计算机网络各层设备及功能讲解大汇总~

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一、物理层设备

1.中继器

由于信号传输时会存在损耗，所以信道上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度会造成信号失真从而接收不到正确的信号。

中继器的功能

它可以对于信号进行再生和还原，对衰减的信号进行还原，保持与元数据相同，以增加信号传输的距离从而延长网络长度。（再生数字信号）

注：

1. 由于这是物理层设备，所以它的两端要求是同一个类型的网络，不能是子网而是网段，同时要求两端的网段的速率要相同，协议相同。
2. 同时物理层设备也不会向网络层和数据链路层设备那样高级，它只会无脑的传输数据，所以它并不会进行任何的检错纠错。
3. 两端可以是相同的媒体，也可以是不同的媒体。

中继器的使用规则( 5-4-3 规则 )：

网络标准中 , 规定了 信号的 延迟范围 , 中继器”只能在规定范围内使用 , 否则会出现网络故障

① 5个网段 : 中继器连接的网络中 , 只允许 最多有5个网段 , 每个中继器两端可以有两个网段 。
② 4个中继器 : 5个网段内 , 最多有4个中继器 。
③ 3个计算机挂载点 : 只有3个网段可以挂载计算机 ;

2.集线器(多端口的中继器)

集线器的功能：

• 它的功能也是对信号的再生和放大，与中继器的不同之处在于，它再生信号之后需要转发到其他所有除自己之外处于工作的端口。

集线器的特点：

1. 由功能描述可以知道，集线器不具备数据的定向传送能力，是一个共享式设备。
2. 它不能隔离冲突域，所以连在集线器上的设备是平分带宽的。
3. 集线器使用的一般是星型拓扑结构。

二、数据链路层设备

1.网桥（交换机的前身）

网桥的功能：网桥工作在数据链路层的MAC子层，可以使以太网的各网段成为隔离开的冲突域。
注：当网桥收到一个帧的时候并不是向所有接口转发，而是检查此帧的目的MAC地址，决定发往哪一个端口，或者直接丢弃。所以它相对物理层设备具有过滤功能。
由于网桥现在用的不多，所以在这里就不过多的描述了。

2.交换机

交换机的特点：

1. 从本质上来说，交换机是一个多端口的网桥，可以工作在数据链路层。它可以分割小的冲突域。
2. 以太网交换机在使用时，每个用户在是独占带宽的。因此N个端口的交换机总容量是N×mbps。同时可以实现无碰撞的传输数据。
3. 每个端口都直接与主机相连，并且一般都采用全双工方式。

交换机的交换模式：

1. 直通式
2. 存储转发式

交换机的自学习能力：

考虑到交换机连接主机随时变化，这就需要更新交换表中的表项。为此，交换机的每个表项都设有一定的有效时间。过期的表项会自动删除，保证了交换表中的数据符合当前网络的状况。这种自学习能力保证了交换机可以即插即用，不需要人工配置。

三、网络层设备

路由器

由于网络层涉及大量的协议，是比前两层的设备复杂很多的设备，所以路由器讲起来也比较麻烦，这里只说明其主要功能。《计算机网络 自顶向下方法》这本书里面对于路由器有更加详细的描述。

路由器是一个具有多个输入输出端口的专用计算机，其任务是连接不同的网络并完成路由转发

路由器的作用

1. 转发功能处理通过路由器的数据流，关键操作是转发表查询、转发及相关的队列管理和任务调度等。
2. 路由选择功能通过和其他路由器进行基于路由协议的交互，完成路由表的计算。

转发流程：

• 当源主机要向目的主机发送数据报时，路由器先检查源主机与目标主机是否连接在同一个网络上。
• 如果源主机和目标主机在同一个网络上，那么直接交付而无须通过路由器。
• 如果源主机和目标主机不在同一个网络上，那么路由器按照转发表(路由表)指出的路由将数据报转发给下一个路由器，这称为间接交付。

四、三层设备的对比

作用范围冲突域广播域物理层设备××数据链路层设备√×网络层设备√√

冲突域 : 同一个 冲突域 中 , 每个节点都能收到被发送的数据帧 ; 同一时间 只能有一台设备 发送信息 的范围 ;
广播域 : 网络中能收到任何一台设备发出的广播帧的 设备的集合 ; 某站点发出一个广播信号 , 所有能接受这个信号的设备范围 , 称为广播域 ;