以太网交换机：扩展与冲突解决方案

多端口网桥——以太网交换机是一种专门用于解决传统局域网（LAN）随着站点数增加而性能下降的问题的技术。当网络中的站点增多，每个站点的可用带宽减少时，传统的共享介质技术（如CSMA/CD）难以满足需求。为此，交换式LAN引入了中心设备——以太网交换机，它具有高速背板，可以插入多块网络接口卡（NIC），每块卡配备多个连接端口，支持10Mbps的以太网传输。 交换机的工作原理是基于帧转发。当站点向其连接的卡发送数据帧时，交换机首先检查目的站点的MAC地址。如果目标站点与发送者在同一块卡上，交换机会直接在对应端口上发送帧，避免了冲突。若目标站点在其他卡上，交换机会通过高速背板将帧转发到正确的卡。这种方法极大地提高了数据传输效率，消除了CSMA/CD协议可能导致的碰撞。 对于冲突问题，交换机提供了两种解决方案。一是使用CSMA/CD协议在卡上处理，这种方式仍然是共享介质，但在卡级别上提高了效率。二是采用全双工模式，每个端口都能独立收发数据，即使在同一块卡上的不同端口之间同时发送，也能在卡的端口RAM中缓存并顺序处理，实现了更高效的数据传输。 局域网的扩展可以通过物理层和数据链路层的方式进行。在物理层，中继器和集线器被用来简单地复制信号，扩大网络覆盖范围。中继器主要关注信号再生和放大，但不能识别帧格式或提供隔离；而集线器则是多端口中继器，允许构建更大规模的局域网，但同样存在信号干扰和距离限制。 在数据链路层，网桥和交换机则负责根据MAC地址进行帧的转发，实现了数据链路层的隔离，使得扩展后的局域网在网络层看来仍然是一个整体。网桥进一步提升了性能，能够有效处理冲突和提高带宽利用率。 网络层以上的互连，如路由器在多个网络间的IP分组转发，以及网关在不同体系结构网络间的协议转换，都是为了实现不同层次的网络连接和通信。路由器在第六章会有详细的讨论。 总结来说，多端口网桥——以太网交换机通过其高速背板和多端口设计，显著提升了局域网的性能和容量，解决了随着站点增加而带来的带宽问题。同时，不同的扩展技术和互连设备共同构建起复杂的网络架构，确保了高效、可靠的通信。