集线器、交换机和网桥，图文并茂

转自“网络技术联盟站”

本文将介绍集线器、交换机和网桥。主要解释这些设备是什么？它们是如何工作的？使用场景以及优缺点？还会解释什么是VLAN，它是如何工作的，以及我们为什么要使用它们？

集线器（Hub）

• 集线器是一种将PC连接到单个网络的网络设备。
• 它会存储多个端口，因此当数据包到达一个端口时，其他每个端口也会接收它。
• 使用的是总线拓扑网络，如下图所示。

• 如果计算机1向计算机2发送数据，则计算机3、4和5也将接收该数据。
• 这通常用于LAN（局域网），如办公室或校园。
• 这个设备是半双工的，这意味着PC不能同时发送和接收数据。
• 如果真的同时发送和接收数据，将会导致碰撞。
• 集线器主要在物理层（也称为第1层）上运行。

集线器是如何工作的？

集线器的实现相当简单。

假设你有一台5台PC，希望连接到网络，可以使用以太网电缆将每台电脑插入集线器的端口，一旦将它们全部插入，它们就可以与连接到集线器的每台电脑进行通信。

交换机

交换机是一种将各种设备连接到单个计算机网络的网络设备。

• 这在LAN（局域网）中也很常用！
• 在数据链路层或也称为第2层中运行。
• 交换机会维护每个设备的MAC地址表，使用帧和数据包。
• 通常用于SOHO（小型办公室/家庭办公室），采用全双工的工作模式，这意味着每个设备可以同时发送和接收。
• 使用星形拓扑网络，如下图所示：

• 交换机和集线器之间的最大区别在于，当PC1向PC2发送数据时，只有PC2才能获取数据，其他设备不能接收该数据。
• 这是非常重要的，因为如果数据是敏感的，我们不希望其他人也看到它。
• 交换机上用的最多的技术就是VLAN（虚拟局域网）

网桥

网桥用于连接两个或多个子网。

它将两个局域网合并成一个扩展局域网。

• 它将每个设备的所有MAC地址存储到一个表中。
• 当PC1将数据发送到PC2时，它将首先发送到网桥。
• 网桥确定它需要转到哪个MAC地址，并将其发送到相应的MAC地址。
• 网桥的使用减少了网络流量，从而提高了性能，因为LAN被划分为多个段。

虚拟局域网VLAN

• VLAN（虚拟局域网）是指将局域网分成更小的子网。
• 这可以通过使用交换机或路由器来实现。
• VLAN的安全性也很好。

VLAN的原理是什么？

假设我们在办公室使用局域网，有几个部门：销售、管理、工程、营销等。我们不希望销售部门了解工程部门内部的任何网络流量或数据流，销售部门只与销售部门通信，因为往往销售部门有很多敏感信息，比如公司产品的底价、客户的信息等。

我们可以指定5个销售端口、3个工程端口、7个管理端口和2个营销端口。

每个部门基本上都在自己的“虚拟”网络中，就像他们有自己的独立网络，其他人看不到。

这其实就是VLAN背后的原理。

VLAN技术也能减少网络流量，因为这个时候你看不到来自每个部门的流量。

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