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路由器与交换机有何不同?详解网络设备差异对比

计算机网络的世界中,我们常常听到“冲突域”和“广播域”这两个概念。让我们用生活中的比喻来形象地解释这两个概念,并了解它们在网络中的实际应用
想象一下,以太网就像一个繁忙的对讲机网络。每个人(即计算机)都通过对讲机(网络介质)进行交流。当多个人同时说话时,就像多人同时对讲机讲话,会导致混乱,这被称为冲突。为了避免这种情况,我们需要理解冲突域和广播域的概念。
冲突域是指一个网络区域,在这个区域内,任何时刻只能有一个设备发送数据,否则就会发生冲突。这就好比一个对讲机频道,如果两个或更多的人同时说话,大家就都听不清楚。在以太网中,集线器无法隔离冲突,因此所有通过集线器连接的设备都在同一个冲突域内。
为了解决冲突问题,网络工程师发明了CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)协议。这个协议的工作原理类似于我们在聚会中交谈的情景:在说话前先听听是否有人正在说话。如果没有人说话,就可以开始说话;如果有人说话,就等待一段时间再尝试。发送数据时,设备会一边发送一边监听,一旦检测到冲突,就立即停止发送,稍后再次尝试。
广播域则是另一个概念。它指的是一个网络区域,在这个区域内发送的消息会被所有设备接收到,就像在商场中通过广播系统广播消息一样。如果广播域过大,会导致大量不必要的流量,从而降低网络效率
现在,让我们来看看冲突域和广播域之间的区别。冲突域基于OSI模型的物理层,主要受集线器等第一层设备的影响。集线器将接收到的数据广播到所有端口,因此每个端口都是冲突域和广播域的一部分。这就意味着,如果网络中有很多设备通过集线器连接,就会频繁发生冲突,导致网络性能下降。
与之相对的是第二层交换机,它根据MAC地址来转发数据包。每个端口独立收发数据,因此每个端口都是一个独立的冲突域,有效隔离了冲突。然而,第二层交换机并不能划分广播域,它们仍然会将广播消息转发到所有端口。
路由器则工作在第三层,即网络层。它根据ip地址来转发数据包,并且不会转发广播报文。因此,每个路由器端口连接的网络都形成一个独立的广播域。这样,路由器不仅能够划分广播域,还能够隔离冲突域。
最后,我们来看看集线器、第二层交换机和路由器之间的区别。集线器是最简单的网络设备,它工作在物理层,直接转发消息,但无法隔离冲突域或广播域。第二层交换机根据MAC地址转发数据包,能够隔离冲突域但无法分割广播域。而路由器则能够同时隔离冲突域和广播域,每个端口都是一个独立的广播域。
随着网络技术的发展,集线器由于其局限性已经被淘汰,而第二层交换机和路由器成为了构建现代网络的核心设备。了解它们的工作原理和区别,对于我们设计和管理高效稳定的网络至关重要。

冲突域我们把以太网想象成对讲机,把计算机想象成使用对讲机的人,把数据传输想象成用对讲机说话。现在一群人打一个真人CS,两个或两个以上的人同时通过对讲机说话,都听不清楚自己在说什么。这是一个冲突。对讲机频道只能一个人单独使用。对讲机和每个使用对讲机的人形成一个冲突域。

路由器与交换机有何不同?详解网络设备差异对比

CSMA/CD

为了解决冲突域问题,通常采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)。它的工作原理是:在发送数据之前,监测信道是否空空闲,如果空空闲就立即发送数据。发送数据时,边发送边继续监听。如果检测到冲突,立即停止发送数据。等一会儿,再试一次。

以对讲机为例,说明控制过程的四项内容:侦听、传输、检测、冲突处理。

1.倾听:

在你说话之前,先听听是否有人在说话。

如果有人说话,随机等一段时间再听;

如果没人说话,你自己开始说。

2.发送:

当你确认你想发言时,立即开始发言。

3.测试:

自己一个人发言的时候,可能会出现很多人同时发言的情况。因此,你应该边听边说,以确定是否有冲突。

4.冲突处理:

确认冲突后,进入冲突处理程序。有两种冲突:

A.如果发现有人在听的时候说话,请等待一段时间,然后再听一次,直到空可以说话为止。

B.如果说话时有冲突,先停止说话,然后再听,直到下次再说话。

广播域网络的广播就像我们商城的广播一样。你一说话,整个商场都会听到。可以广播的范围是广播域。如果不维护广播域,会消耗大量带宽,降低网络效率。

冲突域和广播域的区别冲突域是基于OSI的第一个物理层。

第一层设备有集线器,第二层设备可以隔离冲突域,如交换机。

交换机可以缩小冲突域的范围,交换机的每个端口都是一个冲突域。

广播域是基于OSI的第二层数据链路层

第2层设备有第2层交换机,第3层设备可以隔离广播域,如路由器。

路由器可以隔离广播域,每个端口都是一个广播域。

Hub是多端口中继器,无法识别MAC地址和IP地址,将接收到的数据以广播的形式发送出去。它的所有端口都是冲突域,也是广播域。

该集线器结构简单,没有任何复杂的网络功能,适用于小型百兆局域网。十几年前在大学宿舍广泛使用。随着网络的发展,接入终端的数量增加,集线器的数据碰撞经常发生,浪费带宽,导致网速变慢。同时,百兆集线器无法满足现在流行的千兆局域网的速度要求,目前已经淘汰了这种集线器。

第2层交换机根据MAC地址转发数据包。端口独立收发数据,所有端口属于不同的冲突域,有效隔离冲突。第2层交换机转发广播消息,因此它们不能划分广播域。

路由器根据IP地址转发IP数据包。路由器不会转发广播报文,所以路由器每个端口连接的网络自己形成一个广播域,路由器划分冲突域和广播域。

集线器、第2层交换机和路由器之间的区别集线器工作在第一物理层。

集线器直接转发消息。

集线器既不能划分冲突域,也不能划分广播域。

第2层交换机在第二个数据链路层工作。

第2层交换机根据MAC地址转发数据包。

第2层交换机只能分割冲突域,而不能分割广播域。每个端口都是一个冲突域。

路由器工作在第三网络层。

路由器根据IP地址转发消息。

路由器分为冲突域和广播域,每个端口都是一个广播域。

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