以太网交换机：端口独占带宽与局域网扩展

"本文主要介绍了交换机端口如何独占传输媒体的带宽以及以太网传输技术在局域网扩展中的应用。" 在以太网传输技术中，共享式以太网允许所有用户共享同一段传输媒体的带宽。例如，一个10 Mb/s的共享式以太网，如果有N个用户，每个用户平均只能获得10 Mb/s/N的带宽。然而，当使用以太网交换机时，情况发生了改变。每个交换机端口到主机的带宽保持不变，仍然是10 Mb/s，但关键在于，用户在通信时独占端口到主机的这条路径，这意味着N对端口的交换机可以提供N倍的总容量，即N10 Mb/s。这种方式显著提高了带宽效率和网络性能，是交换机相对于传统集线器的一大优势。 局域网的扩展通常涉及在不同层次上进行，以满足对更大网络覆盖和更高带宽的需求。在物理层扩展，我们可以使用中继器和集线器。中继器的功能是再生和放大物理层的比特信号，延长网络距离，但它不理解数据链路层或网络层的信息，因此不提供不同网段间的隔离。集线器则可以看作多端口的中继器，能够连接多个局域网段，但同样面临因广播域扩大导致的潜在冲突问题。 在数据链路层，扩展局域网的方法是使用网桥和交换机。网桥能根据MAC地址在不同的网段之间转发数据帧，实现局域网的逻辑划分，减少了冲突域。而交换机则进一步提高了性能，因为它们工作在全双工模式下，每个端口都能同时发送和接收数据，避免了传统共享介质上的冲突。 在网络层，多个局域网的互连通常由路由器来完成。路由器基于IP地址进行路由决策，将IP分组转发到目标网络，是不同网络间通信的关键设备。 在传输层及以上层次，网络互连可能需要网关，网关能够处理高层协议，甚至进行协议转换，使得不同体系结构的网络能够通信。 通过这些设备和技术，局域网可以从简单的几个节点扩展到大规模的网络，并且在不同层次上实现高效的数据传输和网络资源管理。无论是物理层的信号再生，还是数据链路层的帧转发，或是网络层的IP分组处理，都是为了构建更强大、更灵活的网络基础设施。