號稱網絡硬件三劍客的集線器（Hub）、交換機（Switch）與路由器（Router）一直都是網絡界的活躍分子，但讓很多初入網絡之門的菜鳥惱火的
是，它們三者不僅外觀相似，而且經常呆在一起，要想分清誰是誰，感覺有點難!就讓我們一起來看看它們之間有什么區別和聯系吧!
三劍客的工作原理
一、集線器
1.什么是集線器
在認識集線器之前，必須先了解一下中繼器。在我們接觸到的網絡中，最簡單的就是兩臺電腦通過兩塊網卡構成“雙機互連”，兩塊網卡之間一般是由非屏蔽雙絞
線來充當信號線的。由于雙絞線在傳輸信號時信號功率會逐漸衰減，當信號衰減到一定程度時將造成信號失真，因此在保證信號質量的前提下，雙絞線的最大傳輸距
離為100米。當兩臺電腦之間的距離超過100米時，為了實現雙機互連，人們便在這兩臺電腦之間安裝一個“中繼器”，它的作用就是將已經衰減得不完整的信
號經過整理，重新產生出完整的信號再繼續傳送（圖1）。
中繼器就是普通集線器的前身，集線器實際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數量的RJ45接口，通過這些接口，集線器便能為相應數量的電腦完成“中繼”功能。由于它在網絡中處于一種“中心”位置，因此集線器也叫做“Hub”。
2.集線器的工作原理
集線器的工作原理很簡單，以圖2為例，圖中是一個具備8個端口的集線器，共連接了8臺電腦。集線器處于網絡的“中心”，通過集線器對信號進行轉發，8臺
電腦之間可以互連互通。具體通信過程是這樣的：假如計算機1要將一條信息發送給計算機8，當計算機1的網卡將信息通過雙絞線送到集線器上時，集線器并不會
直接將信息送給計算機8，它會將信息進行“廣播”――將信息同時發送給8個端口，當8個端口上的計算機接收到這條廣播信息時，會對信息進行檢查，如果發現
該信息是發給自己的，則接收，否則不予理睬。由于該信息是計算機1發給計算機8的，因此最終計算機8會接收該信息，而其它7臺電腦看完信息后，會因為信息
不是自己的而不接收該信息。
3.集線器的特點
1）共享帶寬
集線器的帶寬是指它通信時能夠達到的最大速度。目前市面上用于中小型局域網的集線器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自適應三種。
10Mb帶寬的集線器的傳輸速度最大為10Mbps，即使與它連接的計算機使用的是100Mbps網卡，在傳輸數據時速度仍然只有10Mbps。
10/100Mbps自適應集線器能夠根據與端口相連的網卡速度自動調整帶寬，當與10Mbps的網卡相連時，其帶寬為10Mb；與100Mbps的網卡
相連時，其帶寬為100Mb，因此這種集線器也叫做“雙速集線器”。
集線器是一種“共享”設備，集線器本身不能識別目的地址，當同一局域網內的A主機給B主機傳輸數據時，數據包在以集線器為架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，由每一臺終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。
由于集線器在一個時鐘周期中只能傳輸一組信息，如果一臺集線器連接的機器數目較多，并且多臺機器經常需要同時通信時，將導致集線器的工作效率很差，如發生信息堵塞、碰撞等。
為什么會這樣呢?打給比方，以圖2為例，當計算機1正在通過集線器發信息給計算機8時，如果此時計算機2也想通過集線器將信息發給計算機7，當它試圖與
集線器聯系時，卻發現集線器正在忙計算機1的事情，于是計算機2便會“帶”著數據站在集線器的面前等待，并時時要求集線器停下計算機1的活來幫自己干。如
果計算機2成功地將集線器“搶”過來了（由于集線器是“共享”的，因此很容易搶到手），此時正處于傳輸狀態的計算機1的數據便會停止，于是計算機1也會去
“搶”集線器……
可見，集線器上每個端口的真實速度除了與集線器的帶寬有關外，與同時工作的設備數量也有關。比如說一個帶寬為10Mb的集線器上連接了8臺計算機，當這8臺計算機同時工作時，則每臺計算機真正所擁有的帶寬是10/8=1.25Mb!
2?半雙工
先說說全雙工：兩臺設備在發送和接收數據時，通信雙方都能在同一時刻進行發送或接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工。而處于半雙工傳送方式的設備，當其中一臺設備在發送數據時，另一臺只能接收，而不能同時將自己的數據發送出去。
由于集線器采取的是“廣播”傳輸信息的方式，因此集線器傳送數據時只能工作在半雙工狀態下，比如說計算機1與計算機8需要相互傳送一些數據，當計算機1
在發送數據時，計算機8只能接收計算機1發過來的數據，只有等計算機1停止發送并做好了接收準備，它才能將自己的信息發送給計算機1或其它計算機。
二、交換機
1.什么是交換機
交換機也叫交換式集線器，它通過對信息進行重新生成，并經過內部處理后轉發至指定端口，具備自動尋址能力和交換作用，由于交換機根據所傳遞信息包的目的
地址，將每一信息包獨立地從源端口送至目的端口，避免了和其他端口發生碰撞。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
2.交換機的工作原理
在計算機網絡系統中，交換機是針對共享工作模式的弱點而推出的。集線器是采用共享工作模式的代表，如果把集線器比作一個郵遞員，那么這個郵遞員是個不認
識字的“傻瓜”――要他去送信，他不知道直接根據信件上的地址將信件送給收信人，只會拿著信分發給所有的人，然后讓接收的人根據地址信息來判斷是不是自己
的!而交換機則是一個“聰明”的郵遞員――交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，當控制電路收到數
據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到
目的端口。目的MAC若不存在，交換機才廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內部地址表中。
可
見，交換機在收到某個網卡發過來的“信件”時，會根據上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民戶口簿”快速將信件送到收信人的手中。萬一收信人的地址不
在“戶口簿”上，交換機才會像集線器一樣將信分發給所有的人，然后從中找到收信人。而找到收信人之后，交換機會立刻將這個人的信息登記到“戶口簿”上，這
樣以后再為該客戶服務時，就可以迅速將信件送達了。
3.交換機的性能特點
1）獨享帶寬
由于
交換機能夠智能化地根據地址信息將數據快速送到目的地，因此它不會像集線器那樣在傳輸數據時“打擾”那些非收信人。這樣一來，交換機在同一時刻可進行多個
端口組之間的數據傳輸。并且每個端口都可視為是獨立的網段，相互通信的雙方獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用。比如說，當A主機向D主機發送數
據時，B主機可同時向C主機發送數據，而且這兩個傳輸都享有網絡的全部帶寬――假設此時它們使用的是10Mb的交換機，那么該交換機此時的總流通量就等于
2×10Mb=20Mb。
2）全雙工
當交換機上的兩個端口在通信時，由于它們之間的通道是相對獨立的，因此它們可以實現全雙工通信。
三、集線器與交換機的區別
從兩者的工作原理來看，交換機和集線器是有很大差別的。首先，從OSI體系結構來看，集線器屬于OSI的第一層物理層設備，而交換機屬于OSI的第二層數據鏈路層設備。
其次，從工作方式來看，集線器采用一種“廣播”模式，因此很容易產生“廣播風暴”，當網絡規模較大時性能會受到很大的影響。而當交換機工作的時候，只有
發出請求的端口和目的端口之間相互響應而不影響其他端口，因此交換機能夠在一定程度上隔離沖突域和有效抑制“廣播風暴”的產生。
另
外，從帶寬來看，集線器不管有多少個端口，所有端口都是共享一條帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數據，其他端口只能等待，同時集線器只能工作在半雙工
模式下；而對于交換機而言，每個端口都有一條獨占的帶寬，當兩個端口工作時并不影響其他端口的工作，同時交換機不但可以工作在半雙工模式下而且可以工作在
全雙工模式下。
如果用最簡單的語言敘述交換機與集線器的區別，那就應該是智能與非智能的區別。集線器說白了只是連接多個計算機的網絡
設備，它只能起到信號放大和傳輸的作用，不能對信號中的碎片進行處理，所以在傳輸過程中容易出錯。而交換機則可以看作為是一種智能型的集線器，它除了擁有
集線器的所有特性外，還具有自動尋址、交換、處理的功能。并且在數據傳遞過程中，發送端與接受端獨立工作，不與其它端口發生關系，從而達到防止數據丟失和
提高吞吐量的目的。
原文： http://www.linuxpk.com/20642.html