04、数据链路层和交换机

计算机网络第五版谢希仁编著课后习题答案 2

第一章概述1-02 简述分组交换的要点。

答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并答：总时延D表达式，分组交换时延为：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/bD对p求导后，令其值等于0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.51-13 客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？答：前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。

后者实际上是前者的双向应用。

1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？答：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。

答：分层的好处：①各层之间是独立的。

某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。

②灵活性好。

当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响。

③结构上可分割开。

各层可以采用最合适的技术来实现④易于实现和维护。

⑤能促进标准化工作。

与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统，物流系统。

1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

由以下三个要素组成：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。

（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。

1-24 论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。

各层的主要功能：物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。

物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。

数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。

每一帧包括数据和必要的控制信息。

网络层网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。

2024版交换机培训

分析定位
根据收集到的信息，分析可能的原因，并逐一排查。
验证修复
对定位到的故障进行修复，并验证修复结果。
总结经验
对故障排查过程进行总结，形成经验积累。
典型故障案例分析与解决方案
案例一
VLAN配置错误导致网络不通。解决方案：检查 VLAN配置，确保端口正确划分到相应VLAN。
案例二
交换机反复重启。解决方ห้องสมุดไป่ตู้：升级交换机软件版本或更换硬件设备。
物理故障
包括电源故障、端口损坏、模块故障等，表现为设备无法开机、端口指示灯异常等。
配置故障
由于配置错误导致的网络故障，如VLAN划分错误、路由配置不当等，表现为网络不通或性能下降。
软件故障
交换机操作系统或软件缺陷导致的故障，可能表现为设备反复重启、功能异常等。
故障排查思路和方法论
收集信息
了解故障现象，收集相关日志和告警信息。
日志分析与审计
利用专业工具对收集到的日志进行分析和审计，发现潜在的安全威胁和违规行为。
日志告警与通知
根据日志分析结果，及时生成告警信息并通知相关人员进行处理，确保网络安全事件的及时发现和处置。
网络设备固件升级与漏洞修补
固件升级流程
定期关注厂商发布的固件更新信息，按照规定的流程进行固件升级操作，确保交换机等网络设备的最新功能和安全补丁得到及时更新。
固定端口交换机和模块化交第二层交换机、第三层交换
换机。
机和第四层交换机。
常见交换机品牌及型号
01
02
03
04
05
思科（Cisco）
华为（Huawei）新华三（H3C）锐捷（Ruijie）
瞻博网络（Junipe…

谢希仁计算机网络第五版(第3章)课后习题答案

第三章数据链路层301 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？答：（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。

因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。

（2）“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。

但是，数据传输并不可靠。

在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。

此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输。

当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。

3-02、数据链路层中的链路控制包括哪些功能？试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点。

答：数据链路层中的链路控制包括以下功能：链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；透明传输；寻址。

数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点：所谓“可靠传输”就是：数据链路层的发送端发送什么，在接收端就收到什么。

这就是收到的帧并没有出现比特差错，但却出现了帧丢失、帧重复或帧失序。

以上三种情况都属于“出现传输差错”，但都不是这些帧里有“比特差错”。

“无比特差错”与“无传输差错”并不是同样的概念。

在数据链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但这不是可靠的传输。

3-03、网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？答：络适配器能够对数据的串行和并行传输进行转换,并且能够对缓存数据进行出来,实现以太网协议,同时能够实现帧的传送和接受,对帧进行封闭等.网络适配器工作在物理层和数据链路层。

3-04、数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解决？答：帧定界使收方能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方；透明传输使得不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送，因此很重要；差错控制主要包括差错检测和差错纠正，旨在降低传输的比特差错率，因此也必须解决。

交换机各层间的区别和功能是什么

交换机各层间的区别和功能是什么交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。

交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表，交换机中根据特点和功能分层，那么具体有什么层呢?每层的功能是什么?下面一起看看!具体的工作流程如下：(1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;(2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口;(3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上;(4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：(1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换;(2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小(一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值)，地址表大小影响交换机的接入容量;(3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片，因此转发速度可以做到非常快。

由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。

(二)路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。

计算机网络技术基础课后习题答案

计算机网络技术基础课后习题答案计算机网络技术基础是计算机科学与技术相关专业的重要课程之一，它涵盖了计算机网络的基本理论和应用技术。

帮助学生加深对计算机网络知识的理解和掌握，老师通常会布置一些课后习题。

本文将为大家提供计算机网络技术基础课后习题的答案，帮助大家更好地学习和掌握相关知识。

1. 描述OSI七层模型，并介绍每一层的功能。

答：OSI七层模型是一种用于描述计算机网络功能的抽象模型，它将网络通信过程划分为七个不同的层次，每个层次负责不同的功能。

具体如下：（1）物理层：负责传输比特流，主要关注传输介质、电压等物理性质。

（2）数据链路层：负责将比特流组织成帧，并在物理链路上可靠地传输数据帧。

（3）网络层：负责将数据分组从源主机传输到目的主机，进行路由选择和拥塞控制。

（4）传输层：负责对数据进行分割和重组，提供端到端的可靠传输。

（5）会话层：负责建立、管理和终止会话。

（6）表示层：负责数据的格式转换、加密和解密等操作。

（7）应用层：提供网络服务和访问，面向应用程序开发人员。

2. 解释TCP/IP模型并与OSI七层模型进行比较。

答：TCP/IP模型是另一种描述计算机网络功能的模型，它由四个层次组成，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。

与OSI七层模型相比，TCP/IP模型将物理层和数据链路层合并为网络接口层，传输层和应用层没有发生变化，而将表示层和会话层合并到了应用层。

TCP/IP模型相对于OSI七层模型更加简洁，更贴近实际的网络实现。

它的实际应用广泛，特别是在互联网中得到了大量的使用。

3. 描述IP地址的分类及其范围。

答：IP地址是计算机在网络中的唯一标识符，根据IP地址的位数和分配方式，可以将其分为以下几个类别：（1）A类地址：以0开头，共32位，第一位为网络位，后面的7位为网络号，剩下的24位为主机号。

范围从1.0.0.0到126.255.255.255，可用于大型网络。

（2）B类地址：以10开头，共32位，前两位为网络位，后面的14位为网络号，剩下的16位为主机号。

计算机网络 04_02_集线器与交换机的区别

交换机与集线器的区别
主要体现在如下几个方面：
（1）在OSI/RM（OSI参考模型）中的工作层次不同
交换机和集线器在OSI／RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。

（2）交换机的数据传输方式不同
集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。

这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。

（3）带宽占用方式不同
在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。

（4）传输模式不同
集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。

计算机网络数据链路层网络互联设备

网桥Bridge
• 网桥是连接两个局域网的存储转发设备，工作在数据链路层，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接 • 网桥通过基于工作站或MAC地址，将业务量分成几段并将其进行过滤，以减少网络上不必要的业务量并将冲突发生的可能降至最低。
交换机Switch
• 交换机（多端口网桥）是一个具有简单化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技木在OSI参考摸型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。 • 与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。 • 交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更与网桥的区别
• 交换机与网桥相比，有许多网桥不具备的优点： • ① 延迟小。交换机是通过硬件实现的交换，网桥是通过软件实现的交换。网桥是通过运行于计算机系统上的桥接协议实现的。交换机使用了专用集成电路，大大提高了网络转发速度。 • ② 端口多。交换机往往有很多的端口，而网桥常见的多为两个接口，最多也不会超过16接口。 • ③ 功能强大。交换机除了转发／过滤的功能外，还有许多强大的管理功能，如网络管理协议的支持，虚拟局域网的划分等。
Switch与Hub的区别
• 以太网交换机的参数剖析
– 背板带宽与端口速率的选择 – 模块化与固定配置 – 专用芯片与通用芯片 – 单/多MAC地址类型
• 交换机之间的连接
– 级联 – 冗余 – 堆叠
虚拟子网 VLAN
VLAN1
VLAN2
VLAN3
多层交换
数据链路层网络互联设备
网桥交换机
设备功能
物理层 • 处理传输介质、信号和比特流，并把信号发送到传输介质上 • 拓扑结构 • 设备

(完整版)《计算机网络》第三章作业参考答案

第三章作业参考答案3-03 网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？答：网络适配器功能主要包括：对数据进行串/并传输转换；对数据进行缓存；实现以太网协议；过滤功能；同时能够实现帧的传送和接收，对帧进行封装等。

网络适配器工作在物理层和数据链路层。

3-04 数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解决？答：封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部（在首部和尾部里面有许多必要的控制信息）构成一个帧。

接收端能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方；透明传输使得不管所传数据是什么样的比特组合，都必须能够正确通过数据链路层，具体说就是解决二进制比特流中出现与帧定界符相同的位流问题；差错检测可以检测出有差错的帧，并将其丢弃掉，从而降低了数据传输的比特差错率。

3-07 要发送的数据为1101011011。

采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1 。

试求应添加在数据后面的余数。

数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否变成了可靠的传输？答：（1）因为P(x)=x4+x+1，所以p=10011。

n比p少一位，所以n=4采用CRC校验时，被除数是：11010110110000，除数是：10011，得余数1110。

即添加数据后面的余数（帧检验序列）是1110。

（2）若数据在传输过程中最后一个1变成了0，即11010110101110除以10011，得余数为0011，不为0，接收端可以发现差错。

（3）若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，即11010110001110除以10011，得余数为0101，不为0，接收端可以发现差错。

（4）出现以上两种情况，由于接收端均发现错误，丢弃相应的帧，而CRC校验方法没有对应的重传机制，数据链路层并不能保证接收方接到的和发送方发送的完全一致，所以，在数据链路层的传输是不可靠的。

网络设备调试04交换机端口安全

常见数据链路层安全威胁
• DHCP服务器欺骗与DHCP地址耗尽 – DHCP服务器欺骗 • 即客户端将自己配置为DHCP服务器，分派虚假的IP地址及其信息或者直接响应DHCP请求 – DHCP地址耗尽 • 即客户端不断的冒充新客户发送DHCP请求，请求服务器分派IP地址，这样很快耗尽DHCP配置的IP地址池，其他计算机无法使用 • IP地址欺骗 – 客户端使用自己配置的IP地址冒充其他客户端或网络管理员，对其他用户、设备、服务器等进行非法操作 – IP地址欺骗主要是利用自行配置IP地址实现的
– 启用端口安全的接口不能是动态协商(dynamic)模式，必须配置接口为接入或干道模式 • 配置允许访问网络的MAC地址 – 配置接口允许的最大活跃地址数量
Switch(config-if)#switchport port-security maximum { max-addr }
– 配置静态绑定的MAC地址
网关 Internet PC1的MAC地址是 XX-XX-XX-XX-XX-XX （虚假MAC地址）
PC1
网关的MAC地址是 XX-XX-XX-XX-XX-XX （虚假MAC地址）
PC2
常见数据链路层安全威胁 • ARP欺骗原理
– 欺骗网关 – 欺骗主机
网关 PC1到PC2的流量需要经过PC3转发 Internet 我是PC1，我的MAC地址是XXXX-XX-XX-XX-XX （PC2的MAC地址） PC2
端口状态改变
端口安全配置示例5-4 • 查看端口安全状态
Switch#show port-security interface fastEthernet 0/2 Port Security : Enabled Port Status : Secure-shutdown 端口状态 Violation Mode : Shutdown Aging Time : 1 mins Aging Type : Inactivity SecureStatic Address Aging : Disabled Maximum MAC Addresses :1 Total MAC Addresses :1 Configured MAC Addresses : 1 Sticky MAC Addresses :0 Last Source Address:Vlan : 0021.1ba5.6983:2 Security Violation Count : 1

三层交换机功能介绍及工作原理

三层交换机功能介绍及工作原理三层交换机是在数据链路层和网络层之间工作的网络设备。

它具备数据链路层交换机和路由器的功能，能够实现局域网内部和不同网络之间的数据转发和路由选择，提供高效且智能的数据转发功能。

下面将详细介绍三层交换机的功能和工作原理。

一、三层交换机的功能介绍：1.数据链路层交换功能：三层交换机具备数据链路层交换机的功能，可以根据MAC地址进行数据的转发和过滤。

当接收到一个数据帧时，三层交换机会查找目标MAC地址，根据MAC地址表更新转发表，并将数据帧转发至目标端口。

这样可以实现局域网内部的高速数据传输。

2.路由转发功能：三层交换机还具备路由器的功能，可以根据网络层的IP地址进行数据包的转发和路由选择。

当接收到一个数据包时，三层交换机会查找目标IP地址，并根据路由表选择最优路径进行数据包的转发。

这样可以实现不同网络之间的数据传输。

3.虚拟局域网（VLAN）支持：三层交换机支持将一个物理交换机划分为多个逻辑分区，每个分区中的设备可以互相通信，但与其他分区中的设备隔离。

这样可以提高网络的安全性和性能。

4.负载均衡功能：三层交换机可以根据流量的负载情况，自动选择最优的路径进行数据包的转发。

这样可以实现网络负载均衡，提高系统的性能和可靠性。

5.安全性和访问控制：三层交换机支持访问控制列表（ACL）功能，可以根据源IP地址、目标IP地址、端口号等进行数据包的过滤和访问控制。

这样可以提高网络的安全性，防止未授权的访问和攻击。

二、三层交换机的工作原理：1.数据链路层交换机功能：当接收到一个数据帧时，三层交换机会查找目标MAC地址。

如果目标MAC地址在转发表中已存在，三层交换机会直接将数据帧转发至相应端口；如果目标MAC地址不在转发表中，三层交换机会广播数据帧至所有端口，并记录下发端口。

2.路由转发功能：当接收到一个数据包时，三层交换机会查找目标IP地址。

如果目标IP地址在路由表中已存在，三层交换机会根据最长前缀匹配原则选择最优路径，并将数据包转发至相应路由；如果目标IP地址不在路由表中，三层交换机会将数据包丢弃或者发送至默认路由。

计算机网络中的网络设备与接口配置

计算机网络中的网络设备与接口配置在计算机网络中，网络设备及其接口配置是实现网络通信的重要环节。

准确的网络设备配置和灵活的接口设置可以确保网络的高效运行和良好的性能。

本文将介绍计算机网络中常见的网络设备和接口配置，以及它们的作用和配置方法。

一、网络设备1. 路由器（Router）路由器是计算机网络中最常见的网络设备之一，在网络层（网络互联层）起到连接不同网络的作用。

路由器通过将数据包转发到目标网络来实现不同网络之间的通信。

在网络规模较大的情况下，需要使用多台路由器互联，形成一个覆盖范围更广的网络。

配置路由器主要包括以下几个方面：（1）IP地址配置：每个路由器都需要配置一个唯一的IP地址，用于在网络层进行数据包转发。

（2）路由配置：根据网络拓扑和路由策略，配置路由表，使得数据包能够正确地被路由器转发到目标网络。

常用的路由协议有OSPF、BGP等。

（3）接口配置：配置路由器的各个接口，包括物理接口和逻辑接口。

对于物理接口，需要设置接口类型、速率、双工模式等参数；对于逻辑接口，需要配置VLAN、子接口等。

2. 交换机（Switch）交换机是计算机网络中用于在数据链路层（数据链路互连层）进行数据包转发的设备。

交换机通过学习源MAC地址和目标MAC地址之间的关联关系，将数据包转发到对应的目标设备。

交换机采用硬件交换方式，具有快速数据传输和广播域隔离的特点。

配置交换机主要包括以下几个方面：（1）VLAN配置：将交换机划分为不同的虚拟局域网（VLAN），实现不同VLAN之间的隔离和通信。

（2）链路聚合（Link Aggregation）配置：将多个物理接口绑定为一个逻辑接口，提高接口带宽和冗余性。

（3）STP配置：配置生成树协议（Spanning Tree Protocol），防止交换机网络中出现环路，确保数据包的无环转发。

（4）QoS配置：配置交换机的服务质量（Quality of Service），实现对不同类型数据包的优先级和带宽管理。

一、简述数据链路层的主要设备及工作原理

数据链路层是OSI模型中的第二层，主要负责数据在物理介质上的传输和管理，其设备主要包括网卡、交换机和网桥等。

数据链路层的工作原理是通过建立逻辑连接、网络帧的封装和解封装、流量控制、错误检测和纠正等方式来保证数据的可靠传输。

1. 网卡网卡是计算机与局域网或广域网相连的接口设备，负责将计算机内部的数据转换成适合在网络上传输的格式，并将其发送到网络上。

网卡在数据链路层中起到了物理层与数据链路层之间的桥梁作用，能够收发数据帧，并且能够根据数据链路层的要求进行数据封装和解封装。

2. 交换机交换机是用于在局域网中传输数据的设备，能够根据MAC位置区域进行数据包的转发，将数据包从一个端口转发到另一个端口。

交换机在数据链路层中实现了逻辑连接的建立和维护，可以根据MAC位置区域来确定数据包的转发路径，同时还能够实现数据包的流量控制和错误检测。

3. 网桥网桥是用于连接两个局域网的设备，用于将两个相连的网络进行逻辑上的“桥接”，使之成为一个逻辑上的网络。

网桥在数据链路层中起到了网桥的作用，能够实现两个局域网之间的数据帧的透明转发，同时还能够进行流量控制和错误检测。

数据链路层设备的工作原理主要包括：1. 建立逻辑连接数据链路层设备通过建立逻辑连接来确保数据的可靠传输。

例如交换机会根据MAC位置区域建立转发表，以便确定数据包的转发路径。

网桥则会根据MAC位置区域进行数据包的转发。

2. 数据帧的封装和解封装数据链路层设备会将网络层的IP数据报封装成数据帧，添加MAC位置区域等信息，以便在物理介质上的传输。

接收端的数据链路层设备会将接收到的数据帧进行解封装，将数据传递给网络层。

3. 流量控制数据链路层设备能够实现数据的流量控制，以防止数据的丢失和阻塞。

例如交换机通过缓存和转发的方式来控制数据包的流量，以保证网络的正常运行。

4. 错误检测和纠正数据链路层设备会通过校验和、CRC校验等方式来检测数据传输过程中的错误，并在出现错误时进行相应的纠正或重传。

浅谈集线器、路由器、交换机、网关、网桥、网卡的作用与区别

浅谈集线器、路由器、交换机、网关、网桥、网卡的作用与区别1、集线器——集线器也叫Hub，工作在OSI参考模型（物理层，链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层）中的第一层：物理层（最底层），没有相匹配的软件系统，是纯硬件设备。

集线器不叫网络间设备，而应该叫做网络设备，主要用来连接计算机等网络终端，它不同于网关、路由器、网桥设备，它不具备协议翻译功能，只负责分配频宽。

集线器是中继器（工作在物理层，扩展网络长度，对信号进行放大和再生）的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也成为多口中继器。

集线器为共享式带宽，连接在集线器上的任何一个设备发送数据时，其他所有设备必须等待，此设备享有全部带宽，通讯完毕，再由其他设备使用带宽。

正因此，集线器连接了一个冲突域的网络。

所有设备相互交替使用，就好象大家一起过一根独木桥一样。

集线器不能判断数据包的目的地和类型，所以如果是广播数据包也依然转发，而且所有设备发出数据以广播方式发送到每个接口，这样集线器也连接了一个广播域的网络。

2、网络适配器（网卡），工作在OSI参考模型中的第二层数据链路层，是连接计算机和网络的硬件设备，网卡的功能有两个：一是将电脑的数据封装为帧，并通过网线或无线网将数据送到网络上去；二是接受网络上传来的帧，将帧重新组成数据，发送到电脑中，网卡接收所有在网络上传输的信号，但只接收发送到刚电脑上的帧和广播帧，其余的帧丢弃。

3、交换机-------交换机Switch，工作在数据链路层（第二层），稍微高端一点的交换机都有一个操作系统来支持。

和集线器一样主要用于连接计算机等网络终端设备。

交换机和集线器HUB的区别1、从OSI体系结构看，HUB属于第一层物理层设备，而交换机属于第二层数据链路层设备，HUB只能对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，而交换机还可以过滤短帧、碎片等。

2、从工作方式来看：HUB是一种广播模式，某个端口工作时，其它所有端口都能够收听到信息，当网络较大时网络性能会受到很大的影响，而交换机工作时，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口。

交换机的原理和作用

交换机的原理和作用交换机是网络通信设备的一种类型，用于将数据包从一个网络节点转发到另一个网络节点。

它是在OSI模型的第二层，即数据链路层中工作的设备。

交换机的主要原理是根据MAC地址进行转发和过滤数据包，其作用是提供高速、可靠的局域网连接和数据传输。

交换机的工作原理如下：1. MAC地址学习：当一个数据包到达交换机时，交换机会读取数据包中的源MAC地址，并将该地址与相应的端口关联起来。

交换机会将这些学习到的MAC 地址保存在一个地址表中，以便后续的数据包转发。

2. 过滤和转发：当数据包到达交换机时，交换机会查找目标MAC地址在地址表中的条目，并将该数据包转发到对应的端口上。

如果交换机找不到目标MAC 地址的条目，它会将数据包广播到所有端口，以便找到目标设备。

3. 决策：交换机根据不同的决策方式来决定是否转发数据包。

最常用的决策方式是根据目标MAC地址，但也可以基于其他因素，如VLAN标记、IP地址等。

交换机可以根据这些决策方式来提供更精确的数据包转发和网络分段。

交换机的作用如下：1. 提供高速连接：交换机的硬件设计和工作原理使得它能够提供高速的数据传输。

与集线器相比，交换机可以实现同时传输多个数据包，并且可以同时在多个端口上进行转发。

2. 实现数据过滤：交换机可以根据源MAC地址和目标MAC地址来过滤数据包。

这样可以确保只有目标设备才能接收到相应的数据包，提高网络的安全性。

3. 提供网络分段：通过VLAN技术，交换机可以将一个局域网划分为多个逻辑子网。

这样可以提高网络的性能和安全性，同时还能减少广播和冲突的影响。

4. 支持网络虚拟化：交换机可以部署虚拟局域网（VLAN）和虚拟交换机，从而实现网络的虚拟化。

这种虚拟化技术可以提高网络的弹性和灵活性，简化网络管理和配置。

5. 提供负载平衡：交换机可以通过链路聚合（LACP）和端口镜像等技术来实现负载平衡。

这样可以将流量均匀地分配到多个链路上，提高网络的带宽利用率和传输效率。

交换机的工作原理

交换机的工作原理1、交换机的定义局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。

交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。

为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备。

为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100MB以太网端口、FDDI端口或155MB ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。

2、交换机的定义通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。

可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。

利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。

由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。

与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：（1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。

（2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。

这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。

（3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。

我们将在后面专门介绍虚拟网。

（4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。

客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。

交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提高整个网络的性能，从而满足用户的要求。

一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。

数据链路层设备有哪些

数据链路层设备有哪些数据链路层的设备与组件是指那些同时具有物理层和数据链路层功能的设备或组件。

数据链路层的设备与组件主要有网卡、网桥和交换机。

数据链路层设备有哪些网卡网卡是局域网中提供各种网络设备与网络通信介质相连的接口，全名是网络接口卡，也叫网络适配器，其品种和质量的好坏直接影响网络的性能和网上所运行软件的效果。

网卡作为一种I/O接口卡插在主机板的拓展槽上，其基本结构包括接口控制电路、数据缓冲器、数据链路控制、编码解码电路、内收发器、介质接口装置等6大部分。

网卡用于物理层和数据链路层。

在数据链路层，网卡包含设备的物理地址用于执行特定网络系统结构所要求的数据格式化操作和介质接入操作的组件。

作为操作系统和网卡之间接口的设备驱动器也是数据链路层的一部分。

（1）网卡的类型各种网卡从外形上看都差不多，但不同类型的网卡其性能差别很大，甚至不能相互替代和兼容。

必须保证网卡的类型和所使用的网络类型相匹配，这是一条基本的要求。

按照网络技术分类网卡可分为以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等，按照传输速率分类网卡可分为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s和10Gb/s等多种速率的网卡。

（2）网卡的驱动程序驱动程序是连接操作系统和硬件设备的一套软件系统。

网卡驱动程序是数据链路层上的组成部分，可以在网络控制面板上找到，并实现对网卡的控制。

大部分数据链路层的工作由网卡或交换机内部的芯片来完成。

然而，设备驱动程序作为数据链路层的一部分，主要用于充当网卡和网络层之间的接口。

因而，网卡驱动程序为网络中的操作而进行的正确配置和优化措施就显得尤为重要。

（3）网卡的工作模式一些网卡能够工作在很多模式下。

这种网卡可以被设计成依据所连接的设备自动选择最佳工作模式。

网卡通常能够兼容的工作模式有如下几种：10Mb/s半双工、10Mb/s全双工、100Mb/s半双工、100Mb/s全双工。

（4）网卡MAC地址每一网卡在出厂时都被分配了一个全球唯一的地址标识，该标识被。

交换机与路由器的工作原理

交换机与路由器的工作原理
交换机和路由器是计算机网络中常用的设备，它们都有不同的工作原理和功能。

交换机的工作原理：
1. 交换机工作在OSI模型的第二层——数据链路层。

它通过学习MAC地址表来转发数据帧。

2. 当一个数据帧到达交换机时，交换机会查看数据帧中的源MAC地址，并将其与MAC地址表中已经学习到的地址进行比对。

3. 如果MAC地址表中存在目标MAC地址，交换机会根据目标地址找到对应的接口，并将数据帧转发到该接口。

4. 如果MAC地址表中不存在目标MAC地址，交换机会将数据帧广播到所有接口，以寻找目标设备。

同时，交换机会更新MAC地址表。

5. 交换机通过过滤和转发的方式，将数据帧从一个接口转发到另一个接口，以实现设备之间的通信。

路由器的工作原理：
1. 路由器工作在OSI模型的第三层——网络层。

它通过查找路由表来转发IP数据包。

2. 路由器根据目标IP地址来查找路由表，以确定数据包的下一个跳。

3. 路由表中存储了不同网络之间的连接信息，可以确定数据包应该通过哪个接口发送。

4. 路由器使用路由算法，如最短路径优先（SPF）算法，来确定最佳路径和跳数，以实现数据包的转发。

5. 路由器将数据包从一个接口接收，并通过另一个接口发送，以使数据包达到目标网络和设备。

总结：
交换机和路由器在计算机网络中扮演不同的角色。

交换机负责局域网内的设备之间的通信，通过MAC地址表来转发数据帧。

而路由器负责不同网络之间的数据转发，使用路由表和路由算法来决定数据包的最佳路径。

交换机的工作原理及选型依据

交换机的工作原理及选型依据交换机是计算机网络中的一种设备，用于在局域网（LAN）或广域网（WAN）中转发数据，并实现数据包的转发、分配、选择和过滤等功能。

它是网络通信中的关键设备之一，起到了网络通信的桥梁作用。

1.数据链路层的作用：交换机工作在数据链路层（第二层），它使用物理地址（MAC地址）来进行数据的传输，并通过物理端口来识别和连接其他设备。

2.广播域和碰撞域的划分：交换机能够根据MAC地址学习和过滤数据包，从而将数据包只发送给目标设备，而不是广播给整个网络。

这样可以有效地减少网络中的广播域和碰撞域，提高网络的传输效率。

3.MAC地址表的使用：交换机通过学习MAC地址，将MAC地址与对应的物理端口进行绑定，并建立一个MAC地址表。

当交换机收到数据包时，会查找MAC地址表，根据目标MAC地址将数据包转发到对应的物理端口上，从而实现了数据的有针对性转发。

4.交换机的转发方法：交换机有三种转发数据包的方法，分别是存储转发、直通式转发和片段转发。

-存储转发：交换机在接收到数据包之后，会将整个数据包都存储下来，然后再进行转发。

这种方式具有较高的转发准确性和较好的差错检测能力，适用于需要高安全性和可靠性的场景。

-直通式转发：交换机在接收到数据包之后，会直接将数据包转发给目标设备，而不需要存储下来。

这种方式具有较低的延迟和较高的转发速度，适用于需要低延迟和高速传输的场景。

-片段转发：交换机会将数据包分成多个片段，并根据目标MAC地址将不同片段分别转发到不同的物理端口上，从而提高传输效率。

5.交换机的选型依据：-转发速度：交换机的转发速度是衡量其性能的重要指标之一、选择合适的交换机需要根据网络的规模和带宽需求来确定，通常需要考虑交换机的转发速度是否能够满足网络中的数据传输需求。

-端口数量：交换机应当具备足够的端口数量来满足网络中设备的连接需求。

根据网络规模和设备数量，选择端口数量适当的交换机是必要的。

-可管理性：一些高级交换机提供了远程管理、带宽控制、安全设置和故障排除等功能，这些功能在网络管理方面非常有用。

4-04数据速率为10Mbps的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多.

(2) 如有，则查找出到此 MAC 地址应当走的端口 d，然后转(3)，否则转到(5)。
(3) 如到这个 MAC 地址去的端口 d = x，则丢弃此帧（因为这表示不需要经过网桥进行转发）。否则从端口 d 转发此帧。
(4) 转到(6)。 (5) 向网桥除 x 以外的所有端口转发此帧（这样可保证找到目的站）。 (6) 如源站不在转发表中，则将源站 MAC 地址加入到转发表，登记该
• 从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。
• 从工作方式来看，集线器是一种广播模式。即集线器的某个端口工作时，其他所有端口都能够收听到信息，容易产生广播风暴，当网络较大时网络性能会受到很大的影响；而交换机工作时，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应，不影响其他端口，因此，交换机能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。
交换机则可以看作是一种智能型的集线器除了具有集线器的所有特性外还具有自动寻址交换处理的功能可以防止数据丢失和提高数据吞吐量
4-04、数据速率为10Mbps的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少波特？
10Mbps的以太网采用Manchester编码，每一位数据需要两次跳变；需要20M波特的信号速率; 物理媒体上的码元传输速率是20M波特。
4-07 解决的主要技术问题
(1) 更换网卡和交换设备
(2) 改进物理层
10Mb/s ：铜缆（粗缆或细缆）、铜线（双绞线）、光缆 100Mb/s ：100BASE-TX（使用 2 对 UTP 5 类线或屏蔽双绞线 STP）、
100BASE-FX （使用 2 对光纤）、100BASE-T4（使用 4 对 UTP 3 类线或 5 类线） 1000Mb/s ：1000BASE-X（SX-短波长、LX-长波长、CX-铜线）、1000BASE-T （使用 4对 5 类线 UTP ） 10000Mb/s ： LAN PHY、 WAN PHY

描述两层交换机的工作原理和过程

两层交换机工作原理和过程
一、数据链路层处理
两层交换机在处理数据时，首先会对数据链路层进行处理。

数据链路层负责数据的链路级传输，包括帧的发送和接收、错误检测以及流控制等。

两层交换机在这一层主要负责解析和生成数据帧，并根据数据帧中的信息进行相应的处理。

二、MAC地址表自学习
两层交换机具有MAC地址表自学习的功能。

当交换机首次启动时，MAC地址表是空的。

当交换机接收到一个数据帧时，它会检查数据帧中的源MAC地址，并在MAC地址表中添加相应的条目。

这样，交换机就能够知道每个MAC地址所在的端口，以便在后续的数据帧转发中快速找到目标端口。

三、数据帧转发
两层交换机使用MAC地址表进行数据帧的转发。

当交换机接收到一个数据帧时，它会检查数据帧的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找相应的条目。

如果找到了匹配的条目，交换机就会将数据帧发送到相应的端口；如果没有找到匹配的条目，交换机就会将数据帧广播到所有端口，以便找到目的主机。

四、差错检测与数据确认
两层交换机还具备差错检测和数据确认的功能。

在数据传输过程中，交换机会对数据帧进行校验和计算，以确保数据的完整性。

如果发现数据帧有错误，交换机就会丢弃该数据帧并向发送方发送一个否
定确认（NACk），告知发送方重新发送数据帧。

通过这种方式，两层交换机能够保证数据的可靠传输。

综上所述，两层交换机通过处理数据链路层、自学习MAC地址、转发数据帧、差错检测与数据确认等功能，实现了高效的局域网通信。

这些功能的实现不仅提高了网络传输效率，也确保了数据传输的可靠性。