
主机A的网卡接收到该帧后，根据目的地址接收该帧，而交换机的接口1接收到该帧后，交换机会先记录下主机D的地址和其接口号，并查找目的地址A的接口号，发现A的接口号也为1，与接收到的帧的接口号相同，于是交换机丢弃该帧。
随着网络中各主机都发送过帧后，网络中的各交换机就可以学习到各主机的MAC地址以及它们与自己各接口的对应关系需要注意的是，帧交换表中的每条记录都有自己的有效时间，到期自动删除，这和ARP高速缓存表是一个道理，因为网络中的主机MAC地址与交换机的接口好映射关系不是唯一的，所以每过一段时间，交换机都需要对此关系更新。
以太网交换机的生成树协议STP请大家思考一下，应该如何提高以太网的可靠性？例如，如图所示的以太网，由三台交换机互连而成，每台交换机上都连接有一些主机
如果链路AB故障，则连接交换机B的网络无法与A,C通信，如果链路AC,AB均出现故障，则此网络就会由一个大的以太网退化为三个独立的小的以太网，这显然是不可靠的相信大家都知道，可以通过添加冗余链路来提高以太网的可靠性。
例如我们给交换机B和C之间添加一条冗余链路后，即使交换机A和B之间出现了故障，B也可以与A，C通信但是，冗余链路也会带来负面效应—形成网络环路网络环路会带来以下问题：广播风暴（当一个交换机向环路转发广播帧后，该帧会不停的在环路各路由器直接相互转发）。
也会使主机收到重复的广播帧还会使帧交换机的帧交换表振荡（即由于不停收到广播帧，交换机的交换表会不停的记录帧的转发端口信息，造成振荡）以太网交换机使用生成树协议STP(Spanning Tree Protocol),可以在增加冗余链路来提高网络可靠性的同时又避免网络环路带来的各种问题。
不论交换机之间采用怎样的物理连接，交换机都能够自动计算并构建一个逻辑上没有环路的网络，其逻辑拓扑结构必须是树型的(无逻辑环路);交换机通过计算最小生成树来使自己某各接口关闭来避免形成环路。
最终生成的树型逻辑拓扑要确保连通整个网络;当首次连接交换机或网络物理拓扑发生变化时(有可能是人为改变或故障)，交换机都将进行生成树的重新计算例如，假设这段链路出现了故障，相关交换机检测出故障后，将重新计算最小生成树，改变阻塞接口来避开故障路线。
虚拟局域网VLAN概述使用一个或多个以太网交换机互连起来的交换式以太网，其所有站点都属于同一个广播域随着交换式以太网规模的扩大，广播域相应扩大网络中每一个主机都处于同一个广播域会由很多弊端：广播风暴、难以管理和维护、潜在的安全问题。
假设网络中的一个主机给另一个网络中的主机发送数据，需要先发送ARP广播帧来请求获取目的主机MAC地址这就导致每次有主机发送ARP请求就会广播给网络中所有主机，会大大浪费网络资源和各主机的CPU资源因此除非应用需求必须使用广播，否则网络中的主机应尽量不使用广播。
实际上网络中会频繁需要发送广播信息，目前使用最广泛的TCP/P协议栈中的很多协议都会使用广播地址解析协议ARP (已知IP地址，找出其相应的MAC地址)
    路由信息协议RIP(一种小型的内部路由协议)动态主机配置协议DHCP(用于自动配置IP地址)
如何才能将较大的广播域分割为更小的广播域呢？使用路由器就可以隔离广播域路由器工作在网络体系结构的第三层，由于路由器默认情况下不对广播数据包进行转发，因此路由器可以很自然的就可以隔离广播域然而路由器的成本较高，局域网内全部使用路由器来隔离广播域使不现实的。
所以，虚拟局域网VLAN技术应运而生虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Network)是一种将局域网内的设备划分成与物理位置无关的逻辑组的技术，这些逻辑组具有某些共同的需求即在物理上虽然属于同一广播域，但是我们人为的在逻辑上把一些不相关的主机划分出去，将相关的主机划分为一组，使之逻辑上分为不同的广播域。
同一个VLAN内部可以广播通信，不同VLAN之间不能广播通信那么VLAN是如何实现的呢？虚拟局域网VLAN的实现机制虚拟局域网VLAN技术是在交换机上实现的，需要交换机能够实现以下两大功能：能过处理带有VLAN标记的帧（也就是IEEE 802.1Q帧）；
交换机的各端口可以支持不同的端口类型。我们首先来看IEEE 802.1Q帧。IEEE 802.1Q帧(也称Dot One Q帧)对以太网的MAC帧格式进行了扩展，插入了4字节的VLAN标记。
VLAN标记的最后12比特称为VLAN标识符VID，它唯一地标志了以太网帧属于哪一个VLAN当交换机收到普通的以太网帧时，会将其插入4字节的VLAN标记转变为802.1Q帧，简称“打标签”当交换机转发802.1Q帧时，可能会删除其4字节VLAN标记转变为普通以太网帧，简称“去标签”。
交换机的端口类型有以下三种:AccessTrunkHybrid在介绍这三种交换机端口类型之前，我们首先需要了解一下交换机各端口的缺省VLAN ID这个概念在思科交换机上称为Native VLAN，即本征VLAN。
例如思科绞换机在用户未配置VLAN时，所有端口都默认属于VLAN1，即所有端口的本征VLAN都是VLAN1而在华为交换机上称为Port VLAN ID，即端口VLAN ID，简记为PVID为了描述方便，我们在之后的介绍中，我们采用PVID而不是本征VLAN。
需要注意的是，交换机的每个端口有且仅有一个PVIDAccess端口Access端口一般用于连接用户计算机，只能属于一个VLAN，Access端口的PVID值与端口所属VLAN的ID相同(默认为1)例如，初始化时，各接口配置PVID值为1，类型为Access端口。
Access端口接收处理方法:
    一般只接受“未打标签”的普通以太网MAC帧根据接收帧的端口的PVID给帧“打标签”，即插入4字节VLAN标记字段，字段中的VID取值与端口的PVID取值相等Access端口发送处理方法:。
若帧中的VID与端口的PVID相等，则“去标签”并转发该帧;否则不转发假如有四台主机A,B,C,D其中AB属于VLAN2，CD属于VLAN3，在初始化是各接口PVID值为1，我们配置AB接口的PVID值为2，CD接口PVID值为3，如图。
当主机A发送广播帧时，由接口1进入交换机，Access端口会对未打标签的MAC帧进行打标签，即添加4字节的VLAN标记字段，并且PVID=2之后交换机会扫描各接口PVID的值，PVID的值为2则转发该广播帧并进行去标签处理。
而属于PVID3的CB则不会收到该帧，则实现了帧只在同一VLAN下的转发Trunk端口Trunk端口一般用于交换机之间或交换机与路由器之间的互连
    Trunk端口可以属于多个VLAN用户可以设置Trunk端口的PVID值。
默认情况下，Trunk端口的PVID值为1假设不同网络主机ABCDEFGH通过两个交换机相连。
假设主机A发送一个广播帧，该帧从交换机1的端口1进入交换机由于端口1 的类型为Access，它会接收到的“未打标签”的普通以太网MA帧“打标签”而对于相同的PVID值，Trunk端口会和Access端口一样，接收“未打标签”的帧，根据接收帧的端口的PVID给帧“打标签”，即插入4字节VLAN标记字段，字段中的VID取值与端口的PVID取值相等。
那么当主机C发送广播帧会怎么样呢？由于进入交换机后广播中的VLAN标记字段为VID=2与Trunk端口的PVID值不同，故Trunk端口会不做处理直接转发该帧，该帧到达交换机2后进行PVID识别，发现相同值的端口3和4，故向3和4转发该帧。
Hybrid端口Hybrid端口既可用于交换机之间或交换机与路由器之间的互连(同Trunk端口)，也可用于交换机与用户计算机之间的互连(同Access端口)Hybrid端口可以属于多个VLAN(同Trunk端口)用户可以设置Hybrid端口的PVID值。
默认情况下，Hybrid端口的PVID值为1(同Trunk端口)Hybrid端口发送处理方法(与Trunk端口不同)查看帧的VID是否在端口的“去标签”列表中:若存在，则“去标签”后再转发;
    若不存在，则直接转发;
Hybrid端口接收处理方法(同Trunk端口)接收“未打标签”的帧，根据接收帧的端口的PVID给帧“打标签”，即插入4字节VLAN标记字段，字段中的VID取值与端口的PVID取值相等接收“已打标签的帧”;。
【应用举例】主机A、B、C连接在同一个交换机的不同接口上。利用Hybrid端口的功能，实现以下应用需求:A和B都能与C相互通信，但A与B不能相互通信。配置初始化端口信息：
由于接口1PVID值为10，所以帧进入交换机后添加VLAN标记字段VID=10，而后交换机查询各端口去标签VID的值，发现3接口记录的去标签VID值为10，20，30.包含10，故向接口3去标签转发该帧。
而接口2没有去标签VID=10，于是直接向接口2转发带VLAN标记字段的帧，当主机接收到带有VLAN标记字段的帧后，直接自动丢弃同理主机C给A发送数据帧，主机A同样可以收到主机B给主机C发送帧过程也和A类似，这里就不在过多展示了。
这下就实现了A和B均能与C相互通信，但A与B不能相互通信。