问题

能提供最好的网络设备的组织通常选择交换机而不用集线器,为什么?

回答
在构建高性能、可靠的网络时,任何讲究效率的网络设备组织都会毫不犹豫地选择交换机,而避开集线器。这并非出于偶然,而是源于两者在技术原理、功能特性以及对网络性能的实际影响上存在着天壤之别。为了弄清楚个中缘由,我们不妨深入剖析一下。

集线器:一个“傻瓜”式的广播者

首先,我们来看看集线器。它的工作原理非常简单,甚至可以说有些“原始”。你可以想象集线器就像是一个多口分线器,或者一个傻瓜式的信号放大器。当一个设备向集线器发送数据时,集线器接收到这个数据包后,不做任何判断和处理,直接将这个数据包“广播”给所有连接到它身上的其他端口。

这就像是一个会议室里的扩音器,无论你对谁说话,声音都会传遍整个会议室,让每个人都听到。即使你只想跟坐在对面的某个人交流,其他人也一样会收到你的话。

这种广播方式带来了几个显著的问题:

效率低下,带宽浪费: 每一条信息都会被复制并发送给所有连接的设备,即使目标设备并非数据真正的接收者。这意味着,大部分的网络带宽就被浪费在那些根本不需要接收这些数据的设备上了。尤其是在用户数量较多、数据流量较大的网络环境中,这种情况会更加严重,导致网络整体吞 দক্ষতা 和吞吐量急剧下降。
冲突频繁,性能瓶颈: 由于集线器在一个共享的通信介质上工作,当两个或多个设备几乎同时向集线器发送数据时,就会发生数据冲突(Collision)。一旦发生冲突,发送的数据就会损坏,需要重新发送。集线器本身无法区分数据流,所以所有的冲突都会影响到所有连接的设备,极大地降低了网络的整体性能。网络就像一条只有一条车道的公路,当两辆车同时驶入时,就会堵车,都需要倒回去重新排队。
安全性差: 由于数据被广播到所有端口,任何连接到集线器的设备都可以轻松地“嗅探”到网络上的所有通信内容,包括敏感信息。这为网络安全带来了极大的隐患。

交换机:一个“聪明”的路径规划师

相比之下,交换机则显得“聪明”得多。交换机工作在 OSI 模型的第二层(数据链路层),它具备一定的智能性。它的核心在于它能够学习并记录连接到其各个端口的设备的 MAC 地址(媒体访问控制地址)。

你可以把交换机想象成一个高效的邮件分拣中心,或者一个智能的交通调度系统。当一个设备发送数据给交换机时,交换机首先会检查数据包的源 MAC 地址,并将其记录下来,关联到对应的端口。然后,它会查看数据包的目标 MAC 地址,并在自己的 MAC 地址表中查找这个目标地址。

一旦找到目标 MAC 地址对应的端口,交换机就会“聪明”地将这个数据包只发送到那个目标端口,而不会像集线器那样广播给所有人。这就好比邮件分拣中心直接将信件投递到正确的收件箱,而不是把所有信件都复印一份然后发给每个办公室。

交换机的“聪明”之处体现在:

高效的带宽利用: 交换机通过点对点的方式传输数据,只将数据发送到目标设备所在的端口。这样一来,每个端口都可以拥有独立的带宽,不会因为其他端口的数据传输而受到影响。这就像为每辆车规划了一条独立的、畅通的道路,极大地提高了交通效率。
减少冲突,提升性能: 交换机通过将通信隔离到特定的端口之间,极大地减少了数据冲突的发生。每个端口实际上形成了一个独立的冲突域。只有当两个设备连接到同一个端口,或者交换机内部处理速度跟不上时,才可能发生冲突。这显著提升了网络的稳定性和数据传输的可靠性。
更高的安全性: 由于数据只被发送到目标设备所在的端口,其他设备无法轻易地“嗅探”到网络上的通信内容,从而提高了网络的安全性。

总结来说,为什么组织会选择交换机而非集线器?

性能至上: 在现代网络环境中,对速度和效率的要求越来越高。交换机能够提供远超集线器的性能,确保数据能够快速、可靠地传输。
可扩展性: 随着网络规模的扩大和用户数量的增加,集线器的性能瓶颈会愈发明显。交换机则能够更好地支持网络的扩展和升级,应对不断增长的数据流量。
安全性考量: 数据安全是任何网络基础设施建设的重中之重。交换机提供的隔离性能够有效降低数据泄露的风险。
成本效益: 虽然交换机的初始成本可能比集线器略高,但考虑到其带来的性能提升、效率优化以及对未来网络扩展的支持,从长远来看,交换机更能体现出其成本效益。一个低效的网络带来的隐性成本(如用户等待时间、生产力损失)往往远高于购置高性能设备的投入。

因此,对于任何希望构建高效、稳定、安全的网络基础设施的组织来说,选择交换机而非集线器,是顺应技术发展趋势,满足业务需求,并保障网络长期健康运行的必然选择。集线器在现代网络设计中,已经基本被淘汰,成为了一种过时的技术。

网友意见

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弄清楚冲突域的概念就知道为什么集线器现在淘汰了。

集线器整体属于一个冲突域,交换机的每个端口是一个单独的冲突域

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