• 介質(zhì)訪問控制MAC地址
  ? ? ? ?局域網(wǎng)中的計算機通常使用MAC地址來表示自己和他人的身份。這里所說的Mac地址和我們通常所說的ip地址不同，MAC地址是物理層和數(shù)據(jù)鏈路層使用的，ip地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址。
  ? ? ? ?MAC地址被固化在每個網(wǎng)卡的ROM中，每個網(wǎng)卡在出廠時都賦于了一個全世界范圍內(nèi)唯一的地址編號，地址為6字節(jié)（即48位）。

集線器

? ? ? ?在傳輸介質(zhì)時提到單根雙絞線長度最大不能超過100米，超過這個距離，信號就會衰減，數(shù)據(jù)就會無法識別。
? ? ? ?如果要延長信號的傳輸距離，就必須使用中繼器。

1.中繼器
? ? ? ?中繼器是局域網(wǎng)環(huán)境下用來延長網(wǎng)絡(luò)距離的最簡單最廉價的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，中繼器（RP repeater）工作在物理層上，對在線路上的信號具有放大再生的功能。中繼器通常帶有兩個端口，用于連接一對同軸電纜，而隨著雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，中繼器被做成具有多個端口的裝置，用在星型布線系統(tǒng)中,并稱其為集線器。

2.集線器
? ? ? ?集線器俗稱Hub，是一種特殊的多端口中繼器。

• 功能
  ? ? ? ?主要功能有兩個，一個是發(fā)送信號，對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離；
  ? ? ? ?另一個則是通過端口擴展轉(zhuǎn)發(fā)信號。

• 工作原理
  ? ? ? ?集線器工作在計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的物理層，實現(xiàn)所連接的計算機之間的相互通信和信息共享，它將一個端口接收到的全部信息向所有端口分發(fā)出去，圖中可以看到主機A發(fā)送給主機B的數(shù)據(jù)S通過與主機A連接的端口2分發(fā)到其余7個端口處，但只有主機B才會從端口7接受數(shù)據(jù)S。

• 作用
  ? ? ? ?集線器把來自不同計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電纜集中配置于一體，是多個網(wǎng)絡(luò)電纜的中間轉(zhuǎn)接設(shè)備，像樹的主干一樣，集線器是各分枝的匯集點，是對網(wǎng)絡(luò)進行集中管理的主要設(shè)備。
  ? ? ? ?利用集線器可以組建成星型或者樹型拓撲結(jié)構(gòu)的共享式網(wǎng)絡(luò)。由于聯(lián)在集線器上的所有節(jié)點均爭用同一個上行總線，處于同一沖突域內(nèi)，所以在集線器內(nèi)所連接節(jié)點數(shù)目太多，造成沖突也就可能會過于頻繁。如果集線器在帶寬上不是很寬裕的話，很可能造成工作站經(jīng)常死機、網(wǎng)絡(luò)速度過慢等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
  ? ? ? ?如果只有兩臺計算機互聯(lián)，采用雙絞線交叉相連的方法即可，無需使用集線器。如果有3到8臺計算機聯(lián)網(wǎng)，且在一段時間內(nèi)不再增加計算機，購買一個8口集線器即可。
  8口集線器具有很高的性價比，是超小型家具辦公網(wǎng)絡(luò)的理想選型。如果計算機規(guī)模在8臺以上的星型網(wǎng)絡(luò)，則應(yīng)該在16口和24口的集線器中選擇。
  ? ? ? ?若計算機數(shù)量多于24臺，就要選擇兩臺或兩臺以上集線器進行級聯(lián)，或者使用堆疊集線器。而如果網(wǎng)絡(luò)中有上百臺甚至更多的計算機，集線器已經(jīng)不能滿足需求，這時就要用到另一種網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備---交換機。

交換機

? ? ? ?交換機在外觀上和集線器相似，但其原理和集線器不一樣，功能更為強大，智能性更高，通常用于較大型的網(wǎng)絡(luò)中，連接較為相似的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒌退倬W(wǎng)絡(luò)接入到高速網(wǎng)絡(luò)上。

• 交換機的工作原理
  ? ? ? ?交換機工作在網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層，具有依據(jù)第二層地址進行數(shù)據(jù)幀過濾的能力。它采用全雙工工作機制，可以記憶交換機端口和所連接的計算機的介質(zhì)訪問控制MAC地址的映射關(guān)系, 并將其存儲在交換機的內(nèi)容關(guān)聯(lián)存儲器(CAM)里形成一個端口和MAC地址的對應(yīng)表；通過在數(shù)據(jù)包的發(fā)送端和接收端之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)包直接由源地址到達目的地址，而不會發(fā)送到其他不相關(guān)的端口，由此縮小沖突域，并隔離廣播風(fēng)暴。此外那些未受影響的端口可以繼續(xù)向其他端口傳送數(shù)據(jù)，從而突破了共享式集線器同時只能有一對端口工作的限制。

• 交換機的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式
  ? ? ? ?目前常見的交換機幀轉(zhuǎn)發(fā)方式有三種，
  ? ? ? ?第一種是直接交換，即檢測到目的地址字段后立即轉(zhuǎn)發(fā)，不做差錯和過濾處理，顯然這種方式速度快，但誤碼率高；
  ? ? ? ?第二種方式是改進的直接交換，即交換機在接收到數(shù)據(jù)頭部后，先判斷頭部字段是否正確，若發(fā)現(xiàn)有錯，立即濾除，并要求發(fā)送方重新發(fā)送該幀，若沒有錯誤，則立即轉(zhuǎn)發(fā)出去。
  ? ? ? ?第三種是存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，即交換機先完整地接收整個數(shù)據(jù)，存儲在一個共享緩沖區(qū)中，然后對數(shù)據(jù)進行差錯檢測，過濾掉有錯的幀，之后才將數(shù)據(jù)按目的地址發(fā)送到指定的端口。

• 交換機的組網(wǎng)
  ? ? ? ?交換機的最大特點是可以將一個局域網(wǎng)劃分成多個端口，每個端口可以構(gòu)成一個網(wǎng)段，該網(wǎng)段上的所有計算機共享該端口提供的帶寬。
  ? ? ? ?在交換機所形成的網(wǎng)絡(luò)中，每一個直接連接到交換機上的設(shè)備都是獨享該端口所提供的帶寬的，一般將一些提供服務(wù)的web服務(wù)器、文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、email服務(wù)器直接連接到交換機上，以獲得較高的帶寬，從而提高整個網(wǎng)絡(luò)的性能。

• 交換機類型
  ? ? ? ?交換機有多種不同的類型，并有多種不同的分類方法。
  ? ? ? ?按照工作的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次，分為二層交換機、三層交換機。二層交換機工作在第二層（即數(shù)據(jù)鏈路層），對它來說，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)就是MAC地址的集合，它能分辨出幀中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意兩個端口間建立聯(lián)系，但是交換機并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。三層交換機（也就是現(xiàn)在的路由器）工作在第三層（即網(wǎng)絡(luò)層），它能理解數(shù)據(jù)中的IP地址，如果它接收到一個數(shù)據(jù)包，就檢查其中的IP地址，如果目標(biāo)地址是本地網(wǎng)絡(luò)的就不理會，如果是其他網(wǎng)絡(luò)的，就將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出本地網(wǎng)絡(luò)。

交換機與集線器的區(qū)別
? ? ? ?交換機與集線器的外形和連接方式是相似的，它們之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下3個方面：

• 從OSI體系結(jié)構(gòu)來看，集線器屬于OSI的第一層即物理層設(shè)備，而交換機屬于OSI的第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。這就意味著集線器只能對數(shù)據(jù)的傳輸起到同步、放大和整形的作用，而交換局還可以對數(shù)據(jù)傳輸中的短幀、碎片等進行有效的處理，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性。

• 從工作方式來看，集線器是一種廣播模式。即集線器的某個端口工作時，其他所有端口都能夠受聽到信息，容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴；而交換機工作時，只有發(fā)出請求的端口和目的端口之間相互響應(yīng)，不影響其他端口。因此，交換機能夠隔離沖突域和有效地抑制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。

• 從帶寬來看，集線器的所有端口共享一條帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數(shù)據(jù)，其他端口只能等待，工作在半雙工模式下；而交換機工作在全雙工模式下，每個端口都有一條獨占的帶寬，兩個端口工作時不會影響其他端口工作。

路由器

• 路由器的主要功能
  ? ? ? ?路由器是用于連接多個運行不同協(xié)議的局域網(wǎng)，也就是用于異種網(wǎng)絡(luò)互連的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。它工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以在速度不同的網(wǎng)絡(luò)和媒體之間進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議上保持信息、管理幾個網(wǎng)絡(luò)間的通信。

• 路由選擇
  ? ? ? ?路由器除了應(yīng)具有交換機的功能外，還具有在網(wǎng)絡(luò)層上進行路由選擇的功能。所謂路由是指通過相互連接的網(wǎng)絡(luò)把信息從源地點移動到目的地點的活動，而路由選擇是指在多個網(wǎng)絡(luò)間存儲、分組轉(zhuǎn)發(fā)、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及把在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到正確的下一個子網(wǎng)上的過程。
  ? ? ? ?廣義的路由器就是指能夠進行路由選擇的設(shè)備，它既可以是插入計算機擴展槽上的板卡實現(xiàn)的內(nèi)部路由，也可以是獨立的外部設(shè)備。

路由器的工作包括兩個過程，一是尋徑，二是轉(zhuǎn)發(fā)。

• 尋徑是指路由器根據(jù)相應(yīng)的一系列算法和協(xié)議，尋找并列出多條可到達目的地的路徑，并從中選出一條最佳路徑。

• 轉(zhuǎn)發(fā)則是指路由器沿著已尋找好的最佳路徑來傳遞信息。

• ? ? ? ?而實現(xiàn)這兩個過程的關(guān)鍵在于：路由器中存儲了一張與之相連的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路徑表——IP路由表，這張表是許多路由器協(xié)同工作的結(jié)果，它們按照復(fù)雜的路由算法（如： 向量-距離算法、鏈路-狀態(tài)算法），得出整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲變化情況，將有關(guān)可能的目的地址及怎樣到達目的地址的信息存儲在這張表中。在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報時，通過查詢IP路由表，決定把數(shù)據(jù)報發(fā)往何處。

? ? ? ?根據(jù)路由表建立與刷新的方式不同，又分為靜態(tài)路由表和動態(tài)路由表兩種。

? ? ? ?靜態(tài)路由是由人工建立和管理的，不會自動發(fā)生變化，必須手工更新以反映互聯(lián)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)或連接方式的變化。靜態(tài)路由安全可靠，穩(wěn)定性高，開銷也小，但是由于路由不會自動做出更新，因此建立和維護工作量大，容易出現(xiàn)路由環(huán)，不適用于復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
? ? ? ?動態(tài)路由則是指可以通過自身學(xué)習(xí)，自動修改和刷新的路由表。路由信息會隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整自動更新路徑，并自動使用路徑選擇重新配置，能提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。動態(tài)路由適用于拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大的互聯(lián)網(wǎng)，能自動排除錯誤路徑，自動選擇性能更優(yōu)的路徑。優(yōu)良性能的背后也意味著資源的消耗，動態(tài)路由信息需要占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，且動態(tài)修改和刷新需要占用路由器的內(nèi)存和CPU處理時間，消耗路由器的資源。

• 比較
  ? ? ? ?我們可以將靜態(tài)路由比作一條流水生產(chǎn)線，產(chǎn)品每個部分的組裝步驟都是固定的，只要步驟不被重新審定，每個工序?qū)⒉粫淖?；而動態(tài)路由就像一個對地圖了如指掌的司機，當(dāng)一條公路堵車時，他會自動選擇另一條公路將乘客送達目的地。

路由選擇的實例

ip數(shù)據(jù)報.png

主機路由表.png

路由器路由表.png

? ? ? ?需要注意的是，當(dāng)路由表中沒有明確指明一條到達目的網(wǎng)絡(luò)的路由信息，路由器就將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到一個默認路由所指定的路由器中，設(shè)置默認路由的目的是為了縮短路由表的長度，同時減少路由計算時間。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備.png

IPV4地址，子網(wǎng)掩碼，子網(wǎng)劃分