集线器和交换机的区别

zhuang-jr 2013-02-12

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集线器和交换机的区别

在以太网组网中，我们经常需要选用集线器（Hub）和交换机（Switch）,当网络站点较多时，它们是必不可少的选择，在网络中它们起着架构网络的作用，是网络的重要互联设备。在以光纤作为传输媒体的网络中，仍会需要使用集线器和交换机。但是组网中如何选择使用HUB还是Switch呢，我们需要了解这两种设备的性能。

集线器，传统的集线器可以看作是多端口中继器，处于OSI模型的第一层--物理层，要求端口两端的数据速率一致，数据帧一致，通信协议一致，这种集线器能起到连接网络，延伸网络的能力，可以由它们组成庞大的星型网络。但它是基于共享媒体的，总带宽有限，各个端口分得的带宽更是有限的。HUB相比于交换机，它的数据传输率有限，如果站点比较多，会造成系统性能的快速下降。

  交换机，交换机处于OSI模型的第二层--数据链路层，交换机的数据传输原理与HUB不同，它采用矩阵交换通道的方式传输数据，各个数据通道都有独立的带宽，虽然一个时刻一个端口只能有一个通道，但整体上看交换机却是多个交换通道同时开通的，因此，交换机的数据传输性能比HUB要高的多。另外，由于交换设备不再局限于碰撞域，因此，交换机比集线器在延伸网络上最有优势。交换机更为智能。

    随着网络技术的发展，一种网络技术不可能轻易消失，也不可能由一种设备取代所有其它设备，各种设备都在不断发展。近些年来，集线器也发展了多种类型，如：智能集线器，可堆叠集线器，交换式集线器等等。集线器的性能扩展了。比如：光纤通道集线器是通过光纤通道仲裁回路拓扑来增强服务器和存储设备的连通性的。和以太网的集线器相似的是，光纤通道集线器是FC-AL拓扑的核心，可使回路得到集中式地监控和管理。通过使用集线器，多重可以在不中断回路工作的前提下在回路中添加和拆离网络设备。
交换式集线器，是最近才加入光纤通道集线器家族的新成员，在集线器和交换机两大阵营之间搭起了一座连接的桥梁。这种集线器易于管理，交换式集线器上的端口都是专用的，每一端口都能获得最大带宽。

    因此，在组网中是使用集线器还是交换机，可以从以下几个方面考虑：
网络规模――，根据网络规模的大小，可以很好的选择是使用集线器还是交换机。一般认为，交换机适用于任何规模的网络环境，但如果一个网络的节点少于50个，那么就可以选择集线器。但是，如果一些应用给网络带来很大的负载（比如完整的影像视频传输），在这种情况下，可能需要选用交换式集线器。
    带宽――光纤通道集线器与以太网集线器相似，所有端口都能获取由其他端口发出的数据。这种工作方式经常导致带宽拥塞，有时还会引发安全问题。然而交换机的端口却是完全独立的，每个端口都能同时支持所使用的拓扑下的最大带宽极限。
安全性――你决定选用集线器还是交换机的时候，安全性可能是需要考虑的因素。使用高性能的交换机可以方便地对网络进行逻辑分段，构建虚拟局域网，提高网络的安全性，提高网络的管理水平。而集线器并不具有这种功能。

    另一个方面，交换机的价格一般同量端口数的集线器要贵一些，象一些小的网络，还是可以考虑使用集线器，但交换机取代集线器是一种趋势。

    首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的差别。而路由器与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径，可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，(注:网络外线>集线器[简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。]>交换机[工作在OSI的第二层（数据链路层）]>路由器[工作在OSI的第三层（网络层）])所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

    总的来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面：

（1）工作层次不同

    最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

（2）数据转发所依据的对象不同

    交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域

    由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火墙的服务

    路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

    交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

    目前个人比较多宽带接入方式就是ADSL，因此笔者就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL猫大多具有路由功能（很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了，因为电信安装时大多是不启用路由功能的，启用DHCP。打开ADSL的路由功能），如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了，如果电脑比较多你只需要再购买一个或多个集线器或者交换机。考虑到如今集线器与交换机的价格相差十分小，不是特殊的原因，请购买一个交换机。不必去追求高价，因为如今产品同质化十分严重，我最便宜的交换机现在没有任何问题。给你一个参考报价，建议你购买一个8口的，以满足扩充需求，一般的价格100元左右。接上交换机，所有电脑再接到交换机上就行了。余下所要做的事情就只有把各个机器的网线插入交换机的接口，将猫的网线插入uplink接口。然后设置路由功能，DHCP等，就可以共享上网了。

   看完以上的解说读者应该对交换机、集线器、路由器有了一些了解，目前的使用主要还是以交换机、路由器的组合使用为主，具体的组合方式可根据具体的网络情况和需求来确定

以太网的集线器和交换机都是数据传输的枢纽。Hub 是将信号收集放大后传输给所有其它端口，即传输线路是共享的。而交换机能够选择目标端口，在很大程度上减少冲突(Collision)的发生，为通信双方提供了一条独占的线路。

　　另外，现在的交换机大多还具有第三层(网络层)的路由功能。所以说，使用交换机能大大改善网络的传输性能。

　　我们今天就为大家从技术和应用两个方面分析一下低端交换机(中、高端交换机用于大规模专业组网)和集线器的区别：

　　先从技术上分析：我们现在使用的以太网采用的工作方式是CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)，对于发送端来说，它每发送一个数据信息时，首先对网络进行监听，当它检测到线路正好有空，便立即发送数据，否则继续检测，直到线路空闲时再发送。

　　对于接收端来说，对接收到的信号首先进行确认，如果是发给自己的就接收，否则不予理睬。

　　于是，网络数据的传输中存在着共享和交换这两个概念--共享式网络是一种无管理疏导的无序工作状态，每个客户端都会尽可能的抢占通信通道，所以几个客户端一起抢占通道时就形成网络堵塞的局面，当数据和用户数量超出一定的限量时，就会造成网络性能的严重衰退。

　　而交换式网络则避免了共享式网络的不足，交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从端口送至目的端口,避免了与其它端口发生碰撞，提高了网络的实际吞吐量。

　　共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。

　　这是因为当信息繁忙时，多个用户都可能同进“争用”一个信道，而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用，所以大量的经常处于监测等待状态，致使信号在传送时产生抖动、停滞或失真，严重影响了网络的性能。

　　交换式以太网中，交换机供给每个用户专用的信息通道，除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口，否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。

　　所以，集线器就是一种采用共享式工作状态的设备，由于这种技术比较容易实现，所以集线器的价格也比较便宜，当然速度方面的缺陷也就难以避免;

　　而交换机是采用交换式技术的设备，技术含量比集线器高一些，当然价格也就贵一些了，不过交换机可以克服网络阻塞的弊病。

　　概括起来可以这么说：集线器上的所有端口争用一个共享信道的带宽，因此随着网络节点数量的增加，数据传输量的增大，每节点的可用带宽将随之减少。

　　集线器采用广播的形式传输数据，即向所有端口传送数据。

交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上数据的快速有效传输。交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接，数据包只被发送到目的端口，而不会向所有端口发送。

　　集线器是一种共享设备，本身不能识别目的地址，当同一网内的a主机向b主机发送数据时，数据包在以hub为架构的网络上以广播方式传输，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯。此方式共享带宽。

　　交换机基于mac地址识别，能完成封装转发数据功能的设备。

　　交换机可以学习mac地址，放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和接收者之间建立临时的交换路径，使数据从源地址到达目的地址。

　　看完上面，大家应该理解为什么有些商家会直接跟你说“交换机比较快，集线器比较慢”了(这个说法很通俗易懂吧)。我们再从应用上去分析：由于集线器无法克服大数据量和多用户时候的堵塞问题，所以它无法同时连接太多的客户端，一般我们在市场上看到的很多几十块的集线器都是5口的(以前16口的网吧集线器也很流行，不过现在都被交换机取代了)，而且只有10M;

　　而交换机5口或者8口都有(24口的都有，但是价格比较贵而且家用确实没什么必要)，速度基本都是10/100M自适应。

　　所以以后大家再看到文章里面有提到使用交换机或集线器都可以，那么最好还是选择交换机吧，虽然稍微贵一点，不过确实比集线器好用很多。