集线器和交换机的区别.docx

【实验目的】 1、理解以集线器为互联设备的共享式以太网中数据包的转发 2、理解以交换机为互联设备的交换式以太网中数据包的转发 3、理解集线器和交换机的区别 【实验内容】 1、共享式以太网 构建以集线器为互联设备的拓扑，在“模拟（仿真）模式”下进行数据包发送 2、交换式以太网 构建以交换机为互联设备的拓扑，在“模拟（仿真）模式”下进行数据包发送 3、通过观察数据包在共享式以太网和交换式以太网中的转发，验证集线器和交换机的区别 【集线器与交换机的区别】 在计算机网络中，集线器和交换机都是用于连接多台设备的网络设备，但它们的工作原理和功能有着显著的差异。 **集线器**是基于共享介质的网络设备，它工作在OSI模型的物理层。集线器的主要任务是将接收到的数据帧广播到所有连接的端口，因此在一个共享式以太网中，所有的设备都需要共享相同的带宽。这意味着当网络中有多台设备同时传输数据时，它们会竞争网络信道，导致带宽效率降低，甚至可能产生冲突。集线器不具备数据包的智能处理能力，不进行任何过滤或寻址操作，因此无法避免广播风暴和数据包冲突，这在高流量环境下会导致网络性能急剧下降。 **交换机**则工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。交换机拥有多个独立的端口，每个端口都可以视为一个单独的冲突域，提供独占的带宽给每个连接的设备。当数据包发送至交换机时，它会检查包头中的MAC地址，然后根据地址表将数据包转发到正确的端口，只有目标设备能接收到该数据包，从而避免了广播风暴和冲突。交换机可以学习和记忆MAC地址，建立端口到MAC地址的映射，提高网络的效率和性能。 **实验过程**中，通过构建共享式以太网（集线器互联）和交换式以太网（交换机互联）的拓扑结构，并在模拟环境中发送数据包，可以直观地观察到两者在数据转发上的差异。在共享式以太网中，所有主机发送的数据包都会被集线器广播到所有端口，如果多台主机同时发送数据，可能会出现冲突，导致数据包丢失。而在交换式以太网中，交换机仅将数据包转发给指定的目标地址，有效提高了带宽利用率和数据传输的效率。 此外，实验还涉及到广播数据包的处理。在交换机中，广播数据包（如目的地址为255.255.255.255）会被转发到所有端口，这在某些情况下是有用的，例如网络发现和地址解析。而在集线器中，广播数据包同样会被转发到所有端口，但由于集线器的特性，广播风暴的风险更大。 集线器和交换机在数据转发机制、带宽管理、冲突处理以及对广播数据的处理等方面存在本质区别。交换机提供了更高的网络性能和更有效的带宽利用，而集线器更适合小型、低流量的网络环境，或作为临时的网络扩展解决方案。在网络设计和集成中，正确理解和运用这些设备是确保网络性能和稳定性的重要因素。