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1.LAN的分段-单网线
最简单的网络是两台计算机通过一根网线相连:
一根网线它有很多限制,首先只能连接两台电脑,其次不能距离太远,主要因为:
(1)单路网线太长会存在信号衰减;
(2)每个以太网类型都有传输范围限制。
2.LAN的分段-Hub设备
所以就出现了Hub设备(多端口的转发器,简称“集线器”),它工作在OSI参考模型中的第一层(物理层):
Hub设备(集线器)可以拓展网络的传输距离。我们指导,普通双绞线网线,一般传输网络信号的距离最远到100米左右,而我们在100米的地方链接一个Hub设备,就可以延续传输下一个100米。
这种连接方式的有点:
(1)共享带宽
(2)扩展线缆的距离
(3)中继或者放大信号
Hub设备(集线器)虽然是扩大了数据传输的物理信号,它只是把IP终端简单连接起来,不打包拆包,而是采用透明的、广播的方式,很容易导致网络风暴(即冲突域)。所以连在Hub上的设备,同一时间只能有一台设备发数据,其他设备只能等待。如果链接的电脑多的话,来个人同时发数据就会冲突,造成非常大的延时:
后来新增了CSMA/CD协议来减少因随机接入而产生的数据碰撞,如果在发送数据过程中检测到冲突,就立即停止发送数据,并等待一些时间,再重复发送,所以当时还是可以采用Hub设备拓展网络的:
但是随着电脑处理性能的提高,网络数据流的增加,带宽密集型的应用变多,Hub设备已逐渐不适用于大型网络的搭建,因为其会严重影响数据交换效率,所以目前Hub设备已被淘汰。
3.网桥
网桥可以把两个Hub的网络连接起来,这样两个Hub就存在不同的冲突域中,例如下图Segment1部门的数据,就与Segment2部门的数据不存在交换冲突:
所以网桥的最大作用就是“隔离冲突域”,从而使网络的性能变得更好。
网桥是交换机的前身,它可以识别数据链路层的MAC地址,工作在OSI参考模型中的第二层(数据链路层),特点是:
(1)能转发、过滤和泛洪
(2)端口很少
(3)非常慢
所以随着网络的快速发展,网桥也逐渐无法解决高效率网络传输的难题。
4.交换机
千呼万唤始出来,交换机就可以很好的解决上面的冲突、端口少和速度慢的问题:
交换机和网桥一样,工作在OSI参考模型中的第二层(数据链路层),故也叫“二层交换机”。有部分交换机叫“三层交换机”,实际上指的是具有部分路由器功能的交换机,在三层的是其中的路由部分,交换功能本身还是二层(路由器通过IP寻址,交换机通过MAC寻址,本质不同)。
它有以下特点:
(1)端口密集
它根据Mac地址表进行转发,每个口连接的哪个PC、什么节点它都很清晰。
(2)非常大的帧缓存
当有突发的数据流量的时候,超过了交换机当前的处理能力,可以先将数据流量放在缓存,逐步拿出处理(只会增加一点点延迟),不至于丢包。
(3)端口速度自适应
目前以太网有万兆、千兆和百兆之分,交换机的接口是可以向下自动兼容的。例如交换机接口是千兆的,另一个设备的接口是百兆的,这个设备依然可以正常连接交换机,传输速率自动会协商为被接入设备的百兆速率。
(4)快速的内部交换
交换机有一个背板,数据流量在背板中可以进行高速的交换。
(5)交换模式:直通转发、存贮转发、碎片隔离。
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