实验4--交换机与集线器工作机理分析
集线器工作原理
集线器工作原理
集线器（Hub）是计算机网络中常用的局域网设备，作用是将
多个计算机连接在一起，以便它们能够进行数据的交换和共享。
集线器的工作原理是通过广播方式将数据包从一个端口转发到其他所有的端口，从而实现计算机之间的通信。
当一个计算机发送数据包到集线器时，集线器会将该数据包复制到所有其他端口上，每个端口上都可以接收到相同的数据包。
这就意味着所有连接到集线器上的计算机都可以接收到发送的数据。
然而，每台计算机只会处理自己目标地址与数据包中目标地址相匹配的数据包，其他不匹配的数据包会被丢弃。
集线器工作在物理层，它只是简单地将电信号从一个端口传输到其他端口，不需要了解数据包的具体内容。
因此，集线器并不具备智能的数据处理能力。
一旦多个计算机同时发送数据，集线器会出现碰撞情况，导致数据冲突和带宽浪费。
这是因为集线器采用的是半双工传输方式，只能在同一时间内进行一次数据传输。
总结来说，集线器的工作原理是将从一个端口接收到的数据包复制到其他所有端口上，以实现数据共享和通信。
然而，由于集线器的无智能性和半双工传输方式，使得它逐渐被交换机（Switch）取代，后者在数据转发和处理上更加高效和智能。
路由器和交换机_集线器的工作原理,区别和联系
路由器，交换机，集线器工作原理，区别和联系工作原理一、集线器1.什么是集线器在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。
在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。
由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。
当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。
中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。
集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。
由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。
2.集线器的工作原理集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。
集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。
具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。
由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。
3.集线器的特点1）共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。
目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。
10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计算机使用的是100Mbps网卡，在传输数据时速度仍然只有10Mbps。
集线器的工作原理与应用
集线器的工作原理与应用1. 什么是集线器？集线器（Hub）是一种用于计算机网络中的设备，它主要用于将多个计算机或网络设备连接在一起，以实现数据的传输和共享。
2. 集线器的工作原理集线器是一种物理层设备，它通过电子信号将网络中的数据从一个设备传输到另一个设备。
以下是集线器的工作原理：•集线器接收到来自一个设备的数据。
•集线器将接收到的数据复制并发送到网络中的所有设备。
•所有设备上的网络适配器会检查数据的目标地址，如果目标地址与设备自身的MAC地址匹配，则接收数据，否则忽略数据。
3. 集线器的优点和缺点3.1 优点•易于安装和维护，不需要特殊的配置。
•价格相对较低，适用于小型网络。
•可以将多个设备连接在一起，方便数据的共享和传输。
3.2 缺点•由于集线器工作在物理层，无法识别和分析数据包，导致数据冲突和碰撞的问题增多。
•集线器的带宽是共享的，当网络上的设备增多时，带宽的分配会变得更加困难，影响网络的性能。
•集线器无法隔离网络中的问题设备或故障设备，一个故障设备可能会影响整个网络的正常运行。
4. 集线器的应用•小型办公室网络：集线器适用于小规模的办公室网络，可以将多台计算机连接在一起，实现数据的传输和共享。
•实验室网络：集线器能够满足实验室网络中设备间的连接需求，便于实验数据的交换和共享。
•家庭网络：对于家庭网络，集线器提供了一个简单而经济的方法，将多个设备连接在一起，实现互联网的共享。
•接入层网络：在网络架构中的接入层中，集线器可以用于连接终端设备，如个人电脑、打印机等。
5. 集线器的发展与取代集线器是网络发展的早期设备，随着网络技术的进步，集线器逐渐被交换机（Switch）所取代。
交换机具有更高的性能和更大的灵活性，能够对数据包进行识别和分析，并实现数据的快速转发。
6. 总结集线器是计算机网络中常见的设备，它通过电子信号实现数据的传输和共享。
虽然集线器具有一些优点，但也存在一些缺点。
在实际应用中，交换机已经取代了集线器，成为更常见的网络设备。
集线器、交换机和路由器和 arp 的基本工作原理
集线器、交换机和路由器和 arp 的基本工作原理
集线器：
集线器是一种用于以太网网络中的传输设备。
当一个计算机发送数据时，集线器会将数据包从一个端口接收，在其他端口中广播该数据包。
这意味着，所有连接到集线器的设备都将获得该数据包，包括发送方。
交换机：
交换机是一种网络设备，可以更有效地传输数据包。
与集线器不同，交换机是一个有智能的网络设备。
交换机会维护一个MAC 地址表，当交换机收到一个数据包时，它会检查其源MAC地址，并与该MAC地址所在的端口中存储的MAC地址表进行比较。
如果该MAC地址在MAC地址表中已有记录，
则该数据包将仅转发到目标端口。
如果MAC地址表中不存在
记录，则交换机将广播该数据包到除源端口以外的其他端口。
路由器：
路由器是一种连接两个或多个网络的设备。
当路由器收到一个数据包时，它会检查该数据包的目标 IP 地址，并根据其内部
的路由表进行决策。
路由器可选择将该数据包广播到其他连接的网络，或者将其转发到已知目标网络的最佳路径。
ARP：
ARP 是 Address Resolution Protocol 的简写，中文为地址解析
协议。
它是将 IP 地址与 MAC 地址相互映射的协议。
ARP协
议使用ARP请求（ARP Request）和 ARP响应（ARP Reply）。
当一个设备需要找到另一个设备时，它会向网络中广播一个
ARP 请求，请求目标设备的 MAC地址。
目标设备将在 ARP 请求中回复自己的 MAC地址。
完成 ARP解析后，设备将能够传输数据包。
集线器原理
集线器原理
集线器原理
一、集线器的定义
集线器（Hub）是一种网络设备，它的功能是将各台计算机中的网络接口连接起来，使得它们可以在同一个网络中通信。
二、集线器的工作原理
1.集线器的工作原理是将原本的网络信号放大、广播和重新传输到处于同一物理网络中的每一台计算机上，让所有计算机能够彼此通信。
2.集线器将原本的网络信号放大，这是因为在网络传输信号的过程中，信号会被衰减，可能会使得接收到的信号无法被正常解释。
因此，集线器将收到的信号进行放大，从而确保信号被正确地传输。
3.集线器在收到信号后还会将它广播给其他计算机，这样计算机之间的通信才能够正常进行。
三、集线器的优缺点
1.优点：
（1）易于安装和维护，安装过程简单，不需要专业的技术人员就可以完成；
（2）便宜；
（3）延长网络距离，能够使得网络可以连接更大的范围，网络可以覆盖更广阔的区域；
（4）能够提供良好的网络性能，使得网络的传输更加高效。
2.缺点：
（1）当有多个设备同时向集线器发送信号时，集线器将会将这些信号广播给所有计算机，这样会导致网络的带宽被浪费；
（2）集线器的传输速度一般较慢，无法满足高速网络的要求。
路由器、集线器、交换机的工作原理
路由器、集线器、交换机的工作原理号称网络硬件三剑客的集线器（hub）、交换机（switch）与路由器（router）一直都是网络界的活跃分子，但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是，它们三者不仅外观相似，而且经常呆在一起，要想分清谁是谁，感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧!三剑客的工作原理一、集线器1.什么是集线器在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。
在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。
由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。
当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。
中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。
集线器一般有4、8、16、24、32等数量的rj45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。
由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“hub”。
2.集线器的工作原理集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。
集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。
具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。
由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。
4、交换机与集线器工作机理分析
一、实验名称：交换机与集线器工作机理分析二、实验目的：（1）观察交换机处理广播和单播报文的过程；（2）比较交换机与集线器的工作过程；（3）掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等的理解。
三、实验内容和要求：（1）在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑；（2）观察交换机如何处理广播和单播报文；（3）观察交换机和集线器的工作过程。
四、实验环境：windows7下的PacketTracer环境五、操作方法与实验步骤：（一）交换机是如何处理单播的用一个集线器hub将PC4、PC5连接起来再与PC1、PC2、PC3、PC4连接到同一个交换机上用PC0为例，配置PC机的ip地址，5台PC机的ip地址地址分别为192.168.1.10、192.168.1.11、192.168.1.12、192.168.1.13、192.168.1.14、192.168.1.15，网关都为192.168.1.1,掩网子码为255.255.255.0从PC0发送ping到PC1在平操作没有完成时PC0、PC1的ARP表和交换机的mac表都为空这是还未完成ping操作时Event list的内容点击ICMP的info图标，可知源ip地址是PC0的ip地址，目的地址是PC1的ip地址点击ARP的info图标可以看到它的源ip地址是PC0的ip地址，并且它想努力获得PC1的ip地址PC1的mac地址和ip地址然后开始Capture/Foward 操作，一直点击Capture/Foward，知道ping完成可以发现如下图所示PC0、PC1的ARP表和交换机的mac表不再为空，交换机的mac表获得了PC0和PC1两者的mac地址。
一开始PC0的ARP表是没有PC1的内容的所有它要发出一个ARP请求以完成ping操作，交换机从ARP请求中获得PC0的mac地址以及其连接的端口，从ARP 回复中获得PC1的mac地址以及其连接的端口。
交换机与集线器工作机理分析
交换机与集线器工作机理分析交换机和集线器是计算机网络中常用的设备，它们都起到连接并传输数据的作用，但在工作原理上有很大的区别。
下面将对交换机和集线器的工作机理进行分析。
1.集线器的工作机理:集线器又称为集线器，它是一种简单的网络设备，用于连通多个计算机在物理上组成一个局域网络。
集线器的工作原理非常简单，它只是起到将多个计算机连接在一起的作用，在一个端口接收到数据后，集线器会将该数据广播到所有其他的端口上，让其他计算机接收到这个数据。
这种广播方式对于如何发送数据没有感知，也不会对数据进行任何处理。
这就导致集线器会造成网络的拥塞和冲突，特别是在网络通信比较频繁的情况下，例如同时有多个计算机在发送数据时，就会导致冲突问题。
因为集线器没有智能处理数据的能力，所以数据包无法准确定位到特定的目标计算机，而是广播到所有计算机上，从而浪费了带宽和网络资源。
2.交换机的工作机理:交换机是一种智能的网络设备，它可以根据数据包的目标地址决定将其发送到特定的端口上，而不是广播到所有端口上。
交换机具有多个端口，每个端口连接一个计算机或其他设备。
当一个数据包到达交换机时，交换机会查看数据包的目标地址，并通过查找交换表来确定该数据包应该发送到哪个端口上。
交换表是交换机内部的一个表格，记录了每个设备的MAC地址与其对应的端口。
交换机会定期更新交换表，以保持与网络中各设备间的最新连接状态。
交换机的工作过程是：(1)当一个数据包到达交换机时，交换机会读取数据包的目标MAC地址。
(2)交换机会查询交换表，查找目标MAC地址对应的端口。
(3)如果交换表中存在目标MAC地址对应的端口，交换机会将数据包仅发送到该端口上。
(4)如果交换表中不存在目标MAC地址对应的端口，交换机会将数据包广播到所有其他端口上。
(5)当交换机接收到回应数据包时，交换机会更新交换表，将发送该回应数据包的设备的MAC地址与其所在的端口对应起来。
交换机在传输数据时，采用的是点对点的方式，即数据只会发送到目标设备上，而不会广播到所有其他设备上，这就避免了数据冲突和网络拥塞的问题。
交换机的工作原理
交换机的工作原理1、交换机的定义局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。
交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。
为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备。
为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100MB以太网端口、FDDI端口或155MB ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。
2、交换机的定义通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。
可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。
利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。
由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。
与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：（1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。
（2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。
这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。
（3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。
我们将在后面专门介绍虚拟网。
（4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。
客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。
交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提高整个网络的性能，从而满足用户的要求。
一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。
集线器与交换机的对比实验
实训报告集线器与交换机的对比实验1．实训目的1）了解集线器和交换机的如何转发数据2）理解冲突域和广播域的概念3）对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址2．实训拓扑图该实验用到4个拓扑图。
其中拓扑图1和拓扑图2是以集线器为中心的共享式以太网；拓扑图3和拓扑图4是以交换机为中心的交换式以太网。
其中拓扑图1和拓扑图2主要用于观察集线器的运行及理解冲突域的概念；拓扑图3和拓扑图4主要用于观察交换机的运行及理解交换机隔离冲突域但不隔离广播域的特性。
在对应的实验步骤中，我们需要将拓扑图1和拓扑图2使用交叉双绞线连接起来，将拓扑图3和拓扑图4使用交叉双绞线连接起来，从而观察使用集线器和交换机进行以太网扩展时对冲突域和广播域的影响，从而理解两类设备在扩展以太网时的作用和局限性。
3．主要操作步骤及实训结果记录（1）任务一：观察集线器和交换机的运行✧步骤1：准备工作打开对应文件，完成初始化，删除练习文件中预设场景✧步骤 2. 观察集线器对单播包的处理现象：PC0发送单播包到集线器1，通过集线器发给PC1、PC2、PC3，但只有PC2成功接收，PC2通过集线器发单播包PC0、PC1、PC3，只有PC0接收。
✧步骤 3. 观察交换机对单播包的处理现象：PC6发送单播包到交换机1，交换机将其发送给PC8，PC8接收单播包，然后PC8经交换机单播包返回PC6，结束执行。
✧步骤 4. 观察集线器对广播包的处理现象：PC0经集线器发送广播包到PC1、PC2、PC3，多站点同时发送数据会发生冲突，通信失败。
✧步骤5. 观察交换机对广播包的处理现象：PC6发送广播包给交换机，交换机接受然后转发给PC9、PC7、PC8；它们同时发送给交换机，交换机将其发送给PC6，通信成功完成。
（2）任务二：分别观察以集线器和以交换机为中心的以太网中，多个站点同时发送数据的情况，理解冲突域的概念。
✧步骤1. 观察以集线器为中心的以太网中多个站点同时发送数据的情况现象：数据包到达集线器发生数据冲突，集线器发送数据包到各个主机，发生数据冲突，PC2丢弃数据包。
4集线器交换机基本工作原理及配置课件
网络互连
网桥(Bridge)
网桥能将两个以上独立的物理网络连接在一起，构成一个单个的逻辑LAN
• 2.网桥的特性
网桥
▪ 工作在数据链路层 ▪ 是一种存储转发设备 ▪ 支持任何网络层及高层协议 ▪ 根据MAC地址过滤数据 ▪ 不能隔离广播信息 ▪ 能互连不同的网络 ▪ 用网桥互连起来的网络是一个单个的逻辑网
• 所谓地址解析（address resolution）就是主机在发送帧前将目标IP地 址转换成目标MAC地址的过程。
ARP缓存表老化机制
• ARP缓存表采用了老化机制（即设置了生存时间TTL），在一段时间 内（一般15到20分钟）如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这 样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。
碰撞检测
就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大 小，由信号电压摆动值的大小来判断是否发生了碰 撞。正常发送时，计算机发送的数据都是使用曼彻 斯特编码的信号；发生碰撞时，信号会产生严重的 失真。一旦发生碰撞，就立即停止发送。
❖CSMA/CD的广播方式发送
总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收 这个数据帧。 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就 丢弃这个数据帧而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
交换机MAC地址表学习（一）
MAC 地址表
A
B
F0/1
集线器交换机基本工作原理及配置课件
检查网络设备是否正常运行，是否存在路由器、交换机等设备故障 。
THANK YOU
路由协议
常见的路由协议包括RIP、OSPF、 BGP等，可以根据网络规模和需求选 择合适的路由协议进行配置。
QoS配置
QoS配置
QoS（服务质量）是一种保证网络传输质量的机制，可以对网络流量进行优先级控制和流量整形。在 交换机的QoS配置中，需要设置流量分类、流量监管、流量整形以及拥塞避免等参数。
集线器与交换机的区别
01
02
03
连接方式
集线器采用共享方式连接 ，而交换机采用点对点方 式连接。
数据传输
集线器传输数据时，所有 端口共享带宽，而交换机 则可以实现端口的独立带 宽。
冲突处理
集线器无法处理冲突，而 交换机具备冲突检测和避 免机制。
应用场景与优势
应用场景
集线器适用于小型网络或低速网络环 境，而交换机适用于中大型网络或高 速网络环境。
配置错误
检查交换机的配置是否正确，是否存在语法错 误。
软件崩溃
检查交换机的操作系统是否正常运行，是否存 在崩溃问题。
固件升级
检查交换机固件版本是否最新，是否需要升级。
网络故障排除
网络连接故障
检查网络连接是否正常，是否存在断线、丢包等问题。
网络配置错误
检查网络配置是否正确，是否存在IP地址、子网掩码等配置错误。
集线器交换机基本工作原理 及配置课件
目录
• 集线器与交换机的概述 • 集线器的工作原理 • 交换机的工作原理 • 集线器的配置 • 交换机的配置 • 集线器与交换机的故障排除
01
集线器与交换机的概 述
定义与功能
Hale Waihona Puke 定义集线器和交换机是计算机网络中 常用的设备，用于连接和传输数 据。
简述集线器的工作原理
简述集线器的工作原理
集线器是计算机网络中常用的设备之一，主要用于将多个计算机或网络设备连接到一个局域网中。
其工作原理如下：
1.接收数据包：当一个计算机发送数据包到集线器时，集线器会接收到该数据包。
2.数据包复制：集线器会将接收到的数据包复制成多份，每份都会被发送到局域网中的每个端口。
3.数据包传输：经过复制后，集线器会将每份数据包传输到对应的端口，其中包括将数据包发送给目标计算机。
4.冲突检测：如果集线器发现两个或多个计算机同时发送数据包，会发生冲突。
为解决冲突，集线器会发送冲突消息和延迟随机时间，再次尝试发送数据包。
需要注意的是，集线器是属于物理层设备，只是简单地将数据包从一个端口复制到另一个端口，没有智能性、处理能力和验证能力。
因此，在大型网络中，集线器的性能和效率较低，逐渐被交换机所取代。
集线器工作原理
集线器工作原理
集线器是计算机网络中常用的网络设备，它的主要功能是将多个网络设备连接在一起，以便它们能够相互通信。
下面将讲解集线器的工作原理。
集线器使用共享信号总线的方式进行数据传输。
当其中一个网络设备发送数据时，它会将数据发送到集线器上。
集线器接收到数据后，会将数据复制到其他连接在自己上面的所有设备上。
这样，这些设备就能够收到发送的数据。
集线器工作原理的关键是广播机制。
当一台设备发送数据时，集线器会采用广播的方式将数据发送给所有连接的设备，而不是仅向目标设备发送数据。
这意味着所有设备都会收到发送的数据，但只有目标设备会处理它。
然而，这种广播机制也存在一些问题。
首先，当多个设备同时发送数据时，会出现冲突。
这是因为集线器只能同时处理一条数据，而其他设备必须等待。
这可能导致数据的延迟和传输速度的降低。
其次，由于集线器将所有数据发送给所有设备，这将导致网络中的数据包冲突和碰撞。
当多个设备同时发送数据时，数据包可能会相互干扰，导致数据包丢失或损坏。
由于以上问题，集线器逐渐被交换机取代。
交换机不仅能够解决冲突和碰撞问题，还能够根据目标设备的MAC地址进行数
据转发，提高网络传输效率。
尽管集线器的性能较低，但在某些场景下仍然能够发挥作用。
例如，小型办公室或家庭网络中的设备数量较少且需求不高时，集线器仍然可以使用。
但在大型网络中，建议使用交换机来替代集线器，以提高网络的性能和效率。
集线器与交换机的对比实验讲解
计算机科学与技术学院计算机网络实验实验报告实验项目集线器与交换机的对比实验实验日期2016/4/22一实验目的1.1了解集线器和交换机的如何转发数据。
1.2理解冲突域和广播域的概念。
1.3对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。
二实验原理2.1冲突域与广播域冲突域：在该域内某一时刻只能有一个站点发送数据，如果两个站点同时发送数据会引起冲突，则这两个站点处于同一个冲突域内。
广播域：在以太网中，能够接收到任意站点发送的广播帧的所有站点的集合称为一个广播域。
2.2集线器和交换机集线器和交换机都是为了扩大以太网覆盖范围而使用的连接设备，但二者的工作原理存在很大差异。
集线器工作在OSI体系结构的物理层。
集线器的主要功能是对接收到的信号进行放大、转发，从而扩展以太网的覆盖范围。
由于物理层传输的信号是无结构的，因此集线器无法识别接收方，只能将从一个端口接收到信号放大后复制到所有其他端口，即向与该集线器连接的所有站点转发。
交换机工作在OSI参考模型的第二层数据链路层。
交换机使用以太网帧中的MAC地址进行数据帧转发，从而有效地过滤数据帧。
交换机可以在多个端口对之间同时建立多条并发连接，使得与不同端口连接站点同时发送数据时，各连接线路彼此互不影响。
三实验要求3.1拓扑图该实验用到4个拓扑图。
其中拓扑图1和拓扑图2是以集线器为中心的共享式以太网；拓扑图3和拓扑图4是以交换机为中心的交换式以太网。
其中拓扑图1和拓扑图2主要用于观察集线器的运行及理解冲突域的概念；拓扑图3和拓扑图4主要用于观察交换机的运行及理解交换机隔离冲突域但不隔离广播域的特性。
在对应的实验步骤中，我们需要将拓扑图1和拓扑图2使用交叉双绞线连接起来，将拓扑图3和拓扑图4使用交叉双绞线连接起来，从而观察使用集线器和交换机进行以太网扩展时对冲突域和广播域的影响，从而理解两类设备在扩展以太网时的作用和局限性。
3.2 IP地址配置PC IP地址子网掩码PC0 192.168.1.1 255.255.255.0PC1 192.168.1.2 255.255.255.0PC2 192.168.1.3 255.255.255.0PC3 192.168.1.4 255.255.255.0PC4 192.168.1.5 255.255.255.0PC5 192.168.1.6 255.255.255.0PC6 192.168.1.1 255.255.255.0PC7 192.168.1.2 255.255.255.0PC8 192.168.1.3 255.255.255.0PC9 192.168.1.4 255.255.255.0PC10 192.168.1.5 255.255.255.0PC11 192.168.1.6 255.255.255.0四实验步骤、结果（程序+注释+截图）及分析4.1观察集线器和交换机的运行4.1.1准备工作打开软件，添加设备进行连接，按照实验要求配置PC的IP地址。
集线器交换机与路由器
2、全双工
三、路由器
1、什么是路由器
路由器是一种连接多个网络或网段的网络 设备，它能将不同网络或网段之间的数据 信息进行“翻译”，以使它们能够相互 “读”懂对方的数据，从而构成一个更大 的网络。 路由器是一种典型的网络层设备。
三、路由器
2、路由器的原理和作用
其工作原理如下： （1）工作站A将工作站B的地址120.0.5连同 数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。 （2）路由器1收到工作站A的数据帧后，先 从报头中取出地址120.0.5，并根据路径表计 算出发往工作站B的最佳路径：R1->R2>R5->B；并将数据帧发往路由器2。 （3）路由器2重复路由器1的工作，并将数 据帧转发给路由器5。 （4）路由器5同样取出目的地址，发现 120.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是 将该数据帧直接交给工作站B。 （5）工作站B收到工作站A的数据帧，一次 通信过程宣告结束
一、集线器
3、集线器的特点
（1）共享带宽
如:一个带宽为10Mb的集线器上连接了8台计算机，当
这8台计算机同时工作时，则每台计算机真正所拥有的 带宽是10/8=1.25Mb!
（2）半双工
二、交换机
1、什么是交换机
对共享工作模式的改进
二、交换机
交换数据帧
交换技术的基本原理
构造维护交换地址表
交换技术的基本原理
地址学习
地址学习
A站发送一帧数据到C站 交换机(网桥)通过学习数据帧中的源地址，发现A站的MAC地址是在E0端口 所连接的网段上，将这个关系项纪录到地址表中 A站到C站的这个数据帧将被发送到E1、E2、E3(未知目的地状况下的单播— —unknown unicast)
交换机的原理是什么？交换机工作原理详解！
交换机的原理是什么？交换机工作原理详解！交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备。
它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
最常见的交换机是以太网交换机。
交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。
交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵，在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。
交换机的传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应。
接下来我们就来为大家详细介绍下交换机的原理以及交换机的工作原理，感兴趣的就一起来看看吧！一、交换机原理交换机是根据网桥的原理发展起来的，学习交换机先认识两个概念：a、冲突域冲突域是数据必然发送到的区域。
HUB是无智能的信号驱动器，有入必出，整个由HUB组成的网络是一个冲突域。
交换机的一个接口下的网络是一个冲突域，所以交换机可以隔离冲突域。
b、广播域广播数据时可以发送到的区域是一个广播域。
交换机和集线器对广播帧是透明的，所以用交换机和HUB组成的网络是一个广播域。
路由器的一个接口下的网络是一个广播域。
所以路由器可以隔离广播域。
二、交换机工作原理a、地址表端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。
端口地址表是交换机上电后自动建立的，保存在RAM中，并且自动维护。
交换机隔离冲突域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。
b、转发决策交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。
丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。
转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。
扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。
每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。
c、生存期(1)生存期是端口地址列表中表项的寿命。
每个表项在建立后开始进行倒计时，每次发送。
(2)数据都要刷新记时。
对于长期不发送数据的主机，其MAC地址的表项在生存期结束时删除。
(3)所以端口地址表记录的总是最活跃的主机的MAC地址。
(4)应该说交换机有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍交换机结构及组网方式，21世纪10年代以来网络应用越来越广泛，交换机作为网络中的纽带发挥了越来越大的作用。
交换机与集线器
网络实验三实验项目名称：交换机与集线器实验地点：A401 班级：计算机科学与技术2013级姓名：学号：指导教师：成绩：一、实验目的：1. 交换机的配置。
2.验证交换机与集线器的区别。
二、设计方案：猜想集线器为广播方式发送数据包，交换机为单播方式。
采用对照试验进行验证。
首先三台pc1，pc2，pc3，连上交换机，pc3提供FTP 服务，pc2连接ftp，pc1进行抓包。
然后换用集线器在做一遍。
IP方案：192.168.1.0/24Pc1:192.168.1.1 pc2:192.168.1.2pc3：192.168.1.3 ftp服务器：192.168.1.4三、实验设备：1.交换机一台。
2.集线器一台。
3.pc机3台。
4.交叉线若干。
四、物理连接图集线器连接图交换机连接图五、实验步骤交换机带外管理方法：（因为疏忽忘记拍照了，以下截图为模拟器环境截图）1.按要求连接好console线。
2.在台式机上运行超级终端。
3.路由器加电，进入用户模式（可随时输入？查看帮助）4.输入enable进入特权模式（如有密码，则要清除密码，方法见附件。
）5.在超级终端vlan 1 IP，特权密码，远程登录等相关设置。
VLAN 1 192.168.1.10Enable password 123456设置vlan 1IP及特权密码：配置远程登录并保存：2.在pc机上进行登录测试。
（pc IP 192.168.1.1）3.进入全局模式，设置欢迎界面。
Switch(config)#banner motd c welcome c交换机和集线器区别验证：1.按照上述实验方案连接好交换机及pc机，配好IP。
关闭防火墙三台pc互ping验证物理连接。
如图:开启虚拟机（192.168.1.4）ftp服务，用pc2（192.168.1.2 ）连接Pc1,pc2同时抓包，如图说明：pc1没有抓到包。
Pc2抓到了。
换上集线器在再次进行实验1.互ping验证物理连接。
集线器的工作原理是
集线器的工作原理是
集线器是一种数据通信设备，它主要负责将一个局域网中的各个网络设备连接在一起。
集线器的工作原理可以简单描述为数据传输的中继作用。
当一个设备发送数据包时，集线器会接收到该数据包并将其广播到所有连接的设备上。
每个设备都会收到这个数据包，但只有数据包的目标设备会响应。
集线器没有智能的处理能力，只是简单地将数据包广播给所有设备。
当多台设备同时发送数据时，将会发生冲突，这就是所谓的冲突域。
集线器无法解决冲突，而是将冲突的数据包丢弃，并等待一段时间后重新发送。
集线器的工作原理基于CSMA/CD（载波侦听多点接入/冲突
检测）协议。
CSMA/CD协议要求设备在发送数据之前先监听
信道是否有其他设备正在发送数据。
如果检测到信道空闲，则设备才能发送数据。
如果多个设备同时发送数据导致冲突，集线器会检测到冲突并发送一个冲突信号给所有设备。
各设备根据这个冲突信号的长度来随机等待一段时间再重新发送数据，以避免再次发生冲突。
总之，集线器的工作原理是将数据包作为广播方式传输给所有连接的设备，没有智能处理能力且依赖CSMA/CD协议解决冲突。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验4：交换机与集线器工作机理分析
1. 实验目的
1) 观察交换机处理广播和单播报文的过程。
2) 比较交换机与集线器工作过程。
3) 掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等方面的理解。
2. 实验环境
1) 运行Windows 2008 Server/Windows XP/Windows 7操作系统的PC一台。
2) 下载CISCO公司提供的PacketTracer版本。
3. 实验步骤
1)在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑
在PacketTracer模拟器中配置如图所示的网络拓扑，其中通用交换机连接4台普通PC，通用集线器hub连接2台普通PC。
实验网络拓扑图
点击PC，在每台PC的配置窗口中配置合理的IP地址和子网掩码，设置IP 地址由左到右为，，，，，，子网掩码都为。
无需为交换机和集线器配置IP地址(为什么)。
因为交换机和集线器主要是处于数据链路层，不涉及转发IP数据包，所以不必设置IP地址。
2)观察交换机如何处理广播和单播报文
(1) 在实时与模拟模式之间切换4次，完成生成树协议。
所有链路指示灯应变为绿色。
最后停留在模拟模式中。
(2) 使用Inspect(检查)工具(放大镜)打开PC 0 和PC 1 的ARP 表以及交换机的MAC 表。
本练习不关注交换机的ARP 表。
将选择箭头移到交换机上，查看交换机端口及其接口MAC 地址的摘要。
注意，这不是交换机获取的地址表。
将窗口排列在拓扑上方。
(3) 添加简单PDU 以从PC 0发送ping到PC 1也可以在PC 0的DeskTop窗口中打开模拟命令行“Command Prompt”，运行PING命令)。
使用Add Simple PDU(添加简单PDU)(闭合的信封)从PC 0 发送一个ping 到PC 1。
点击PC 0(源)，然后点击PC 1(目的)。
Event List(事件列表)中将会显示两个事件：一个ICMP 回应请求和一个ARP 请求，用以获取PC 1 的MAC 地
址。
点击Info(信息)列中的彩色框以检查这些事件。
(4) 逐步运行模拟。
使用Capture/Forward(捕获/转发)按钮跟踪数据包的最终顺序。
由于PC 0 ARP 表中没有PC 1的相应条目，因此为了完成ping，它必须发出ARP 请求。
交换机从ARP 请求获取PC 0的MAC 地址及其连接的端口，从ARP 回复获取PC 1 的MAC 地址及其连接的端口，交换机会将ARP 请求从所有端口泛洪出去，因为ARP 请求始终是广播。
PC 0收到ARP 回复之后，便可以完成ping。
从交换机的角度来看，ping 是已知单播。
完成对数据包的跟踪之后，点击Reset Simulation(重置模拟)按钮。
3)观察交换机如何处理未知单播(可选)
(1) 清除交换机的MAC 地址表。
点击交换机。
点击CLI 选项卡。
在出现命令提示符时，按几次Enter 键，将会显示Switch> 提示。
键入enable 并按Enter 键。
提示应会变为Switch#。
键入命令clearmac-address-table dynamic 并按Enter 键。
请注意，早先显示的交换机MAC 表重新为空。
但仍会填充PC ARP 表。
关闭交换机配置窗口。
(2) 重新发送数据包。
您应该还是处于模拟模式。
用户创建的PDU(在任务1 中创建的从PC 0 到PC 1 的ping)仍然在Event List(事件列表)中。
使用Capture/Forward(捕获/转发)按钮跟踪数据包的最终顺序。
由于ARP 表已经填充，因此无需ARP 请求。
但是，当回应请求数据包到达MAC地址表为空的交换机时，将被视为未知单播。
在这种情况下，交换机就会像处理广播一样，将数据包从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。
完成之后，点击Delete(删除)按钮删除场景0。
4)观察交换机和集线器的工作过程
(1) 现在尝试使用Add Simple PDU(添加简单PDU)按钮从PC 5 ping PC 0。
跟踪数据包，尝试了解发生的变化。
(2) 进行其他实验，了解交换机和集线器的不同。
4. 相关概念
集线器工作在物理层，仅对电信号进行放大整形向所有端口转发，并不识别数据链路层的帧，更不执行CSMA/CD协议。
交换机工作在数据链路层，对接口接收的数据链路层的帧进行处理，查看其目的MAC地址，选择正确的接口进行存储转发，在向其他接口转发时要执行CSMA/CD 协议。
交换机通过其接收的帧来学习每个端口连接的设备的物理地址，并将该信息存储在地址表中。
如果交换机收到的帧的目的设备物理地址在其地址表中，它只会将该帧从连接该设备的端口发送出去。
这称为已知单播。
如果交换
机收到一个广播，就会将该帧从接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。
另外，如果交换机收到的帧的目的设备MAC 地址不在其地址表中(即未知单播)，它也会将该帧从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。
当交换机将帧从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去时，其行为类似于集线器。
一个集线器形成了一个网络碰撞域；而对局域网交换机而言，每个端口可能构成一个独立的碰撞域，大大减少了分组访问网络冲突的机会。
只要PC两两之间访问交换机的不同端口，并且这些端口配置为全双工的，它们之间就不存在碰撞域。
广播域是对广播分组直接到达的区域而言的，由于局域网交换机转发广播报文，因此由交换机连接的局域网构成了一个广播域。
5. 注意事项
PacketTracer功能很强大，用户可以自行设计各种网络拓扑，验证学习过的网络原理。
6. 实验小结
通过这个实验，学会了在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑，观察到了交换机处理单播和处理广播报文，观察到了交换机和集线器的工作过程，同时对PacketTracer的用法更加熟悉和掌握。