交換式集線器共享網路

1. 交換式集線器的工作原理

1）交換式集線器由：埠、緩沖區、信息幀的轉發機構和背板體系結構。
交換式集線器可以同時接收多個埠信息，並可以同時將這些信息發向多個
目標地址對應的埠。交換式集線器還可以將從一個埠接收的信息發向多個埠。由
於每個埠都有其專用的轉發通道，從而避免了共享式集線器中因共享傳輸通道所造成
的沖突。但是，交換式集線器中沖突依然存在，如果兩個接收埠都要向同一個輸出端
口轉發時，就形成了沖突。但是，這個沖突相對於共享式集線器來說，無論是沖突的概
率，還是沖突的范圍，都要小得多。交換式集線器埠之間的沖突可以通過集線器內部
的功能來協調。還有一種形式的沖突，就是如果交換式集線器埠連接到一個傳統的以
太網段上，該乙太網段中仍存在沖突，這種沖突可以由CSMA/CD協議來處理。
2）盡管當前FDDI和令牌環的集線器產品已經在市場上出現，然而占絕對優勢的仍
是10BASE-T和100BASE-T埠的集線器。另外，集線器埠也可以是100BASE-TX，
100BASE-T4或100BASE-FX。
3）緩沖能力和擁塞控制
一般說來，大的緩沖區意味著較好的性能，但同時價格也就高。許多交換式集
線器廠商選擇擁塞控制機制來防止緩沖區溢出的情況發生。擁塞控制可以採用這種方法
實現：向高速結點發送「假」沖突，迫使它進入後退狀態，暫停數據發送，從而使得集
線器得以騰空緩沖區。如果某埠識別出它的緩沖區快滿時，則立即發送擁塞模
式信號給發送結點。發送結點則按沖突原則中斷發送，進入標准後退狀態。發送結點將
保持此狀態，直至該埠騰空內部緩沖區。這種類型的擁塞控制適用於半雙工埠。
4）轉發機構
交換式集線器具有網橋的功能，它必須知道要轉發的信息幀的類型。信息幀的
轉發方法可以是存儲轉發式、切入式或改進的切入式。交換式集線器中，幀轉發機構將
在幀的延遲等待和錯誤檢驗的可靠性之間作出折衷選擇。三種轉發機構分別如下：
存儲轉發式（store and forward):
將發來的幀在發送到一個埠之前先全部存儲在內部存儲器中。此時，交換式
集線器的延遲等待時間至少等於整個禎的傳輸時間。這樣一來，如果集線器的級聯數較
大時，可能導致性能惡化。但是，此種方式可以對幀進行CRC校驗，從而濾掉不正確的或
有沖突的幀。
切入式（cut_through):
只查看信息幀的目的地址（位於幀頭部分），然後立即進行信息幀的轉發，從
而使得幀的延遲大為降低。此種方法實際上將目的地址有效的所有信息幀全部進行轉發
，就有可能將有錯誤的幀、有沖突的幀也轉發了出去。相對主幹網而言，切入式的方法
適合於工作組級別的集線器。
改進型切入式:
這種方式綜合了以上兩種方式的優點。其方法是先保存幀頭的64個位元組，如果
幀不正確，則立即丟棄，因為通過幀的頭64個位元組就可以判斷出包的好壞，所以這種方
式是以上兩種方式的折衷。不過，改進型切入式在短幀（一般是控制幀）時與存儲轉發
式相似，在長幀（一般是數據幀）時與切入式相似。這是改進型切入式的一個缺點，因
為控制幀一般要求短的延遲，而數據幀一般需要好的錯誤校驗。這是一對矛盾。
5）背板體系結構
交換式集線器的背板體系結構定義了如何通過其內部的電子線路完成從一個端
口向另一個埠轉發信息幀。背板體系結構對交換式集線器來說至關重要，大多數情況
下，交換式集線器受到它的背板體系結構的限制。交換式集線器通常有兩種工作方式：
循環法和優先埠服務模式，這兩種方法對應著兩種不同的背板體系結構。
循環法（或先來先服務）開關體系結構一次服務一對埠。如果埠沒有活
動，則跳過它。此體系結構適用於每個埠的通信量基本相等，而且頻繁使用的交換式
集線器。優先埠服務模式引入一種各活動埠爭用匯流排的原則，這種類型的體系結構
適合於能處理突發性（burst）通信量的10/100Mbps型交換式集線器，而且一般比循環
法的體系結構靈活性強。較高檔的交換式集線器可以按照這兩種體系結構進行配製。
6）網路管理
共享介質網路中，所有網路埠都可以監聽該網路段上的所有通信，網路管理
較易實現。而對於交換式乙太網，由於各網路交換式集線器要對通信流進行交換，因此
管理就相當復雜。對於交換式集線器的管理方案主要有兩種。一種是將管理的功能納入
到集線器的背板體系結構中，由背板上的功能部件進行信息統計，並將結果以唯一的以
太網址存儲在管理部件中。查詢可以通過訪問此管理部件來實現。此種方法的缺點是兼
容性太差，不同的廠商有不同的設計模式，通常僅局限於SNMP統計。第二種方法叫作「
埠別名法」，它允許交換式集線器將任何給定的埠「映射」到專用的管理埠上。
該管理埠配備特別的管理終端或Pc，用於收集各種統計信息。此管理方法無具體標准
可循。
當前，許多廠商已採用新的遠程監控（RMON）MIB，它允許對交換進行SNMP型端
口順序管理。
7）交換式集線器的其他特點
交換式集線器的特殊點是每埠支持多少網路地址，由於每一埠都象一個進
行轉發的網橋，所以集線器要保持一張該埠外的所有結點地址表。這些表可能很長，
要佔用大量的存儲器，因此許多廠商只允許每埠有少量的地址。
交換式集線器的另外一個特點是可配置性。由於網路帶寬愈來愈高，因此集線
器的設計要能適合網路發展需要的可升級性。例如，100BASE-TX的交換式集線器允許將
快速乙太網推廣到5類UTP的工作組中，但對於需要100BASE-T4、100BASE-FX的工作組則
不能方便地連接。解決這個問題有兩種方法，一個是採用帶有介質無關性介面（MII）
的埠，另一種方法是將外部收發器連接到MII埠上來實現與任何類型乙太網或快速
乙太網傳輸協議的轉換。
8）全雙工原理
目前許多種交換式集線器都支持全雙工的通信方式。常規的乙太網基於共享介
質，採用半雙工方式。因為，共享介質網路中，一個站發送數據時，其他站點必須監
聽。也就是說，信道任何時候只能有一個方向在傳輸數據，要麼發送，要麼接收，絕不
能兼而有之。全雙工方式要求通信的雙方具有點對點的連接。10BASE-T和乙太網交換技
術的結合使得傳輸信道不是由多個用戶共享，而是以點對點方式實現了通信雙方的連
接。從而使得全雙工乙太網的實現成為可能。全雙工乙太網的實現基於Kalpana方法；
〈1〉一對UTP（或一根光纖）只用以傳送數據，而另一對UTP線用作接收數據；
〈2〉不需要載波監聽（CRS），因為電纜只為一個結點接收和發送數據；
〈3〉不需要沖突檢測和二進制指數方式的後退演算法，因為不會發生沖突。
目前，市場上的10Mbps全雙工設備和100BAST-T交換式集線器多採用Kalpana方法。
採用全雙工，可以使速率達到200Mbps，點-點距離採用光纖時可達2km。
9）第三層交換
交換式集線器埠具有網橋功能，可看成是多埠網橋。網橋工作的基本原則
是具有過濾作用，將進入幀的但目標地址不屬於本埠連接的各工作站MAC地址的幀轉
發到其他埠，如果是非法或錯誤的地址，則集線器各埠都會轉發出去，，形成廣播
風暴，這就是spanning tree的協議。對於擔任網路主幹的100BASE-FL集線器它會消耗過
多的網路帶寬。為了避免廣播風暴，在100BASE-FL集線器中引入第三層交換（Layer 3
Switching），該交換式集線器除按第二層MAC地址進行交換外，還工作在第三層及網路
層。對於TCP/IP網路或INTERNET網，應用最為廣泛，第三層交換即為IP交換，即在轉發
信息時對除第二層MAC地址外，還要查看IP地址。對於非法的MAC地址就沒有對應的IP地
址，則不會形成廣播風暴。第三層交換應用於網路主幹的交換式100BASE-FL，對提高
網路性能有很大好處。但是可以看出，由於IP交換工作在第三層，這樣對100BASE-FL的
交換速度有一些影響，但總體上利大於弊，因此交換式集線器引入第三層交換是一種先
進的思想和技術。

2. 為什麼要用交換式網路代替共享式網路

對區域網的中心交換機進行網路分段後，乙太網偵聽的危險仍然存在。這是因為網路最終用戶的接入往往是通過分支集線器而不是中心交換機，而使用最廣泛的分支集線器通常是共享式集線器。這樣，當用戶與主機進行數據通信時，兩台機器之間的數據包（稱為單播包Unicast Packet）還是會被同一台集線器上的其他用戶所偵聽。一種很危險的情況是：用戶TELNET到一台主機上，由於TELNET程序本身缺乏加密功能，用戶所鍵入的每一個字元（包括用戶名、密碼等重要信息），都將被明文發送，這就給黑客提供了機會。因此，應該以交換式集線器代替共享式集線器，使單播包僅在兩個節點之間傳送，從而防止非****偵聽。當然，交換式集線器只能控制單播包而無****控制廣播包（Broadcast Packet）和多播包（Multicast Packet）。所幸的是，廣播包和多播包內的關鍵信息，要遠遠少於單播包

3. 交換機與集線器介質共享方式的區別

首先說HUB,也就是 集線器 。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個區域網。而 交換機 （又名交換式集線器）作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別：集線器採用的式共享帶寬的工作方式，而交換機是獨享帶寬。這樣在機器很多或數據量很大時，兩者將會有比較明顯的。而 路由器 與以上兩者有明顯區別，它的作用在於連接不同的網段並且找到網路中數據傳輸最合適的路徑 ，可以說一般情況下個人用戶需求不大。路由器是產生於交換機之後，就像交換機產生於集線器之後，所以路由器與交換機也有一定聯系，並不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能路由轉發數據包的不足。

總的來說，路由器與交換機的主要區別體現在以下幾個方面：

（1）工作層次不同

最初的的交換機是工作在OSI／RM開放體系結構的數據鏈路層，也就是第二層，而路由器一開始就設計工作在OSI模型的網路層。由於交換機工作在OSI的第二層（數據鏈路層），所以它的工作原理比較簡單，而路由器工作在OSI的第三層（網路層），可以得到更多的協議信息，路由器可以做出更加智能的轉發決策。

（2）數據轉發所依據的對象不同

交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉發數據的目的地址。而路由器則是利用不同網路的ID號（即IP地址）來確定數據轉發的地址。IP地址是在軟體中實現的，描述的是設備所在的網路，有時這些第三層的地址也稱為協議地址或者網路地址。MAC地址通常是硬體自帶的，由網卡生產商來分配的，而且已經固化到了網卡中去，一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網路管理員或系統自動分配。

（3）傳統的交換機只能分割沖突域，不能分割廣播域；而路由器可以分割廣播域

由交換機連接的網段仍屬於同一個廣播域，廣播數據包會在交換機連接的所有網段上傳播，在某些情況下會導致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網段會被分配成不同的廣播域，廣播數據不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火牆的服務

路由器僅僅轉發特定地址的數據包，不傳送不支持路由協議的數據包傳送和未知目標網路數據包的傳送，從而可以防止廣播風暴。

交換機一般用於LAN-WAN的連接，交換機歸於網橋，是數據鏈路層的設備，有些交換機也可實現第三層的交換。 路由器用於WAN-WAN之間的連接，可以解決異性網路之間轉發分組，作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組，然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路，並採用不同協議。相比較而言，路由器的功能較交換機要強大，但速度相對也慢，價格昂貴，第三層交換機既有交換機線速轉發報文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以廣泛應用。

目前個人比較多寬頻接入方式就是ADSL，因此筆者就ADSL的接入來簡單的說明一下。現在購買的ADSL貓大多具有路由功能（很多的時候廠家在出廠時將路由功能屏蔽了，因為電信安裝時大多是不啟用路由功能的，啟用DHCP。打開ADSL的路由功能），如果個人上網或少數幾台通過ADSL本身就可以了，如果電腦比較多你只需要再購買一個或多個集線器或者交換機。考慮到如今集線器與交換機的 價格相差十分小，不是特殊的原因，請購買一個交換機。不必去追求高價，因為如今產品同質化十分嚴重，我最便宜的交換機現在沒有任 何問題。給你一個參考報價，建議你購買一個8口的，以滿足擴充需求，一般的價格100元左右。接上交換機，所有電腦再接到交換機上就行了。餘下所要做的事情就只有把各個機器的網線插入交換機的介面，將貓的網線插入uplink介面。然後設置路由功能，DHCP等， 就可以共享上網了。

看完以上的解說讀者應該對交換機、集線器、路由器有了一些了解，目前的使用主要還是以交換機、路由器的組合使用為主，具體的組合方式可根據具體的網路情況和需求來確定。

4. 和共享式乙太網相比，交換式乙太網有什麼不同的特點

獨享帶寬，無序競爭、採用點對點傳輸方式，實現全雙工通信、支持VLAN應用，有效隔離數據，避免廣播風暴、交換式乙太網與傳統乙太網很好地兼容，最大限度地保護了用戶投資

5. 共享式乙太網與交換式乙太網的區別是什麼

網路中的共享和交換這兩個概念。在此，打個比方，同樣是10個..

車道的馬路，如果沒有給道路標清行車路線，那麼車輛就只能在無序的狀態下搶道或佔道通行，容易發生交通堵塞和反向行駛的車輛對撞，使通行能力降低。為了避免上述情況的發生，就需要在道路上標清行車線，保證每一輛車各行其道、互不幹擾。共享式網路就相當於前面所講的無序狀態，當數據和用戶數量超出一定的限量時，就會造成碰撞沖突，使網路性能衰退。而交換式網路則避免了共享式網路的不足，交換技術的作用便是根據所傳遞信息包的目的地址，將每一信息包獨立地從埠送至目的埠,避免了與其它埠發生碰撞，提高了網路的實際吞吐量。
共享式乙太網存在的主要問題是所有用戶共享帶寬，每個用戶的實際可用帶寬隨網路用戶數的增加而遞減。這是因為當信息繁忙時，多個用戶都可能同進「爭用」一個信道，而一個通道在某一時刻只充許一個用戶佔用，所以大量的經常處於監測等待狀態，致使信號在傳送時產生抖動、停滯或失真，嚴重影響了網路的性能。
集線器上是一個中繼器，而中繼器的主要功能是對接收到的信號進行整形再生放大，使被衰減的信號再生（恢復）到發送時的狀態，以擴大網路的傳輸距離，而不具備信號的定向傳送能力。
交換式乙太網中，交換機供給每個用戶專用的信息通道，除非兩個源埠企圖將信息同時發往同一目的埠，否則各個源埠與各自的目的埠之間可同時進行通信而不發生沖突。

6. 交換式乙太網和共享式乙太網的區別

1、定義不同：

在區域網中大量地使用了集線器和交換機作為聯網中繼設備，其中使用集線器進行連接的區域網稱為共享式區域網，而使用交換機進行連接的區域網則稱為交換式區域網。

2、核心不同：

共享式乙太網的典型代表是使用10Base2/10Base5的匯流排型網路和以集線器為核心的星型網路。在使用集線器的乙太網中，集線器將很多乙太網設備集中到一台中心設備上。

交換式乙太網是以交換式集線器或者交換機為中心構建的星形拓撲結構網路。在交換式乙太網中，交換機根據接收到的數據幀中的MAC地址決定數據幀應發往交換機的哪個埠。

(6)交換式集線器共享網路擴展閱讀：

使用交換式乙太網替換共享式乙太網不需要改變原有網路的其它硬體，包括電纜和用戶網卡，僅需要用交換式集線器或交換機替換傳統的集線器，因此可以節省用戶網路升級的費用。使用交換式乙太網替代共享式乙太網的原因：

1、減少沖突：交換機將沖突隔絕在每一個埠（即每個埠都是一個沖突域），避免了沖突的擴散。

2、提升帶寬：接入交換機的每個節點都可以使用全部的帶寬，而不是各個節點共享帶寬。

7. 交換機、路由器、網橋、集線器 作用和區別、實現功能

集線器：工作在物理層，用於構成沖突域（廣播域）。

網橋/交換機：工作在數據鏈路層，用於連接不同的網路。網橋/交換機會在自身存儲其硬體埠與MAC地址的映射關系。一般使用網橋/交換機隔離LAN。簡單來說，網橋可以看做一個埠數少的交換機。

路由器：工作在網路層。用於連接不同網路，進行分組轉發。區別在於，網橋/交換機根據MAC轉發，路由器根據ip進行轉發。

(7)交換式集線器共享網路擴展閱讀：

網關的分類

（1)協議網關：協議網關通常在使用不同協議的網路區域間做協議轉換。

（2)應用網關：應用網關是在使用不同數據格式間翻譯數據的系統。

（3)安全網關：安全網關是各種技術的融合，具有重要且獨特的保護作用，其范圍從協議級過濾到十分復雜的應用級過濾。

HUB,也就是集線器。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個區域網。而交換機（又名交換式集線器）作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別：集線器採用的式共享帶寬的工作方式，而交換機是獨享帶寬。

這樣在機器很多或數據量很大時，兩者將會有比較明顯的。而路由器與以上兩者有明顯區別，它的作用在於連接不同的網段並且找到網路中數據傳輸最合適的路徑 ，可以說一般情況下個人用戶需求不大。

路由器是產生於交換機之後，就像交換機產生於集線器之後，所以路由器與交換機也有一定聯系，並不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能路由轉發數據包的不足。

交換機和路由器的區別：

從應用上說：

交換機和路由器的使用中最大的區別莫過於路由器內部可實現撥號上網，然後通過共享給多台電腦同時上網，而交換機內部不具有撥號功能，但交換機的作用是將網路信號分流，以實現更多電腦連接共享上網。

大家可以這樣認為，交換機可以將多台電腦連接起來，與交換機互連的電腦本身則具備了互相通信的功能，組建成了一個內部區域網，但需要訪問互聯網還需要有網路支持。

因此交換機一端需要連接到路由器，路由器即可實現交換功能，還可以撥號，實現寬頻連接，並將寬頻資源分配個交換機使用，這樣就實現了多台電腦共享上網。

8. 共享式區域網和交換式區域網的區別

共享式區域網和交換式區域網的區別為：沖突域不同、數據傳輸不同、連通不同。

一、沖突域不同

1、共享式區域網：共享式所有埠均是同一個沖突域。

2、交換式區域網：交換式區域網每個埠下是一個獨立的沖突域。

二、數據傳輸不同

1、共享式區域網：共享式區域網中所有的用戶都依賴單條共享介質，所以在技術上不可能同時發送和接收數據。

2、交換式區域網：交換式區域網每個站點可以同時發送和接收數據，一對線用於發送數據，另一對線用於接收數據。

三、連通不同

1、共享式區域網：共享式區域網通過匯流排這一共享介質使PC全部連通。

2、交換式區域網：交換式區域網通過VLAN（虛擬區域網）劃分不同的網段，從而使同一網段的PC可以通信。

9. 交換式集線器與共享式集線器相比有何優點求解答

交換機(即你說的交換式集線器)增加了沖突域,把沖突域范圍縮小,每條線路是一個沖突域.這樣計算機不像在用共享式集線器那樣之間會有沖突,這樣增加了網路性能. 同時彌補了乙太網布線不方便,容易出現單點故障,擴展等缺陷.