集线器与交换机、虚拟局域网（3.3）

集线器与交换机

传输门：b站湖科大教书匠

集线器

使用集线器的以太网或者局域网其实本质还是一个总线网

工作方式

• 集线器只工作在物理层，每个接口仅仅用来转发比特，不进行碰撞检测（不使用CSMA/CD协议），由各个站点的网卡进行检测

交换机

以太网交换机通常有多个接口，每个接口可以直接与主机或者另一台交换机相连，工作方式一般为全双工

特性

• 以太网交换机具有“并行性”，因此不会出现碰撞，即不使用CSMA/CD协议

工作原理

• 以太网交换机主要工作在数据链路层，它接收到帧后根据帧交换表进行查找，找到帧的目的MAC地址对应的接口编号，找到对应的接口进行转发（帧交换表可以通过自学算法进行学习）

交换机自学习流程

案例：主机A向主机B发送数据帧
流程：

• 交换机1接收到1接口的数据帧，将发送方的MAC地址和对应接口记录在帧交换表中
• 查找帧交换表，是否有主机B的目的MAC地址和接口编号，如果没有就以广播的形式进行发送，直到找到为止，并把MAC地址和对应的接口编号写入帧交换表

虚拟局域网

概述

当使用多个交换机互联的以太网，其本质就是一个广播域（在不知道目的MAC地址和对应接口的场景中），但是巨大的广播域会存在巨大的弊端，例如：广播风暴等，严重浪费网络和CPU资源

解决方法

思考：下面这种场景怎么实现？

第一种：使用路由器，将大的广播域隔离成一小部分一小部分的广播域，但是路由器成本较高
第二种：虚拟局域网VLAN技术

虚拟局域网VLAN实现机制

IEEE 802.1Q帧

IEEE 802.1Q帧（也叫Dot One Q帧）对以太网的MAC帧格式进行扩展，插入了4个字节的VLAN标记
注意：给一个普通的帧插入VLAN标记（也叫“打标签”，反之“去标签”）是由交换机来处理，而非用户主机

交换机的端口类型

• Access
• Trunk
• Hybrid

Access端口

Trunk端口