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路由器与交换机:深度解析两大网络设备的核心区别

以太网就像一个热闹的集市,每个摊位都通过无线对讲机与顾客沟通,传递商品信息。想象一下,如果你和旁边的人同时对着对讲机说话,场面就会变得混乱,顾客们可能根本听不清你在说什么。这就是网络中的“冲突域”。
冲突域是指网络中发生冲突的区域。以太网中,由于共享信道的存在,多个设备同时发送数据时,就可能会发生冲突,导致数据传输失败。为了解决这一问题,网络技术引入了CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)机制。
CSMA/CD的核心思想是:在发送数据前,设备会先监听信道是否空闲。如果信道空闲,就立即发送数据。发送过程中,设备会持续监听信道,一旦发现冲突,立即停止发送,并等待一段时间后重试。
以对讲机为例,我们可以将CSMA/CD的控制过程分为四个步骤:
1. 倾听:在发言前,先仔细听听是否有其他人在说话。如果有人发言,就等待一段时间再尝试发言;如果没人发言,就可以开始说话。
2. 发送:在确认信道空闲且没有其他人在说话后,立即开始发送信息。
3. 测试:在发送信息的同时,继续监听信道,以确保没有其他设备在同时发送数据,从而避免冲突。
4. 冲突处理:如果在发送过程中检测到冲突,立即停止发送,等待一段时间后再次尝试。
广播域是指网络中能够接收广播消息的区域。在网络中,广播域的存在可能会导致大量无用的广播流量,从而消耗带宽,降低网络效率。
为了解决广播域问题,网络技术采用了一些措施,如使用交换机来隔离广播域。交换机可以根据MAC地址转发数据包,使每个端口形成一个独立的冲突域,从而有效隔离广播。
网络中常见的设备如集线器、交换机和路由器,它们对冲突域和广播域有不同的影响:
- 集线器: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。它的所有端口都属于同一个冲突域和广播域。
- 交换机:根据MAC地址转发数据包,每个端口形成一个独立的冲突域,但无法划分广播域。
- 路由器:根据IP地址转发数据包,每个端口连接的网络形成一个独立的广播域,可以同时划分冲突域和广播域。
总之,为了构建高效、稳定的网络环境,我们需要合理规划网络结构,合理划分冲突域和广播域,确保数据传输的顺利进行。

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:深度解析两大网络设备的核心区别

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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