计算机网络(二)集线器_网桥交换机_路由器
集线器，网桥，交换机，路由器
这节课说一下计算机之间的连接方式，从初级到高级分别是交叉线网线直连，同轴电缆，集线器，网桥，交换机，路由器。所谓的网线直连是最简单的，直接用交叉线而非直通线来连接两台计算机，但只能连接两台计算机。当有多台计算机想要相连时，就要用到同轴电缆了，用一根主电缆连着多台计算机，坏处在于半双工通信，容易冲突，不安全，中间断开则整个瘫痪。所谓的半双工通信就是一个通道在同一时间内只允许向一边发送数据，比如对讲机，也就是容易冲突，而且同轴电缆没有智商，信号到处钻，每个PC都能收到，只不过会因为MAC不同而丢弃，但容易被有心人利用，所以不安全。为了解决同轴电缆的难维护问题，出现了集线器，好处是一处断连不会影响其他，但依然是半双工易冲突不安全无智商，就算是有MAC和IP，ICMP协议依然发给所有，相当于广播，同时也没有存储转发功能，相当于多接口的同轴电缆罢了。为了解决集线器的智商问题，推出了网桥和交换机，先说一下网桥，为了解决广播问题，推出了网段的概念，被同一个网桥直连的计算机被称为在同一个网段，他有智商体现在他能通过自学习，得知每个接口那侧的所有MAC地址，维护一个MAC地址表，维护更新依靠经过网桥的包中的源和目标MAC地址，因为网桥只有两个接口，所以表中给所有的MAC标记为L和R，每次根据MAC地址表，从LR中选择，从而解决每次都广播的问题减少占用带宽，一定程度上的全双工和一定程度上的隔绝网络风暴，之所以说是一定程度上，是因为网桥解决了冲突域之间的选择问题，也就是隔绝了域和域，但没有解决域内的冲突问题，究极原因在于网桥只有两个口，则必然要用到集线器，从而网桥的一个接口对于多台主机，粒度太大。而且网桥只有两个接口，哪怕是两个接口连接的是集线器，也远远不够而且设备数量增加，增加维护难道。为了解决网桥的仍半双工和接口太少的问题，有了最成熟的解决方案，那就是交换机，交换机等于带转发功能的集线器加网桥，相当于接口更多的网桥，而且是全双工通信，可以隔绝冲突域内部，因为很精准，每个接口只对应一台主机，粒度小，所以局域网中的其他主机收不到消息，无法被抓包从而达到安全性，是局域网的最终解决方案，但是跨网段还是要路由器，而且若是全球都用交换机相连的话，ARM时会发送到全球，这个现象被称为广播风暴。上述的所有设备连接的所有设备必须在同一网段，也就处在同一广播域。为了解决交换机不能跨网段的问题，推出了路由器，路由器可以在不同网段之间转发数据，隔绝广播域。与路由器相关的，说一下不同网段的主机通信，也是需要MAC地址的，所以也就需要ARP协议，主机发数据之前会先判断目标IP地址是否在同一网段，若是在，则直接ARP，否则传ARP到路由器的网关，路由器上的每个接口都是一个网关，每个网关负责一个网段，他们都有自己的IP和MAC，需要我们配置路由器的网关IP并手动打开，且一般是以1结尾，而且主机不知道自己网关IP，所以需要主机也需要手动配置网关IP，但网关的MAC地址就没办法手动配置了，需要主机发送ARP才行。所以一次跨网段的通信包括源PC发ARP拿网关MAC，源PC将ICMP给网关，网关发ARP到目标PC拿MAC，网关转发ICMP给目标地址，回来时就不需要ARP了，直接用缓存的就好。
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