二层网络设备：HUB（集线器）、网桥、交换机

[羌俊恩]

1、HUB（集线器）

集线器是一种物理层设备，本身不能识别MAC地址和IP地址，集线器上各端口都是共享同一条背板总线，当集线器下连接的主机设备间传输数据时，数据包是以广播的方式进行传输，由每一台主机自己验证MAC地址来确定是否接收。这种情况下，同一时刻由集线器连接的网络中只能传输一组数据，如果发生冲突则需要重传。集线器下连接的所有端口共享整个带宽，即所有端口同属一个冲突域，而交换机在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输，每一端口都是独立的物理网段，不共享带宽。集线器（Hub）设备不能识别MAC地址和IP地址，对接收到的数据以广播的形式发送，即同一缆段中的都能收到所有被发送的帧，因HUB是完全复制的，它的所有端口为一个冲突域同时也为一个广播域。集线器是一个标准的共享式设备，也就是同一时刻只有一个端口下联的设备可以发送数据。正常工作时，集线器随机选出某一端口设备并让它独占全部带宽与集线器上联设备（如交换机、路由器等）进行通信。因此，集线器设备的所有端口即形成了一个冲突域。为了有效避免冲突，局域网中使用交换机（Switch）来分割冲突域，即将流量分隔成更小的流量。

 

2、网桥（Bridge）：隔离冲突域

网桥（Bridge）是早期的两端口二层网络设备。网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道，不是共享一条背板总线，最简单的网桥有两个端口，复杂些的网桥可以有更多的端口，网桥的每个端口与一个网段相连，可隔离冲突域。它工作于数据链路层，根据MAC地址来转发帧，在网络互联中它起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，在应用方面可用于扩展网络的距离或范围，因为隔离间接允许更多流量，即网桥在一定条件下具有增加网络带宽的作用，且可提高网络的性能、可靠性和安全性。目前最常见的为虚拟网桥，利用网桥软件实现；硬件网桥也不分升级支持更多功能。

网桥比集线器（Hub）性能更好。它像一个聪明的中继器，中继器是从一个网络电缆里接收信号， 放大它们，将其送入下一个电缆。网桥是一种对帧进行转发的技术，根据MAC分区块，根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除，可隔离碰撞。网桥将网络的同一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）。故可利用网桥隔离信息，将同一个网络号划分成多个网段（属于同一个网络号），隔离出安全网段，防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段，各网段相对独立（属于同一个网络号），一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。

另网桥也叫桥接器，是连接两个同构局域网的一种存储/转发设备，即它能将一个大的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。它适应于连接使用不同MAC 协议的两个LAN，因而构成一个不同LAN 混连在一起的混合网络环境。但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。

虚拟桥接则更是一种网络配置模式，主要用于虚拟机和物理主机之间的网络连接。在虚拟桥接模式下，虚拟机和物理主机共享同一个物理网络设备（网卡），两者之间的连接类似于一个局域网内的连接。这种模式允许虚拟机和物理主机之间进行直接通信，

3、二层交换机

由于网络的发展，端口不足，性能限制，出现了二层交换机，交换机也是工作在数据链路层的设备，在接收到数据后，通过查找自身系统MAC地址表中的MAC地址与端口对应关系，将数据传送到目的端口，每一个端口为一个冲突域；交换机可在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输，每一端口都是独立的物理网段，每一个端口上独自享有全部的带宽，交换机起到了分割冲突域的作用。交换机设备具有MAC地址学习功能，通过查找MAC地址表将接收到的数据传送到目的端口，相比于集线器，交换机(Switch)可以分割冲突域不是直连只在端口范围内直连，它的每一个端口相应的称为一个冲突域。交换机虽然能够分割冲突域，但是交换机下连接的设备依然在一个广播域中，当交换机收到广播数据包时，会在所有的设备中进行传播，在一些情况下会导致网络拥塞以及安全隐患，这时就需要用路由器来隔离广播域了，路由器的每个端口下连接的网络即为一个广播域，广播数据不会扩散到该端口以外。路由既可以分割冲突域，同时也可以分割广播域。

4、关于冲突域和广播域

冲突域是基于第一层（物理层：CSMA/CD网络上（Carrier Sense Multiple Access/collision detection，带有冲突检测的载波侦听多路存取）同时通信时会发生冲突）：一个站点向另一个站点发出信号。除目的站点外，有多少站点能收到这个信号。这些站点就构成一个冲突域。它是在同一个冲突域中能收到所有被发送的帧的每一个节点组成的网络范围，主要是竞争带宽资源；即同一时刻，两台不同的设备不能一起发送数据包，同一时刻只能有一台设备发送，否则就会发生冲突。

广播域是基于第二层（链路层）：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合；

网络分段：用于分离流量并创建更小的冲突域来使用户获得更高的带宽，否则网络很快会被流量所阻塞，冲突域就是连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合，或以太网上竞争同一带宽的节点集合。