集线器 (hubs)，交换机(swich) 和网桥(bridge)的区别

image

集线器(hub)

• hub工作在OSI的第一层,发给 hub 的数据包会广播给所有的端口
• hub的是直接的物理连接到每一台设施的网卡，所有有较低的连接丢失风险，由于hub是所有设施共享带宽的一个设施，所以它是半-双工的，所以他会存在冲突，同时发给hub的入站和出站包会存在冲突，需要算法处理冲突，因而hub的性能相对会差少量
• hub本质上是一个多端口中继器，它不论包的内容，只是简单的把某个端口收到的包，再广播给其余所有的端口，所以，一台主机发给另外一台主机的内容会被其余无关的主机监听到。有安全问题

网桥(bridge)

image

• 物理世界桥是用来连接一个河的两边，而计算机世界桥是用来连接两个物理网段的网络
• bridge和switch都工作在OSI的数据第二层（数据链路层），数据包会根据MAC地址来发给指定的端口，不存在hub的那种不论三七二一就广播带来的安全问题
• 桥会跟踪插到他的接口上的网络的所有主机的地址，当桥的一端的这个网络的数据包发到桥，桥会过滤机制，保证属于这一端的网络的数据包留在本地，而不会被无辜的转发到对面网络（由于本地包，不是发给桥对面的）
• 当桥接受到网络发出来的包的地址不属于桥的这一端，那么他会发到对面去。但是，实际上它并不知道对面能否存在这个地址，只是猜测既然不在这边，那么可能在对面，而后假如对面网络还有其余桥，那么它会发现这个包不在自己这里，又会把包发到其余桥的对面去，所以一个包要到达目的地址所在的主机，需要经过多个桥
• 由于上面这一点，广播和多播（比方arp这种找所有人要地址的包）的这类流量必需经过网络上的所有桥，那么所有的主机都是有机会读到这个广播包的，而网络那么大（特别是桥越多的网络），其实很多包是和自己无关的，那么就会有可能引起广播风暴，从而阻止了单播的流量（就是目的明确的包）

交换机(switch)

• 其实switch本身就是一种bridge,它具有老式bridge的功能，但是处理了少量它的问题

• switch克服了hub的缺点，他可以为每个接入的主机设施分配专用的带宽，提供全-双工的的连接，他利用MAC地址表来做数据包的转发决策，用ASICS和内容寻址寄存器（CAM）表来提高帧的解决率

• switch集hub和bridge的所长于一身，将hub的多端口功能和桥的过滤功能集中在一起使用，只允许目标设施才能见到单播的数据包，所以不会像桥一样可能会阻止单播包

• 交换机允许冗余链接，并且因为为网桥开发的生成树协议（STP），广播和多播运行不会引起风暴

• 交换机跟踪每个接口中的MAC地址，因而它们可以将流量仅快速发送到包的目的地

• 由于上面的这些特点，switch具有更高的性能和安全性

• switch总的来讲，有一下优点：

• switch是即插即可使用设施。一旦第一个数据包到达，他们便开始学习接口或者端口以到达所需的地址,而后用做后续的过滤用。

• switch提供了一种简单的方法来连接以不同速度运行的网段，例如10 Mbps，100 Mbps，1GB和10GB网络

• 交换机正在取代网络内部的路由器，由于它们在以太网网络上转发帧的速度快10倍以上

bridge和switch的其余区别

• 古老bridge只有2到4个端口，而switch其实是一种高性能的多端口的bridge,可以多达几百个端口，本质上switch也是一个bridge设施，它用具有bridge的功能
• 古老的bridge是的包转发是基于软件的，然后来研发的switch则是基于硬件来研发，用芯片来做包的转发决策，性能远比老的bridge优越
• 新的switch可以具备多个生成树实例。而老式bridge只能有一个。

那么为什么switch没有继续使用bridge这个名字呢，由于早期的生产商生产的bridge不符合IEEE的规范（规范素来没有定时bridge只有2个端口），后来者未免与他相提并论，后来干脆不用bridge这个词，直接改用switch,但本质是更好的对规范的实现。

那么以上的这3个物理设施的概念，对应的也存在虚拟的软件实现，如虚拟的bridge网桥，虚拟的交换机，如docker和k8s这种分布式的软件，经常会使用bridge来建立子网以及和宿主机通信等功能