物理层、数据链路层网络设备工作原理

物理层网络设备有中继器、集线器。

中继器的功能是将接收到的信号进行再放大然后传输出去，作用是将扩展网络设备信号传输的物理范围，缺点是扩大数据信号的同时也扩大的噪声，不能够进行广播隔离，网络利用率很低，现在基本上已经被淘汰。

集线器实际上可以理解为有多个端口的中继器，集线器的所有端口共享一条背板总线，故所有端口都在同一个冲突域，网络利用率低，基本已经淘汰。

数据链路层网络设备有网桥、交换机。

网桥工作在数据链路层，能够通过源主机的mac地址，自学习创建自己的“mac-端口”表，一旦这个“mac-端口”表创建完成，在下次主机间进行数据通信时，数据就会通过这个“mac-端口”表来选路到达目的主机，因此可以多个主机之间同时通信。网桥的“mac-端口”表可以一个端口对应多个mac地址，其中mac地址的获取又是通过ARP广播的方式得到的，网桥开机后“mac-端口”表为空，由源主机发送不带数据内容的ARP广播包向所有端口广播，目的主机收到此包会回复一个单播的ARP包回应源主机。同理，直到所有“mac-端口”表创建完成为止。网桥隔离的是物理网段，属于不同物理区域的统一网段，这一点很容易被误解。目的网桥有两个端口，这两个端口一般用来接集线器，再由集线器连接主机进行通信。网桥起到了隔离冲突域的作用，将大的冲突域划分隔开为2个小的冲突域，相对来说提高了网络利用率。但其应用的是软件的方式来管理，有瓶颈限制，已经被功能更强大的交换机所替代。

交换机实际上可以认为是具有多个端口的网桥，其每个端口都是一个冲突域。交换机的背板是由硬件芯片集成的，具有很大的背板带宽，通过一定的数据阵列算法，能够快速的转发数据。交换机一般直接连接主机，mac地址表中的"端口号和mac地址"是一一对应的，也是通过自学习的方式获得，具有生存老化时间，自动检测端口主机的mac地址状态，如果超过老化时间没有检测某台主机的mac地址，就会从mac地址表中删除该选项。交换机是目前主流网络产品，目前有二层网络交换机、三层网络交换机甚至更高层的网络交换机，功能也是越来越强，速度越来越快。

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