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实验目的

验证集线器和交换机在网络中的区别，重点观察它们在数据包转发、广播处理以及碰撞域隔离方面的不同行为。

实验环境

• 工具：思科Cisco Packet Tracer仿真软件
• 网络拓扑：
  • 上方两个以太网使用集线器互联
  • 下方两个以太网使用交换机互联

实验步骤

1. 初始化网络：

   • 确保交换机的所有接口指示灯为绿色，若未达到，需在实时模式和仿真模式之间切换几次。

2. 消除ARP广播影响：

   • 在实时模式下，让各以太网上的主机之间相互发送数据包，确保ARP表已更新。

3. 集线器与交换机的基本转发行为：

   • 集线器：
     • 主机A向主机B发送SMP询问报文，集线器将数据包广播到所有端口。
     • 主机B收到后回复响应，集线器再次广播响应。
   • 交换机：
     • 主机A向主机B发送SMP询问报文，交换机仅将数据包转发到目标主机B的端口。
     • 主机B回复响应，交换机仅将响应转发到主机A的端口。

4. 扩展网络拓扑：

   • 集线器互联：
     • 将两个集线器互联，形成一个更大的总线型以太网，扩大碰撞域。
     • 主机A向主机B发送SMP请求，数据包通过集线器广播到整个网络。
   • 交换机互联：
     • 将两个交换机互联，形成一个更大的交换式以太网。
     • 主机A向主机B发送SMP请求，交换机仅将数据包转发到目标主机B的端口。

5. 碰撞域测试：

   • 集线器网络：
     • 同时让两台主机发送SMP请求，集线器转发时产生碰撞，碰撞信号传遍整个网络。
   • 交换机网络：
     • 同时让两台主机发送SMP请求，交换机分别转发，不会产生碰撞。

6. 广播帧处理：

   • 集线器网络：所有数据包（包括广播帧）都以广播形式发送。
   • 交换机网络：交换机收到广播帧后，会从除输入端口外的所有端口转发。

7. 碰撞域隔离：

   • 集线器网络：断开两个集线器之间的连接，形成两个独立的碰撞域。
   • 交换机网络：在两个独立的碰撞域之间接入交换机，交换机隔离碰撞域，通信范围扩大但碰撞域不合并。

实验结果

• 集线器：所有数据包均以广播形式发送，无法隔离碰撞域，容易产生碰撞。
• 交换机：能够根据MAC地址表精确转发数据包，隔离碰撞域，减少碰撞发生。

结论

通过实验验证了交换机在网络中的优势，包括精确转发、隔离碰撞域以及高效处理广播帧，而集线器则由于其广播特性，容易导致网络拥塞和碰撞。