点对点与广播信道的数据链路层：集线器在以太网中的角色

"本资源主要介绍了集线器在计算机网络中的特点和作用，以及与数据链路层相关的概念。内容涵盖了点对点信道、广播信道的数据链路层使用，特别是以太网的星形拓扑结构下集线器的应用，以及不同速度的以太网扩展和高速以太网技术。" 在计算机网络中，集线器扮演着重要的角色，尤其在以太网的早期阶段。集线器是一种工作在物理层的设备，它的主要特点是将多个网络接口集中在一起，形成一个星形拓扑结构。集线器的工作原理是通过电子器件模拟实际电缆线的工作，使得整个系统像传统的以太网一样运行。这意味着在使用集线器的以太网中，各工作站依然采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议，共享逻辑上的总线，每个节点在发送数据时都需要监听信道是否空闲，如果发现信道上有数据传输，则需等待一段时间再尝试发送，以防发生数据冲突。 点对点信道是数据链路层的一种通信方式，它是一对一的通信信道，数据传输更为直接和可靠。而广播信道则是一对多的通信方式，例如局域网就是使用广播信道的例子。在这种环境下，集线器起到了信号放大和转发的作用，它将接收到的数据帧广播到所有连接的端口，但并不具备数据包的智能处理能力，如错误检测或纠正，这使得集线器无法避免广播风暴和冲突。 在3.4节中，详细讨论了使用集线器的星形拓扑结构。尽管这种结构简化了布线，提高了故障定位的便利性，但由于所有流量都经过集线器，可能导致信道利用率不高。为了解决这个问题，后续章节提到了在物理层和数据链路层扩展以太网的方法，包括高速以太网如100BASE-T、吉比特以太网，以及更高速度的以太网标准，这些技术提升了网络的传输速率和效率。 数据链路层负责在物理层之上提供可靠的数据传输，通过帧封装和解封装实现节点间的通信。在点对点信道中，常常使用PPP（点对点协议）进行数据交换，该协议具有简单、灵活的特点，并且支持多种网络层协议。而在广播信道中，如以太网，CSMA/CD协议确保了节点在共享介质上的公平访问。 集线器在早期以太网中起到了关键的连接和广播作用，随着网络技术的发展，虽然逐渐被交换机等更高级的设备取代，但其在理解计算机网络底层工作原理方面仍然具有重要的学习价值。