数据链路层(7) 链路层设备
一、集线器
冲突域指物理层所连接的主机之内,如果进行通信那么同一时间只能有一台主机可以发送数据,如果有两台主机同时发送信息那么就会产生冲突,那么这些设备所构成的区域就叫冲突域。
以下是三个独立的集线器组成的网络,分别对应三个独立的冲突域。
如果把三个集线器连接到一个主干集线器上,那么原来三个独立的冲突域就会变成一个大的冲突域,这样做有两个好处,一是可以跨越冲突域进行理信,二是扩大了网络的覆盖范围,这样也有一定的缺点,那就是原来一个冲突域只是4台设备,现在有12台设备,所以发生冲突的概率更高实际通信效率更低。
为了解决实际通信的效率问题,减少冲突扩展以太网的范围,就引入了在链路层扩展以太网的方法,主要使用的设备是网桥和交换机。
集线器的工作原理
从一个接口进入的数据,经信号放大后,从其他所有接口进行泛洪。
集线器带来的两大问题:
容易产生环路,形成广播风暴,影响通信效率。数据扩散,容易产生安全威胁。
二、网桥
网桥根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤,当网桥收到一个帧时,并不向所有接口转发此帧,而是先检查此帧的目的MAC地址,然后再确定帧发到哪一个接口,或者是把它丢弃(即过滤)。
以上是网桥的基本功能,它可以分隔冲突域,而又不影响各冲突域之间的通信。
网桥的特点:
(1)过滤通信量,增大吞吐量。
(2)扩大了物理范围。
(3)提高了可靠性。
(4)可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。
网桥可以分成两种,一种是透明网桥,另一种源路由网桥。
透明网桥:指以太网上的站点并不知道所发送的帧经过哪几个网桥,是一种即插即用设备。
源路由网桥:在发送帧时,把详细的最佳路由信息(路由最少/;时间最短)放在帧的首部中。它的方法是源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧。
三、以太网交换机
以太网交换机也叫多接口网桥,以太网交换机的每一个端口是一个冲突域,而且可以独占链路信道带宽。
以太网交换机的两种类型:1、直通式交换机,2、存储转发式交换机。
1、直通式交换机:只检查目的地址MAC,就立刻转发,它的特点是延迟小,可靠性低,不支持具有不同速率的端口数据的交换。
2、存储转发式交换机:将帧放入高速缓存,并检查是否正确,正确则转发,错误则丢弃。它的特点是延迟大,可靠性高,可以支持具有不同速率的端口数据的交换。
交换机的寻址过程
(1)设PC1向PC4发送一个数据帧,假设PC1已经知道PC4的MAC地址。
(2)交换机在收到数据帧后,将数据帧的源MAC地址学习到MAC地址表中,并与接收到该帧的接口关联。
(3)交换机在MAC地址表中查询数据帧的目的MAC地址,发现没有匹配的表项,因此将数据帧从除其入站接口之外的所有接口泛洪出去。
(4)当PC2、PC3收到数据帧后将其丢弃,因为这些数据帧并非发送给自己,PC4则收下数据帧,并回复PC1。
(5)交换机接收到PC4的数据帧,将帧头中的源MAC地址学习到MAC表中,并与该帧的接口关联。
注:交换机的工作原理是根据数据帧的源MAC地址进行学习,根据数据帧的目的MAC地址进行转发。
四、冲突域和广播域
冲突域:指连接在同一共享介质上的所有节点的集合。简单的说就是同一时间内只能有一台设备占用信道。
广播域:网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出一个广播信号,所有能接收到这个信号的设备范围称为一个广播域。
【推荐】国内首个AI IDE,深度理解中文开发场景,立即下载体验Trae
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· Linux系列:如何用 C#调用 C方法造成内存泄露
· AI与.NET技术实操系列(二):开始使用ML.NET
· 记一次.NET内存居高不下排查解决与启示
· 探究高空视频全景AR技术的实现原理
· 理解Rust引用及其生命周期标识(上)
· 单线程的Redis速度为什么快?
· 展开说说关于C#中ORM框架的用法!
· 阿里最新开源QwQ-32B,效果媲美deepseek-r1满血版,部署成本又又又降低了!
· Pantheons:用 TypeScript 打造主流大模型对话的一站式集成库
· SQL Server 2025 AI相关能力初探
2015-06-29 asp.net乱码问题