目錄
1. 電信号在傳輸媒體中傳輸時的出現的問題
1.1 信号衰弱
1.2 信号畸變
2. 增加網絡節點數量
2.1 網絡拓撲
2.2 網絡裝置
2.2.1 集線器hub ----- 一層裝置
2.2.2 交換機 ----- 二層裝置
2.2.3 路由器
1. 電信号在傳輸媒體中傳輸時的出現的問題
1.1 信号衰弱
資料在傳輸媒體中以電信号（高電平/低電平形成的矩形波）的形式傳輸，傳輸過程中會出現信号衰弱的問題。針對輸時信号衰弱問題可以采取增加信号放大器（中繼器）（實體層裝置，隻能對bit流電信号進行處理），可以延長五倍的傳輸距離。
1.2 信号畸變
網絡信号在以雙絞線作為通信媒體的有線網絡中傳輸時，會受到雙絞線自身的電容和電阻的影響而容易發生信号畸變。
2. 增加網絡節點數量
2.1 網絡拓撲
- 直線型拓撲(總線型) ----- 優：簡單；缺：信号安全不能保證、延遲高、容錯率低
- 環形拓撲 ----- 優：簡單、容錯率高；缺：資訊安全不能保證、延遲高
- 星型拓撲 ----- 優：簡單、易于管理；缺：中心處理機（集線器）負載重
- 網狀拓撲 ----- 優：容錯高、延遲低、可實作一對一的傳輸、安全性高；缺：複雜、成本高
- 混合型拓撲-----多環形拓撲：優：容錯率高、安全、延遲低；缺：成本高
成本效益最高的是星型拓撲。
2.2 網絡裝置
2.2.1 集線器hub ----- 一層裝置
集線器存在的問題：① 位址問題：無辨別，通過集線器的資料會發給所有連接配接在集線器上裝置；② 沖突問題：資料在集線器網絡中傳輸會沖突 ---- 形成沖突域（一個集線器在同一個沖突域之中）；③ 安全問題：通過集線器連接配接的裝置對會收到我的資料，資料暴露了；④ 延遲問題：如果有人一直占用，延遲高。存在的問題當中位址問題和沖突問題較為影響嚴重。
1. 解決位址問題： 需要滿足：①全球唯一性；②格式統一
MAC位址（實體位址 硬體位址 燒錄位址）：是以晶片在出廠時燒錄的具有唯一性辨別的串号，由48位二進制構成的。前24位為廠商的辨別，後24位為廠商配置設定的串号。書寫使用12個十六進制（一個16進制需要使用4個二進制表示） 書寫方式：減分十六進制或點分二進制。
MAC位址二層（資料鍊路層/媒體通路控制層）位址：58-96-1D-DF-DA-EA。
可以通過指令：ipconfig /all在CMD中檢視MAC位址。
SMAC：源MAC位址；DMAC：目标MAC位址
2. 解決沖突問題 ------ CSMA/CD：載波偵聽多路通路/沖突檢測 ---- 當碰撞發生時立即發出阻塞 (jam)信号通知其他端口，排隊
CSMA/CD缺點是如果有人一直占用，延遲高，體驗不好。
集線器網絡的需求（交換機的作用）：① 無限的延長傳輸距離；②完全沒有沖突：所有節點可以同時收發資料；③實作單點傳播：一對一通訊；④增加節點數量。
2.2.2 交換機 ----- 二層裝置
可以将電信号轉換為二進制，通過增壓，發出新的電信号（無限延長距離）（存儲轉發）（無沖突，所有節點可以同時收發資料），無目的位址時，會進行泛洪。解決了網絡的需求，作用：提供端口密度；無限延長傳輸距離；完全解決沖突；實作單點傳播。
交換機的轉發原理：
資料來到交換機，交換機先看源MAC位址，之後将源MAC位址和進入接口的對應關系記錄在MAC位址表中。之後，再看目标MAC，根據目标MAC位址在MAC位址表當中查找。如果在MAC位址表中找到了目标MAC位址與其進入接口的對應關系的記錄，則直接按照記錄中的接口進行單點傳播；如果沒有找到對應關系的記錄，則進行泛洪。當目的機器對源機器回應時是單點傳播，交換機又可以記錄這一目的MAC位址與哪個端口對應，在下次傳送資料時就不再需要對所有端口進行廣播了。泛洪：除進入的接口外，其餘所有的接口都發送一遍。泛洪範圍：交換機所有接口，多台交換機在一起是會擴大泛紅範圍。
MAC位址表：交換機的一個接口可以對應多個MAC位址，一個MAC位址隻能對應一個交換機的一個接口。MAC位址表的項的老化時間為300秒。MAC位址表的更新機制：當資料進入交換機，交換機會記錄MAC位址和進入接口的對應關系會被記錄在MAC位址表中，如果在一直有資料傳入，則位址表中的對應資料就會一直重新整理；一旦沒有資料傳入，且時間超出老化時間，則上一條資料的在MAC位址表中對應關系，就會被清除。
黑客攻擊方式：MAC位址泛洪攻擊
2.2.3 路由器
應用層、表示層、網絡層、媒體通路控制層、實體層
路由器的作用：1. 隔離泛紅範圍：路由器的一個接口對應一個廣播域（泛洪範圍）
2. 轉發
資料到達網絡層會添加IP頭部：源IP位址/目标IP位址