早期网络设备集线器HUB

集线器特点

• 集线器工作于物理层，所有端口同属一个碰撞域和广播域，每个端口仅对数据信号进行放大和转发
• 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享总线资源，使用 CSMA/CD 协议处理总线竞争访问
• 由于工作在数据链路层的交换机比集线器性能更高，故集线器已经逐渐被淘汰

CSMA/CD 和 CSMA/CA 协议

• CSMA/CD 是有线局域网解决总线竞争访问的协议，目前由于交换器的使用这个协议逐渐也被淘汰
• CSMA/CA 是无线局域网解决竞争访问的协议，目前仍广泛使用

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交换机SWITCH

交换机特点

• 交换机工作于数据链路层（也包括物理层），根据MAC地址对帧进行转发

• 交换机的每个接口都是独立的碰撞域，交换机只隔离碰撞域不隔离广播域

  

交换表

• 交换机有一张交换表，表中记录的是帧的目的MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发数据帧

• 刚上电时交换机中的交换表是空的，此时交换机会将从某个接口收到的数据流向除该接口之外的所有接口发送出去（泛洪），随着网络中各主机间的通信，以太网交换机通过自学习算法逐渐建立起帧交换表

• 扩展阅读：MAC泛洪攻击和防御 https://blog.csdn.net/pygain/article/details/52059238

交换机生成树协议 STP

• 为提高网络的可靠性，网络中添加了冗余链路，这些冗余链路可能会出现环路，网络环路会带来以下几个问题：
  • 广播风暴：大量消耗网络资源，使网络无法转发其他数据帧
  • 主机收到重复的广播帧
  • 交换机的真交换表震荡（漂移）
• 以太网交换机使用生成树协议STP，可以在增加冗余链路提高网络可靠性的同时又避免网络环路
  • 不论交换机之间采用何种物理连接，交换机都能自动计算并构建一个逻辑上没有环路的网络
  • 最终的生成网络确保可以连通整个网络
  • 首次接入或者物理网络发生变化，交换机会进行生成树的重新计算

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路由器

路由器特点

• 路由器工作在网络层，根据IP地址对报文进行转发

• 交换机不能分割广播域，路由可以

• 路由器实现了不同网络之间的数据转发，交换机实现了特定网络内的数据交换

路由表和转发表

• 路由表包含目的网络到下一跳的映射
• 路由表需要对网络拓扑变化的计算最优化
• 转发表是由路由表得出的
• 转发表的结构应该使查找过程最优化

路由选择协议

• 静态路由选择：人工配置
• 动态路由选择：根据路由协议自动获取路由信息
  • 内部网关协议
    • 路由信息协议RIP
    • 内部网关路由协议IGRP
    • 增强型内部网关路由协议EIGRP
    • 开放式最短路径优先OSPF
    • 中间系统到中间系统IS-IS
  • 外部网关协议
    • 边界网关协议BGP