计算机网络 数据链路层 扩展以太网-集线器和网桥

计算机网络 数据链路层 扩展以太网-集线器和网桥

集线器（现在虽然不用但是要知道原理）

传统以太网最初是使用粗同轴电缆，后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。1990年IEEE制定出星形以太网10BASE-T的标准802.3i。“10”代表10Mb/s的数据率，BASE表示连接线上的信号是基带信号，T代表双绞线。10BASE-T以太网的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100m。集线器和网线一样工作在物理层。（信号之间传播，没有存储转发的功能）

集线器组网也是共享信道，也就是A和B通信，那么会发给所有的这些口。这样有什么不好之处呢？

如果在D上面安装抓包工具，A和B通信的数据包，那么D也能够收到，装上抓包工具之后，网卡变为混杂模式了。只要收到帧，不管目标地址是不是自己，它都捕获。这样其实是不安全的。

集线器连的网有冲突检测，A和B通信的时候，C和D都可以收到这个信号。C和D想通信也不能，必须没有信号了C才能和D通信。

集线器连的网是冲突域。

具有三个接口的集线器

集线器发数据的线和接数据的线它是不同的，现在虽然不用集线器组网了，但是还是需要知道链路上所有的计算机都能够收到信号。

计算机数量和距离上扩展

独立的冲突域（每个教室都是一个冲突域，要让每个教室的电脑都可以互相通信怎么办？那么就可以将三个集线器再找一个集线器连起来，这就成为了一种树形结构了，这样就形成了一个大的冲突域了）（教室1中的两台计算机通信，电信号会传给所有的的接口，那么教室2中的计算机就无法通信了，同理教室3）

可以将多个集线器连接在一起形成一个更大的以太网，这不仅可以扩以太网中计算机的数量，还可以扩展以太网的覆盖范围。使用主干集线器连接教室中集线器，形成一个大的以太网，计算机之间的最大距离可以达到400米。

要是两个集线器的距离超过100米，还可以光纤从将两个集线器连接起来，集线器之间通过光纤连接，可以将相距几千米的集线器连接起来，需要通过光电转换器，实现光信号和电信号的相互转换。

使用网桥优化以太网（降低冲突）

将两个交换机连接起来，那么这就实现了一个大的冲突域，任何优化，降低这种冲突呢？

后来就出现了网桥这样的设备，网桥有不同的口，分别连接着不同的集线器，网桥设备有MAC地址表，网桥记着计算机的MAC地址在哪个口，这样A和B通信的时候，这个信号也能够到达这个网桥，但是网桥一看目标地址是MB，查看MAC地址表，MB对应E0这个口，这个网桥就不转发，那么D E F是不知道A和B在通信，那么两边局域网的计算机通信就可以同时进行了。

这样以前大的冲突域划分为两个小的冲突域，MAC地址表是动态构造的。

A和D通信，这个口先收下这个帧，在查MAC地址表，选择出口 ，在出口的地方还得排队，感觉到有信号还得等待。等待没有信号再传。传完之后还得冲突检测，寻找机会再发。

网桥收到之后找出口，找到出口了还得排队，寻找机会，不冲突了再发出去。也就是这个口得采取载波监听多路访问发出去。

网桥这个设备通过MAC地址表选择出口。

网桥自动构建MAC地址表

使用网桥优化以太网，对于网络中的计算机是没有感觉的，也就是以太网中的计算机是不知道网络中有网桥存在，也不需要网络管理员配置网桥的MAC地址表，因此我们称网桥是透明桥接。

网桥接入以太网时，MAC地址表示空的，网桥会在计算机通信过程中自动构建MAC地址表，这称为“自学习”。

自学习 网桥的接口收到一个帧，就要检查MAC地址表中与收到的帧源MAC地址有无匹配的项目，如果没有，就在MAC地表中添加该接口和该帧的源MAC地址对应关系以及进入接口的时间，如果有，则把原有的项目进行更新。转发帧 网桥接口收到一个帧，就检查MAC地址表中有没有该帧目标MAC地址对应端口，如果有，就会将该帧转发到对应的端口，如果没有，则将该帧转发到全部端口（接收端口除外）。

网桥也不知道这些MAC地址对应的是哪个口，他的MAC地址表是空的，但是他能够学习

可以看到最终E0接口对应2个MAC地址，E1接口对应4个MAC地址，E3接口对应2个MAC地址，E2接口对应4个MAC地址。

其实网桥1是不知道网桥2的存在的。

如果A和B之间过了几分钟还不通信，那么会在MAC地址表中会删除，他们两个再次通信的时候会再次学习，这个MAC地址表是动态构造的。

网桥在MAC地址表里面没有找到MAC地址对应的接口，那么会转发到所有的口上面去。在网络当中所有的计算机一通信，这个源MAC地址就会到网桥的MAC地址表里面去。

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