【计网】交换机和集线器对比
目录
层次
集线器（Hub）
交换机（Switch）
数据传输方式
集线器
交换机
带宽与冲突域
集线器
交换机
智能功能与扩展性
集线器
交换机
总结
工作层次
数据转发机制
带宽占用
通信模式
碰撞域
安全性
选择题
判断题
层次
集线器（Hub）
- 工作在 OSI模型的物理层（第1层），仅负责信号的放大、整形和转发，不解析数据内容。
- 无智能处理能力，无法识别MAC地址或IP地址。
交换机（Switch）
- 工作在 OSI模型的数据链路层（第2层），可解析数据帧中的MAC地址，并基于此进行智能转发。
- 支持学习MAC地址表，记录各端口连接的设备地址，实现精准数据传输。
数据传输方式
集线器
- 广播式传输：接收到的数据包会复制到所有端口，无论目标设备是否在对应端口，导致带宽浪费和广播风暴风险。
- 半双工模式：同一时间只能单向传输数据，易引发数据冲突（需依赖CSMA/CD协议检测冲突）。
交换机
- 点对点传输：根据目标MAC地址仅将数据发送至指定端口，避免广播干扰。
- 全双工模式：支持端口同时收发数据，提升传输效率。
带宽与冲突域
集线器
- 共享带宽：所有端口共用总带宽（如100Mbps的集线器，24个端口共享100Mbps），多设备同时通信时性能骤降。
- 单一冲突域：所有端口处于同一冲突域，任一端口的数据冲突会影响整个网络。
交换机
- 独占带宽：每个端口独享带宽（如100Mbps交换机，每个端口均可达到100Mbps），多设备并行传输互不影响。
- 独立冲突域：每个端口为独立冲突域，有效隔离数据冲突，提升网络稳定性。
智能功能与扩展性
集线器
- 无学习或管理功能，仅作为物理信号中继设备。
- 不支持VLAN、QoS等高级功能，扩展性差。
交换机
- 支持 VLAN划分、QoS流量控制、端口镜像等高级功能，优化网络管理与安全。
- 可通过堆叠或级联扩展网络规模，适应复杂场景需求。
总结
工作层次
集线器工作在 OSI 模型的物理层，只负责物理信号的复制和广播，不理解 MAC 地址，也没有数据转发能力。
交换机工作在 OSI 模型的第二层，即数据链路层，能够理解和使用 MAC 地址进行数据转发，一些高级交换机还可以在第三层（网络层）进行操作。
数据转发机制
集线器采用广播机制，将接收到的数据帧复制并发送到所有端口，导致大量不必要的数据传输，降低了网络性能，且所有连接设备都能收到数据帧，存在数据被窃听的风险。
交换机使用 MAC 地址表进行智能数据转发，根据目标 MAC 地址将数据帧转发到特定端口，减少不必要的数据传输，提高网络效率，同时增强了网络安全性。
带宽占用
集线器的所有网口共享一条带宽，若网络中某一台设备长时间占用线路，会严重影响其他设备通信。
交换机的每个网口都独占一条带宽，当两个网口通信时并不影响其他网口的通信。
通信模式
集线器只支持半双工通信，数据只能在一个时间一个方向上传输，同一时间发送和接收数据会导致冲突和重传。
交换机通常支持全双工通信，允许数据同时在两个方向上传输，提高了数据传输速度和网络效率。
碰撞域
集线器的所有端口共享一个碰撞域，多个设备同时发送数据会导致冲突，必须进行重传，降低了网络效率。
交换机的每个端口都有独立的碰撞域，连接到交换机的设备之间不会发生数据冲突，提高了网络性能和稳定性。
安全性
集线器的广播机制使得数据帧暴露范围广，增加了数据被窃听的风险，安全性较低。
交换机通过将数据帧转发到特定端口，减少了数据帧的暴露范围，增强了网络安全性，高级交换机还支持虚拟局域网（VLAN）和访问控制列表（ACL），提供额外的安全功能。
选择题
题目 ：在局域网中，集线器和交换机的主要区别在于（ ）
A. 集线器工作在物理层，交换机工作在数据链路层
B. 集线器工作在数据链路层，交换机工作在物理层
C. 集线器和交换机都工作在物理层
D. 集线器和交换机都工作在数据链路层
答案 ：A
题目 ：下面关于集线器和交换机的描述正确的是（ ）
A. 集线采用器广播方式进行数据转发，交换机采用智能转发
B. 集线器采用智能转发，交换机采用广播方式
C. 集线器和交换机都采用广播方式
D. 集线器和交换机都采用智能转发
答案 ：A
题目 ：在共享式以太网中，集线器的所有端口共享（ ）带宽，而交换机的每个端口独占（ ）带宽。
A. 10Mbps，10Mbps
B. 100Mbps，100Mbps
C. 10Mbps，100Mbps
D. 100Mbps，10Mbps
答案 ：A（假设在 10Mbps 的网络环境下）
题目 ：集线器和交换机在通信模式上的区别是（ ）
A. 集线器支持全双工，交换机支持半双工
B. 集线器支持半双工，交换机支持全双工
C. 集线器和交换机都只支持半双工
D. 集线器和交换机都只支持全双工
答案 ：B
题目 ：以下（ ）设备能减少数据冲突，提高网络性能。
A. 集线器 B. 交换机 C. 路由器 D. 网桥
答案 ：B
判断题
题目 ：集线器和交换机都可以扩展网络的范围。（ ）
答案 ：正确
题目 ：交换机的每个端口都有独立的collision domain。（ ）
答案 ：正确
题目 ：集线器可以连接不同速率的网络设备。（ ）
答案 ：错误，集线器通常不支持速率自动协商，不能连接不同速率的网络设备。
题目 ：交换机比集线器更安全，因为它支持VLAN和 ACL。（ ）
答案 ：正确
题目 ：集线器和交换机都能隔离广播域。（ ）
答案 ：错误，只有交换机支持VLAN划分来隔离广播域，集线器不能隔离广播域。
以下是一些相关的题目及答案：
题目 ：在 OSI 模型中，集线器和交换机分别工作在哪一层？ 答案 ：集线器工作在物理层，交换机工作在数据链路层。
题目 ：集线器和交换机在数据转发方式上有何区别？ 答案 ：集线器采用广播方式转发数据，将接收到的数据帧复制并发送到所有端口；交换机则根据 MAC 地址表进行智能转发，只将数据帧转发到特定端口。
题目 ：为什么交换机的性能通常优于集线器？ 答案 ：因为交换机能够智能地转发数据帧，减少了网络中的不必要流量，支持全双工通信，每个端口独占带宽，且每个端口都有独立的碰撞域，从而提高了整体网络吞吐量和响应速度；而集线器的广播机制和半双工通信模式使其性能和效率较低，易导致数据冲突和重传，且所有端口共享一条带宽。
题目 ：在安全性方面，交换机和集线器哪个更有优势？为什么？ 答案 ：交换机更有优势。因为交换机通过将数据帧转发到特定端口，减少了数据帧的暴露范围，且高级交换机支持 VLAN 和 ACL 等安全功能；而集线器的广播机制使得所有连接设备都能接收到数据帧，增加了数据被窃听的风险。
题目 ：一个网络中有多个设备同时发送数据，使用集线器和交换机分别会出现什么情况？ 答案 ：使用集线器时，由于所有端口共享一个碰撞域，多个设备同时发送数据会导致冲突，必须进行重传，降低了网络效率；使用交换机时，每个端口都有独立的碰撞域，设备之间不会发生数据冲突，可提高网络性能和稳定性。