实验4--交换机与集线器工作机理分析
集线器工作原理
集线器工作原理
集线器（Hub）是计算机网络中常用的局域网设备，作用是将
多个计算机连接在一起，以便它们能够进行数据的交换和共享。
集线器的工作原理是通过广播方式将数据包从一个端口转发到其他所有的端口，从而实现计算机之间的通信。
当一个计算机发送数据包到集线器时，集线器会将该数据包复制到所有其他端口上，每个端口上都可以接收到相同的数据包。
这就意味着所有连接到集线器上的计算机都可以接收到发送的数据。
然而，每台计算机只会处理自己目标地址与数据包中目标地址相匹配的数据包，其他不匹配的数据包会被丢弃。
集线器工作在物理层，它只是简单地将电信号从一个端口传输到其他端口，不需要了解数据包的具体内容。
因此，集线器并不具备智能的数据处理能力。
一旦多个计算机同时发送数据，集线器会出现碰撞情况，导致数据冲突和带宽浪费。
这是因为集线器采用的是半双工传输方式，只能在同一时间内进行一次数据传输。
总结来说，集线器的工作原理是将从一个端口接收到的数据包复制到其他所有端口上，以实现数据共享和通信。
然而，由于集线器的无智能性和半双工传输方式，使得它逐渐被交换机（Switch）取代，后者在数据转发和处理上更加高效和智能。
路由器和交换机_集线器的工作原理,区别和联系
路由器，交换机，集线器工作原理，区别和联系工作原理一、集线器1.什么是集线器在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。
在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。
由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。
当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。
中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。
集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。
由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。
2.集线器的工作原理集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。
集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。
具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。
由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。
3.集线器的特点1）共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。
目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。
10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计算机使用的是100Mbps网卡，在传输数据时速度仍然只有10Mbps。
集线器的工作原理与应用
集线器的工作原理与应用1. 什么是集线器？集线器（Hub）是一种用于计算机网络中的设备，它主要用于将多个计算机或网络设备连接在一起，以实现数据的传输和共享。
2. 集线器的工作原理集线器是一种物理层设备，它通过电子信号将网络中的数据从一个设备传输到另一个设备。
以下是集线器的工作原理：•集线器接收到来自一个设备的数据。
•集线器将接收到的数据复制并发送到网络中的所有设备。
•所有设备上的网络适配器会检查数据的目标地址，如果目标地址与设备自身的MAC地址匹配，则接收数据，否则忽略数据。
3. 集线器的优点和缺点3.1 优点•易于安装和维护，不需要特殊的配置。
•价格相对较低，适用于小型网络。
•可以将多个设备连接在一起，方便数据的共享和传输。
3.2 缺点•由于集线器工作在物理层，无法识别和分析数据包，导致数据冲突和碰撞的问题增多。
•集线器的带宽是共享的，当网络上的设备增多时，带宽的分配会变得更加困难，影响网络的性能。
•集线器无法隔离网络中的问题设备或故障设备，一个故障设备可能会影响整个网络的正常运行。
4. 集线器的应用•小型办公室网络：集线器适用于小规模的办公室网络，可以将多台计算机连接在一起，实现数据的传输和共享。
•实验室网络：集线器能够满足实验室网络中设备间的连接需求，便于实验数据的交换和共享。
•家庭网络：对于家庭网络，集线器提供了一个简单而经济的方法，将多个设备连接在一起，实现互联网的共享。
•接入层网络：在网络架构中的接入层中，集线器可以用于连接终端设备，如个人电脑、打印机等。
5. 集线器的发展与取代集线器是网络发展的早期设备，随着网络技术的进步，集线器逐渐被交换机（Switch）所取代。
交换机具有更高的性能和更大的灵活性，能够对数据包进行识别和分析，并实现数据的快速转发。
6. 总结集线器是计算机网络中常见的设备，它通过电子信号实现数据的传输和共享。
虽然集线器具有一些优点，但也存在一些缺点。
在实际应用中，交换机已经取代了集线器，成为更常见的网络设备。
集线器、交换机和路由器和 arp 的基本工作原理
集线器、交换机和路由器和 arp 的基本工作原理
集线器：
集线器是一种用于以太网网络中的传输设备。
当一个计算机发送数据时，集线器会将数据包从一个端口接收，在其他端口中广播该数据包。
这意味着，所有连接到集线器的设备都将获得该数据包，包括发送方。
交换机：
交换机是一种网络设备，可以更有效地传输数据包。
与集线器不同，交换机是一个有智能的网络设备。
交换机会维护一个MAC 地址表，当交换机收到一个数据包时，它会检查其源MAC地址，并与该MAC地址所在的端口中存储的MAC地址表进行比较。
如果该MAC地址在MAC地址表中已有记录，
则该数据包将仅转发到目标端口。
如果MAC地址表中不存在
记录，则交换机将广播该数据包到除源端口以外的其他端口。
路由器：
路由器是一种连接两个或多个网络的设备。
当路由器收到一个数据包时，它会检查该数据包的目标 IP 地址，并根据其内部
的路由表进行决策。
路由器可选择将该数据包广播到其他连接的网络，或者将其转发到已知目标网络的最佳路径。
ARP：
ARP 是 Address Resolution Protocol 的简写，中文为地址解析
协议。
它是将 IP 地址与 MAC 地址相互映射的协议。
ARP协
议使用ARP请求（ARP Request）和 ARP响应（ARP Reply）。
当一个设备需要找到另一个设备时，它会向网络中广播一个
ARP 请求，请求目标设备的 MAC地址。
目标设备将在 ARP 请求中回复自己的 MAC地址。
完成 ARP解析后，设备将能够传输数据包。
集线器原理
集线器原理
集线器原理
一、集线器的定义
集线器（Hub）是一种网络设备，它的功能是将各台计算机中的网络接口连接起来，使得它们可以在同一个网络中通信。
二、集线器的工作原理
1.集线器的工作原理是将原本的网络信号放大、广播和重新传输到处于同一物理网络中的每一台计算机上，让所有计算机能够彼此通信。
2.集线器将原本的网络信号放大，这是因为在网络传输信号的过程中，信号会被衰减，可能会使得接收到的信号无法被正常解释。
因此，集线器将收到的信号进行放大，从而确保信号被正确地传输。
3.集线器在收到信号后还会将它广播给其他计算机，这样计算机之间的通信才能够正常进行。
三、集线器的优缺点
1.优点：
（1）易于安装和维护，安装过程简单，不需要专业的技术人员就可以完成；
（2）便宜；
（3）延长网络距离，能够使得网络可以连接更大的范围，网络可以覆盖更广阔的区域；
（4）能够提供良好的网络性能，使得网络的传输更加高效。
2.缺点：
（1）当有多个设备同时向集线器发送信号时，集线器将会将这些信号广播给所有计算机，这样会导致网络的带宽被浪费；
（2）集线器的传输速度一般较慢，无法满足高速网络的要求。
路由器、集线器、交换机的工作原理
路由器、集线器、交换机的工作原理号称网络硬件三剑客的集线器（hub）、交换机（switch）与路由器（router）一直都是网络界的活跃分子，但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是，它们三者不仅外观相似，而且经常呆在一起，要想分清谁是谁，感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧!三剑客的工作原理一、集线器1.什么是集线器在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。
在我们接触到的网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。
由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为100米。
当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。
中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。
集线器一般有4、8、16、24、32等数量的rj45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。
由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“hub”。
2.集线器的工作原理集线器的工作原理很简单，以图2为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。
集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。
具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。
由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。
4、交换机与集线器工作机理分析
一、实验名称：交换机与集线器工作机理分析二、实验目的：（1）观察交换机处理广播和单播报文的过程；（2）比较交换机与集线器的工作过程；（3）掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等的理解。
三、实验内容和要求：（1）在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑；（2）观察交换机如何处理广播和单播报文；（3）观察交换机和集线器的工作过程。
四、实验环境：windows7下的PacketTracer环境五、操作方法与实验步骤：（一）交换机是如何处理单播的用一个集线器hub将PC4、PC5连接起来再与PC1、PC2、PC3、PC4连接到同一个交换机上用PC0为例，配置PC机的ip地址，5台PC机的ip地址地址分别为192.168.1.10、192.168.1.11、192.168.1.12、192.168.1.13、192.168.1.14、192.168.1.15，网关都为192.168.1.1,掩网子码为255.255.255.0从PC0发送ping到PC1在平操作没有完成时PC0、PC1的ARP表和交换机的mac表都为空这是还未完成ping操作时Event list的内容点击ICMP的info图标，可知源ip地址是PC0的ip地址，目的地址是PC1的ip地址点击ARP的info图标可以看到它的源ip地址是PC0的ip地址，并且它想努力获得PC1的ip地址PC1的mac地址和ip地址然后开始Capture/Foward 操作，一直点击Capture/Foward，知道ping完成可以发现如下图所示PC0、PC1的ARP表和交换机的mac表不再为空，交换机的mac表获得了PC0和PC1两者的mac地址。
一开始PC0的ARP表是没有PC1的内容的所有它要发出一个ARP请求以完成ping操作，交换机从ARP请求中获得PC0的mac地址以及其连接的端口，从ARP 回复中获得PC1的mac地址以及其连接的端口。
交换机与集线器工作机理分析
交换机与集线器工作机理分析交换机和集线器是计算机网络中常用的设备，它们都起到连接并传输数据的作用，但在工作原理上有很大的区别。
下面将对交换机和集线器的工作机理进行分析。
1.集线器的工作机理:集线器又称为集线器，它是一种简单的网络设备，用于连通多个计算机在物理上组成一个局域网络。
集线器的工作原理非常简单，它只是起到将多个计算机连接在一起的作用，在一个端口接收到数据后，集线器会将该数据广播到所有其他的端口上，让其他计算机接收到这个数据。
这种广播方式对于如何发送数据没有感知，也不会对数据进行任何处理。
这就导致集线器会造成网络的拥塞和冲突，特别是在网络通信比较频繁的情况下，例如同时有多个计算机在发送数据时，就会导致冲突问题。
因为集线器没有智能处理数据的能力，所以数据包无法准确定位到特定的目标计算机，而是广播到所有计算机上，从而浪费了带宽和网络资源。
2.交换机的工作机理:交换机是一种智能的网络设备，它可以根据数据包的目标地址决定将其发送到特定的端口上，而不是广播到所有端口上。
交换机具有多个端口，每个端口连接一个计算机或其他设备。
当一个数据包到达交换机时，交换机会查看数据包的目标地址，并通过查找交换表来确定该数据包应该发送到哪个端口上。
交换表是交换机内部的一个表格，记录了每个设备的MAC地址与其对应的端口。
交换机会定期更新交换表，以保持与网络中各设备间的最新连接状态。
交换机的工作过程是：(1)当一个数据包到达交换机时，交换机会读取数据包的目标MAC地址。
(2)交换机会查询交换表，查找目标MAC地址对应的端口。
(3)如果交换表中存在目标MAC地址对应的端口，交换机会将数据包仅发送到该端口上。
(4)如果交换表中不存在目标MAC地址对应的端口，交换机会将数据包广播到所有其他端口上。
(5)当交换机接收到回应数据包时，交换机会更新交换表，将发送该回应数据包的设备的MAC地址与其所在的端口对应起来。
交换机在传输数据时，采用的是点对点的方式，即数据只会发送到目标设备上，而不会广播到所有其他设备上，这就避免了数据冲突和网络拥塞的问题。
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实验4：交换机与集线器工作机理分析
1. 实验目的
1) 观察交换机处理广播和单播报文的过程。
2) 比较交换机与集线器工作过程。
3) 掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等方面的理解。
2. 实验环境
1) 运行Windows 2008 Server/Windows XP/Windows 7操作系统的PC一台。
2) 下载CISCO公司提供的PacketTracer版本。
3. 实验步骤
1)在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑
在PacketTracer模拟器中配置如图所示的网络拓扑，其中通用交换机连接4台普通PC，通用集线器hub连接2台普通PC。
实验网络拓扑图
点击PC，在每台PC的配置窗口中配置合理的IP地址和子网掩码，设置IP 地址由左到右为，，，，，，子网掩码都为。
无需为交换机和集线器配置IP地址(为什么)。
因为交换机和集线器主要是处于数据链路层，不涉及转发IP数据包，所以不必设置IP地址。
2)观察交换机如何处理广播和单播报文
(1) 在实时与模拟模式之间切换4次，完成生成树协议。
所有链路指示灯应变为绿色。
最后停留在模拟模式中。
(2) 使用Inspect(检查)工具(放大镜)打开PC 0 和PC 1 的ARP 表以及交换机的MAC 表。
本练习不关注交换机的ARP 表。
将选择箭头移到交换机上，查看交换机端口及其接口MAC 地址的摘要。
注意，这不是交换机获取的地址表。
将窗口排列在拓扑上方。
(3) 添加简单PDU 以从PC 0发送ping到PC 1也可以在PC 0的DeskTop窗口中打开模拟命令行“Command Prompt”，运行PING命令)。
使用Add Simple PDU(添加简单PDU)(闭合的信封)从PC 0 发送一个ping 到PC 1。
点击PC 0(源)，然后点击PC 1(目的)。
Event List(事件列表)中将会显示两个事件：一个ICMP 回应请求和一个ARP 请求，用以获取PC 1 的MAC 地
址。
点击Info(信息)列中的彩色框以检查这些事件。
(4) 逐步运行模拟。
使用Capture/Forward(捕获/转发)按钮跟踪数据包的最终顺序。
由于PC 0 ARP 表中没有PC 1的相应条目，因此为了完成ping，它必须发出ARP 请求。
交换机从ARP 请求获取PC 0的MAC 地址及其连接的端口，从ARP 回复获取PC 1 的MAC 地址及其连接的端口，交换机会将ARP 请求从所有端口泛洪出去，因为ARP 请求始终是广播。
PC 0收到ARP 回复之后，便可以完成ping。
从交换机的角度来看，ping 是已知单播。
完成对数据包的跟踪之后，点击Reset Simulation(重置模拟)按钮。
3)观察交换机如何处理未知单播(可选)
(1) 清除交换机的MAC 地址表。
点击交换机。
点击CLI 选项卡。
在出现命令提示符时，按几次Enter 键，将会显示Switch> 提示。
键入enable 并按Enter 键。
提示应会变为Switch#。
键入命令clearmac-address-table dynamic 并按Enter 键。
请注意，早先显示的交换机MAC 表重新为空。
但仍会填充PC ARP 表。
关闭交换机配置窗口。
(2) 重新发送数据包。
您应该还是处于模拟模式。
用户创建的PDU(在任务1 中创建的从PC 0 到PC 1 的ping)仍然在Event List(事件列表)中。
使用Capture/Forward(捕获/转发)按钮跟踪数据包的最终顺序。
由于ARP 表已经填充，因此无需ARP 请求。
但是，当回应请求数据包到达MAC地址表为空的交换机时，将被视为未知单播。
在这种情况下，交换机就会像处理广播一样，将数据包从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。
完成之后，点击Delete(删除)按钮删除场景0。
4)观察交换机和集线器的工作过程
(1) 现在尝试使用Add Simple PDU(添加简单PDU)按钮从PC 5 ping PC 0。
跟踪数据包，尝试了解发生的变化。
(2) 进行其他实验，了解交换机和集线器的不同。
4. 相关概念
集线器工作在物理层，仅对电信号进行放大整形向所有端口转发，并不识别数据链路层的帧，更不执行CSMA/CD协议。
交换机工作在数据链路层，对接口接收的数据链路层的帧进行处理，查看其目的MAC地址，选择正确的接口进行存储转发，在向其他接口转发时要执行CSMA/CD 协议。
交换机通过其接收的帧来学习每个端口连接的设备的物理地址，并将该信息存储在地址表中。
如果交换机收到的帧的目的设备物理地址在其地址表中，它只会将该帧从连接该设备的端口发送出去。
这称为已知单播。
如果交换
机收到一个广播，就会将该帧从接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。
另外，如果交换机收到的帧的目的设备MAC 地址不在其地址表中(即未知单播)，它也会将该帧从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。
当交换机将帧从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去时，其行为类似于集线器。
一个集线器形成了一个网络碰撞域；而对局域网交换机而言，每个端口可能构成一个独立的碰撞域，大大减少了分组访问网络冲突的机会。
只要PC两两之间访问交换机的不同端口，并且这些端口配置为全双工的，它们之间就不存在碰撞域。
广播域是对广播分组直接到达的区域而言的，由于局域网交换机转发广播报文，因此由交换机连接的局域网构成了一个广播域。
5. 注意事项
PacketTracer功能很强大，用户可以自行设计各种网络拓扑，验证学习过的网络原理。
6. 实验小结
通过这个实验，学会了在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑，观察到了交换机处理单播和处理广播报文，观察到了交换机和集线器的工作过程，同时对PacketTracer的用法更加熟悉和掌握。