共享带宽Vs独享带宽──差别在哪里?

网络与通信

提到集线器和交换机,相信大家都不会感到陌生。不过要评论一下两者的差别,多数人只会说:“集线器是采用共享带宽方式,速度慢,如果你组网的机器少可以用它;如果机器多,就用交换机,因为交换机是独享带宽,速度快!”但如何理解带宽的“共享”与“独享”呢?它们有什么具体的差异呢?今天,我就来回答这个问题。
为了方便理解,我们以公路交通为例来解释,同时让大家直观地了解两者的差异。
(图1)所示:a车队要从D到E地,而b车队要从F地到G地。这时,它们都必须通过主干道路1。这时,我们称a车队与b车队共享道路1。现在我们把“道路1”对应为网络设备中的“带宽”,而把两个车队对应为网络设备中需要到达不同目的地的数据,“共享带宽”的概念便容易理解了。

图1
图1

依旧假设刚才的情况,a车队要从D地到E地,而b车队要从F地到G地。但是这次,我们给每个车队一条单独的道路(图2),这便是“独享道路”(独享带宽)。
图2
图2

将“共享”与“独享”做对比,效果差异是显而易见的。在“共享”时,由于只有一条道路(带宽),所以只能是一个车队(一组数据)先走了以后,另外一个车队(一组数据)才能通行;而在“独享”的情况下,由于每个车队(每组数据)有了从出发地到目的地的单独路线(单独带宽),所以无须等待便可直接通行,这样在行进的通畅性和速度上都有了保障。这便是交换机网络和集线器网络速度存在较大差异的原因之一。
“共享带宽”还会导致另外一个严重的问题──网络碰撞,这是集线器网络速度低于交换机网络速度的另一个重要原因。
我们还是以公路交通为例来解释。在前面两个例子中,两个车队走的是相同的方向。似乎不会起什么冲突,只是存在先后顺序和等待的问题。而在实际网络环境中,数据是从网络设备的不同端口进入,然后分别流向不同的目的端口,就好像a车队是要从E地到D地,而b车队依旧是从F地到G地一样(图3)。在这种情况下,如果只有一条通道,就会出现堵车的情况。网络中也是同样,如果从起始端口到目的端口之间没有一条单独的通道,而是所有数据都去挤一条路,就会出现数据的“堵车”,这在网络通信中被称为“碰撞”(collision)。遇到了这种情况,必须要某些车辆(数据)“后退”,其他车辆(数据)才能通过。而且,随着道路中车队数量(网络中数据量)的增加,这种堵塞现象会越发严重,从而大大影响整个系统的效率,甚至导致整个系统的瘫痪。很显然,共享带宽的集线器网络便存在碰撞问题,而独享带宽的交换机网络便很好地解决了这一问题。
图3
图3

现在,相信大家已对“共享带宽”和“独享带宽”有了更进一步的认识,同时也了解到了共享带宽和独享带宽的差异所在。也正是这种差异,决定了集线器速度比交换机速度要慢。当然,这其中也涉及到很多的学问,例如MAC地址的识别、全双工与半双工等,限于篇幅就不在此详述了。我们会在以后的文章中给大家做进一步的解释。