局域网中的集线器与碰撞域：谢希仁计算机网络课件

"该资源是计算机网络课件的第三章，主要讲解了如何用集线器构建更大的局域网，并且强调所有连接在集线器上的设备都处于同一个碰撞域中。内容涵盖数据链路层的功能，点对点信道与广播信道的使用，特别是局域网中的CSMA/CD协议，以及以太网的扩展和高速化发展。" 在计算机网络中，集线器被用来将多个设备连接在一起，形成一个更大的局域网。然而，这种连接方式有一个特点，那就是所有通过集线器相连的设备都位于同一个碰撞域内。这意味着当两个设备同时尝试发送数据时，会发生数据碰撞，导致数据包需要重新发送。这是由于集线器在物理层工作，它只是简单地将接收到的信号广播到所有连接的端口，而不会区分或处理这些信号。 数据链路层是OSI七层模型的第二层，负责在相邻节点间提供可靠的数据传输。它分为逻辑链路控制（LLC）和媒体访问控制（MAC）两部分。在点对点信道中，如广域网，数据链路层协议如PPP（Point-to-Point Protocol）被用于建立、维护和终止连接，以及封装数据包。PPP协议的帧格式包括起始标志、地址字段、控制字段、信息字段和帧校验序列等部分，它有多种工作状态，如停止、连接请求、连接确认等。 当涉及广播信道，如局域网，数据链路层需要解决多个设备共享信道的问题。以太网是最常见的局域网类型，它采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）协议来避免或处理碰撞。以太网的星形拓扑结构中，集线器作为中心节点，所有设备连接到集线器，形成了一个大的碰撞域。随着技术的发展，为了提高信道利用率和传输速度，以太网经历了从10Mbps到100Mbps，再到1Gbps和10Gbps的演进，这被称为高速以太网。高速以太网通过改进物理层的技术实现，比如100BASE-T以太网使用了更快速的编码方案，而吉比特以太网则引入了更宽的带宽。 此外，为了进一步扩展以太网，可以在数据链路层采取措施，例如使用交换机代替集线器，这样可以将一个大的碰撞域分割成多个小的冲突域，提高网络效率。交换机的每个端口形成一个独立的碰撞域，显著降低了碰撞发生的概率。 本课件详细阐述了数据链路层在不同网络环境中的作用，特别是集线器在构成局域网时的影响，以及以太网的扩展和高速化策略，对于理解计算机网络的基础架构和原理具有重要的学习价值。