设备分析（物理层，链路层）
每层所拥有的协议和设备：
- 物理层：RJ45、CLOCK、IEEE802.3（中继器、集线器、网关）
- 数据链路层：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC（网桥、交换机）
- 网络层：IP，ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP（路由器）
- 传输层：TCP、UDP、SPX
- 会话层：NFS、SQL、NETBIOS、RPC
- 表示层：JPEG、MFEG、ASII
- 应用层：FTP，DNS、SMTP、HTTP、WWW、DHCP、SNMP等
拓扑结构：
- 总线型：广播式；适用于小型场所使用同轴电缆，总线型局域网：以太网 总线型网络：采用载波监听多路访问/冲突检测协议（CSMA/CD)作为控制策略
- 星型：点到点式；分为单星型结构和双星型结构，适用于光纤接入网， 采用V5.1和V5.2（或VB5)标准接口，用户通过光网络单元（ONU)直接相连。
- 环形：点到点 ，适合用光纤，常见的环形令牌环局域网
- 树形：点到点 ，一般采用光纤作为网络主干，用于军事单位,政府单位等上
- 网状：点到点和广播式 ，应用是在BGP协议中，用于 Internet 骨干网上，使用路由算法发送数据的最佳路径（一般不会用于局域网）
总线拓扑结构的特点主要有：
- 结构简单，数据入网灵活
- 便于扩充、不需要中央结点故可靠性高
- 所需外围设备少价格低，安装方便，
- 广播式的工作方式， 所以共享资源能力强
星型拓扑结构具有以下特点：
- 结构简单，易维护
- 网络延迟低（直接和中心节点连接），误码率低
- 中心节点负担重，共享能力差
- 可使用多种媒介
环形拓扑结构具有的特点：
- 一环故障网络瘫痪
- 信息通过所有环路接口，环路过多会影响传输效率
- 信息依靠两个相邻的环路接口沿固定方向传送
树形拓扑结构具有的特点：
- 树形网采用分层控制
- 具有布局灵活，可扩展性好的特点，而且其容错能力较强
网状拓扑结构具有的特点：
- 用于大型网络的构建
- 网状拓扑结构一般用于 Internet 骨干网上，使用路由算法发送数据的最佳路径
物理层的设备：
- 中继器
- 集线器
一：中继器
中继器工作于物理层，是局域网上所有节点的中心，它的作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。中继器也能把不同传输介质的网络连在一起，多用在数据链路层以上相同的局域网的互连中。
注意：中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。
优点：
扩大了通信距离。
增加了节点的最大数目。
各个网段可使用不同的通信速率。
提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。
中继器的主要优点是安装简单、使用方便、价格相对低廉。他不仅起到网络距离的作用，还可以将不同传输介质的网络连接在一起。中继器工作在物理层，对于高层协议完全透明
二：集线器
集线器（hub）集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器，大多数的时候它用在星型与树形网络拓扑结构。
中集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能
集线器使用的协议：
集线器采用了CSMA/CD（波载帧听多路访问/冲突检测）协议
集线器的过程：
首先是节点发信号到线路，集线器接收该信号，因信号在电缆传输中有衰减，集线器接收信号后将衰减的信号整形放大，最后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口。
集线器发送数据的方式：
集线器采用广播的方式发送数据
集线器的工作原理：
由于集线器是处于网络的“中心”，使得多台计算机可以互通。
数据传输方式为：当计算机A想要传输数据到B时，首先数据会先到集线器这里，再通过集线器的广播的方式把数据发送给每个电脑的端口，若端口匹配则接收数据，不匹配则不接收。
注意：hub是广播式的，共享带宽，不使用IP地址或Mac地址。
数据链路层设备：
- 网桥
- 交换机
- 以太网卡
一：网桥（Bridge）
网桥是数据链路层上的设备，是连接两个局域网的一种存储/转发设备，它能将一个大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN互联为一个逻辑LAN，使LAN上的所有用户都可访问服务器。
网桥是一种对帧进行转发的技术，根据MAC分区块，可隔离碰撞。
网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来。只能连接同构网络（同一网段），不能连接异构网络（不同网段）。
网桥的作用：
- 网桥在数据链路层上实现局域网互连;
- 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络;
- 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信;
- 网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议;
- 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。
网桥的工作流程：
- 检查收到的信号，解释0和1的含义，并找出帧中的目的MAC地址
- 如果具有该目的的MAC地址的帧能够通过网桥上不同的接口到达目的地（不是帧到达网桥的那个接口），则通过重新生成信号来传输这帧（转发）
- 如果该帧到达的接口就是目的地址可达到的端口，则丢弃该帧（过滤）
网桥的优点：
- 网桥的中继功能仅仅依赖于MAC 帧的地址，因而对高层协议完全透明。
- 网桥将一个较大的LAN 分成段，有利于改善可靠性、可用性和安全性。
网桥的缺点：
- 由于网桥在执行转发前先接收帧并进行缓冲，与中继器相比会引入更多时延。由于网桥不提供流控功能，因此在流量较大时有可能使其过载，从而造成帧的丢失。
- 不能防止广播风暴（广播消息仍然会泛滥到网桥所连接的各个网段）
网桥转发实例：
- H1→H5 B1和B2这两个网桥为空，所以应该先记录 MAC1 1 由于H1要找到H5，由于B1中没有H5的信息，所以B1会转到B2，由于B2为空，所以会先登记MAC1的信息
- H3→H2 H3再B1和B2中没有记录，先记录 MAC3 2 MAC3 1
- H4→H3 H4 先从B2端口2进入到B2，由于B2中有MAC3的信息，可以直接获取，但在B1还是会记录MAC4的信息，但B1会把它丢弃（已经找到H3）
- H2→H1 H2找H1在B1中可以直接找到，所以B1先登记，B1处理为丢弃，由于不需要到B2，所以B2接收不到
| B1 | B1 | B2 | B2 | |||
| 站地址 | 端口 | 站地址 | 端口 | B1处理 | B2处理 | |
| H1→H5 | MAC1 | 1 | MAC1 | 1 | 转发 | 转发 |
| H3→H2 | MAC3 | 2 | MAC3 | 1 | 转发 | 转发 |
| H4→H3 | MAC4 | 2 | MAC4 | 2 | 丢弃 | 转发 |
| H2→H1 | MAC2 | 1 | 丢弃 | 接收不到 |
网桥的种类：透明网桥、转换网桥、封装网桥、源路由选择网桥等4种
透明网桥：
指的是子需要插上接口，用户不需要操作即可使用，所有的路由判决全部由网桥自己确定。当网桥连入网络时，它能自动初始化并对自身进行配置。（对任何数据站都完全透明）
透明网桥采用的算法是逆向学习法网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。
透明网桥一般用于连接以太网段 。
源路由选择网桥：
源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一LAN上。当发送一帧到另外的LAN时，源机器将目的地址的高位设置成1作为标记。另外，它还在帧头加进此帧应走的实际路径。
获取路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源机器就发布一广播帧，询问它在哪里。每个网桥都转发该查找帧(discovery frame)，这样该帧就可到达互联网中的每一个LAN。当答复回来时，途经的网桥将它们自己的标识记录在答复帧中，于是，广播帧的发送者就可以得到确切的路由，并可从中选取最佳路由
二：交换机（Switch）
交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备。
交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应 路由上的技术的统称。
交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。
交换机可以分为：
- 广域网交换机：广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台
- 局域网交换机：用于连接终端设备
根据传输介质和传输速率可以分为：
- 以太网交换机
- 快速以太网交换机
- 千兆以太网交换机
- FDDI交换机
- ATM交换机
- 令牌环
交换方式：
- 直通式
- 存储转发
- 碎片隔离
一：直通式
可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。
在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。
优点：不需要存储，延迟非常小、交换非常快
缺点：数据未被保存，无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力，由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。
二：存储转发
把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。
优点：可以对数据包进行错误检测，可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。
缺点：数据处理时延大（需要检查）
三：碎片隔离
它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。
无法进行数据校验，数据速度快（比直通慢）。
端口交换
以太主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。
- 模块交换：将整个模块进行网段迁移
- 端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移
- 端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换
帧交换
它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。
- 直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
- 存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。
信元交换
ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换。
ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。
ATM还容许在源节点和目标节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。
层数区别
- 二层交换：属于数据链路层，可以识别MAC地址，更据MAC进行转发。交换机有专门处理数据包的芯片ASIC（专用集成芯片），可以提高转发速度。（用于小型的局域网络）
- 三层交换：属于网络层，通过ARP来获得IP对应的MAC地址。（用于大型的网络间的路由）
- 四层交换：属于传输层，是一类建立在TCP/IP应用层至上，实现用户应用需求的设备；
交换机和集线器的区别：
| 项目 | 物理组成 | 数据转发 | 工作层次 | 对互联网速的要求 |
| 集线器 | 纯硬件 | 盲目转发 | 物理层 | 仅互联相同网速 |
| 以太网交换机 | 软硬结合 | 有目的的转发 | 数据链路层 | 可互联不同网速 |
10Mbit/s的共享以太网，10个用户使用，集线器相连，平均带宽为1Mbit/s
10Mbit/s的共享以太网，10个用户使用，以太网交换器相连，平均带宽为10Mbit/s
集线器（HUB）所有端口都在同一个广播域、冲突域内，所以HUB不能分割冲突域和广播域。
交换机（Switch）所有端口都在同一个广播域内，而每一个端口就是一个冲突域，所以交换机能分割冲突域，但分割不了广播域。但是，虚拟局域网（Vlan）技术的交换机可以隔离广播域。
参考文献：
集线器_百度百科 (baidu.com)
网桥（对帧进行转发的技术）_百度百科 (baidu.com)