网络互连设备解析：交换机、路由器与集线器

"本资源是《计算机网络技术实用教程》第四版的第五章内容，主要讲解了计算机网络中常见的物理层设备，包括中继器和集线器的原理与应用。" 在计算机网络中，物理层是OSI七层模型的基础，负责数据的原始比特流传输。然而，由于各种传输介质的物理限制，信号在长距离传输后会衰减，这就需要网络互连设备来解决这些问题。网络互连设备的主要任务是扩展网络的覆盖范围，增强信号的传输能力。 中继器（Repeater）是一种基础的物理层设备，它的作用是对物理信号进行放大和再生。当接收到输入接口的信号时，中继器会对其进行放大和整形，然后通过输出接口重新发送出去。中继器采用单进单出的结构，因此在构建大型网络时，可能需要多个中继器串联使用。然而，使用中继器有一些规则需要遵循：首先，中继器连接的以太网不应构成环路，因为环路可能导致广播风暴和网络性能下降；其次，根据MAC协议，以太网最多可以使用4个中继器，连接5个网段，以确保网络的稳定性和避免过多冲突。 集线器（Hub）是另一种常见的物理层设备，实际上可以看作是中继器的一种扩展形式。集线器不仅放大和再生信号，还用于连接多个网络设备，使得它们能相互通信。集线器根据不同的功能和设计，可以分为多种类型： 1. 按供电方式划分，集线器分为无源Hub（无需外部电源）和有源Hub（需要外部电源）。 2. 按管理功能划分，集线器有无管理Hub（基本的信号转发，不提供配置和监控功能）和管理式Hub（提供配置和监控功能，便于网络管理和维护）。 3. 按端口数量，集线器有不同规格，如8口、12口、16口、24口和48口等，以适应不同规模的网络需求。 4. 按适用的网络类型，集线器分为以太网Hub和令牌环网Hub，分别服务于以太网和令牌环网络架构。 集线器虽然方便了多个设备的连接，但因为它工作在物理层，不具备数据包的交换功能，所有连接到集线器的设备共享同一物理通道，这可能导致网络拥塞和效率降低。随着网络技术的发展，交换机逐渐取代了集线器，提供了更高效的数据传输和更好的网络隔离。 总结来说，本章内容详细阐述了中继器和集线器在网络中的作用，以及它们的分类和使用注意事项，对于理解物理层设备在网络通信中的核心地位和实际应用具有重要意义。