计网 Packet Tracer仿真 | 简单易懂集线器和交换机对比（理论+仿真）

1.CSMA协议

协调总线上各主机的工作，减少碰撞发生概率

CS载波监听 MA多点接入 CD碰撞检测

CS载波监听

“先听后说” ，总线有空闲再发送数据

CD碰撞检测

“边听边说”，若发生冲突则立即停止，暂停一段随机时间之后再重新发送

以太网的最短帧长确保了主机可在帧发送完场之前就检测到帧发送过程中是否遭遇到了碰撞，如果检测到碰撞，则停止发送帧的剩余部分，退避随机时间后，重新发送该帧。

帧如果太长的话，会占用总线，缓冲区也没那么大空间储存

2.集线器和交换机的区别

2.1集线器

最初认为 有缘的元器件不可以考，无缘电缆最可靠，但是这样就使用了大量的机械接头

后来，使用双绞线 用于发送接收，线的两端是RJ45插头（俗称水晶头）。连接的是集线器HUB，仍然是一个总线网，使用的还是CSMA/CD协议

集线器只工作在物理层，接口只是简单的转发，不进行碰撞检测。

集线器可以扩展以太网：小的碰撞域，扩大成更大的碰撞域，共享总线带宽，

2.2交换机

多个接口，全双工方式。能同时连通多个接口，使多对主机同时通信，无碰撞
交换机工作在数据链路层，交换机收到帧后，在帧交换表（地址表），帧的目的MAC地址所对应的接口号
即插即用，具有自学习算法

2.3对比

1. 集线器连接的各端口就是一个冲突域，主机发送的单播帧各个主机都能收到，非目的主机需要决定是否丢弃该帧（占用资源）。

2. 而交换机每一个端口都是一个冲突域，能隔离碰撞域（连接多个集线器）但不能隔离广播域。并不是共享总线带宽，交换机能够把单播帧直接发送给目的主机，其他主机收不到，这个在扩展以太网的情况下具有非常大的优势。

3. 集线器，交换机都有一百个口。集线器最多也只能进行两台主机的通信，交换机能够进行100台主机的通信。

4. 两种设备连接的主机都属于一个广播域内

3.仿真

3.1 准备

在实时模式下先让每台主机跟另外两台主机发送一遍PDU，防止ARM协议的干扰。然后把仿真记录删除。仿真模式下选择只看ICMP协议

3.2 单个设备（小网络）

3.2.1 集线器仿真

选择让PC0给PC2发送PDU，可以在右边的仿真进程中看到，每次单播帧都像广播帧一样，集线器所连接的所有主机都会受到发送帧和响应帧，每次都要决定是否接受或丢弃该帧，十分浪费资源。

3.2.2 交换机仿真

而对于交换机连接的PC6和PC8，单播的报文段都是直接由交换机发送到目的MAC地址的PC，就像右边事件列表的“last device”和“At Device”一样，其他主机没有接收到任何帧。

3.3 多个设备（扩展以太网）

3.3.1集线器

让PC1给PC3发送单播帧，大家可以先自己想象一下会发生什么。







报文段的发送都会广播到集线器连接的所有设备，发送和响应帧都需要每台主机判断是否接受或丢弃该帧。

3.3.2 交换机

大家应该可以想象到，相比较交换机，当然有点对点发送该单播帧给源主机和目的主机的能力（这里就只展现事件列表）

3.4 冲突域

3.4.1集线器

让PC1给PC2发送ICMP请求
让PC4给PC5发送ICMP请求
看看会发生什么

可以看到当单播帧来到集线器相连的地方就会发生碰撞（图标有火），随后发生碰撞的信息会传遍整条总线。

这就是为什么说集线器工作在半双工模式下，

3.4.2交换机

交换机能隔离碰撞域，所以不会发生碰撞

甚至在发送给对方网络的设备，多个ICMP请求同时在交换机进行交互时，也不会发送碰撞（蓝色和红色可以同时交互），这就是为什么说交换机是全双工的工作模式

3.5交换机自主学习

PC1给PC2发送ICMP请求，一开始 交换机 会转发单播帧到右边的网络（因为新加入的交换机的交换表是空的），当进行一次学习之后，第二次发生同样的事情，它的交换表有记录，就能够隔离，这也就是后面所谓的网桥。