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交换机与集线器
资料介绍
一、基础定义与发展背景
集线器（Hub）
集线器是早期局域网的基础连接设备，属于物理层（第一层）的网络设备，诞生于20世纪80年代以太网发展初期，主要功能是将多个以太网节点连接在一起，对信号进行放大整形后转发到所有连接端口，本质是多端口的中继器。
交换机（Switch）
交换机是取代集线器成为局域网核心的主流设备，属于数据链路层（第二层，部分高端交换机可工作在第三层及以上）的网络设备，诞生于20世纪90年代，能够根据MAC地址信息将数据帧精准转发到目标端口，解决了集线器带宽共享、冲突碰撞的核心问题。
2. 数据转发机制
· 集线器：采用广播式转发，任何一个端口收到数据信号，都会复制转发到其他所有端口，不识别任何网络地址，不做任何数据筛选。例如节点A发送数据给节点B，集线器会把数据发送给所有连接的节点，所有节点都会收到这份数据，只有目标节点会接收处理，其他节点直接丢弃。
· 交换机：采用按地址精准转发，通电后会自动学习每个连接端口对应的设备MAC地址，建立MAC地址转发表。当收到数据帧时，会读取目标MAC地址，查找转发表后直接将数据转发到对应的目标端口，不会影响其他端口。只有当转发表中没有目标MAC地址时，才会广播发送到所有端口，完成地址学习后后续就可以精准转发。
3. 带宽分配方式
· 集线器：所有端口共享同一核心带宽，属于半双工工作模式，同一时间只能有一个端口发送数据，多个端口同时发送数据就会产生冲突。例如一个100M的8口集线器，8个设备同时工作时，每个设备平均可用带宽不到13M。
· 交换机：每个端口都拥有独立的独享带宽，支持全双工工作模式，不同端口之间可以同时收发数据，不会互相抢占带宽。例如一个100M的8口交换机，每个端口都可以达到100M的传输速率，总吞吐量最高可以达到800M。
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