1.网卡

网卡是网络接口卡的简称，又称为通信适配器，是局域网中最基本的连接设备，计算机与局域网之间的连接和通信都是是通过网卡来实现的。网卡是一种外设卡，插在计算机总线插槽内或外部接口上，一端和计算机相连，另一端与传输介质相连接。

1.1网卡的主要功能

一是负责将要发送的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，再将其数据包通过通信介质送入到网络中。二是负责接受网络上传来的数据包，将其转变为本地计算机能够识别的格式。

1.2网卡工作原理

网卡工作在数据链路层，主要完成物理层和数据链路层的大部分功能。计算机与网卡通过控制总线来传输控制命令与响应，通过数据总线来发送与接收数据。计算机通过地址总线和控制总线，根据地址与中断号INT识别网卡和其中的寄存器写入或读出命令或响应。

1.3、网卡的类型

不同的局域网必须采用相应的网卡，但普通用户接触的局域网大多是以太网，这里所讲的就是以太网网卡。

但普通用户接触的局域网大多是以太网，这里所讲的就是以太网网卡。

按使用的传输介质的类型，网卡可分为BNC接口网卡、RJ-45接口网卡、SC光纤接口，AUI接口等

RJ-45接口网卡应用于以双绞线为传输介质的以太网中，是最常见的一种网卡，也是应用最广的一种接口类型网卡。在网卡上还自带两个状态批示灯，通过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作状态。

依据传输带宽来区分，网卡主要有10M网卡、100M网卡、10/100M自适应网卡、1000M网卡、100M/1000M自适应网卡。

1.4.介质访问控制MAC地址

局域网中的计算机通常使用MAC地址来表示自己和他人的身份。这里所说的Mac地址和我们通常所说的ip地址不同，MAC地址是物理层和数据链路层使用的，ip地址是网络层和以上各层使用的地址。

MAC地址被固化在每个网卡的ROM中，每个网卡在出厂时都赋于了一个全世界范围内唯一的地址编号，地址为6字节（即48位）。

//TODO MAC地址和IP地址区别

2.集线器

我们在讲传输介质时提到单根双绞线长度最大不能超过100米，超过这个距离，信号就会衰减，数据就会无法识别。如果要延长信号的传输距离，就必须使用中继器。中继器中继器是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的网络互联设备，中继器（RP repeater）工作在物理层上，对在线路上的信号具有放大再生的功能。中继器通常带有两个端口，用于连接一对同轴电缆，而随着双绞线以太网的出现，中继器被做成具有多个端口的装置，用在星型布线系统中,并称其为集线器。

集线器俗称Hub，是一种特殊的多端口中继器。

<功能>

主要功能有两个，一个是发送信号，对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离；另一个则是通过端口扩展转发信号。

<工作原理>

集线器工作在计算机网络体系结构的物理层，实现所连接的计算机之间的相互通信和信息共享，它将一个端口接收到的全部信息向所有端口分发出去，图中可以看到主机A发送给主机B的数据S通过与主机A连接的端口2分发到其余7个端口处，但只有主机B才会从端口7接受数据S。

<集线器的基本类型>

集线器有多种不同的类型，并有多种不同的分类方法。

⑴ 按网络类型分类，可分为：

以太网Hub、令牌环网Hub、FDDI Hub等，以太网Hub是通常情况下所说的集线器。

⑵ 按照对输入信号的处理方式上，可以分为无源HUB、有源HUB、智能HUB

无源集线器不对信号做任何的处理，对介质的传输距离没有扩展; 有源集线器对传输信号有再生和放大作用，能够扩展传输距离；智能集线器还将数据链路层的部分功能也集成到其中，具有网络管理功能。在智能HUB中，不是每台机器都能收到信号，只有与信号目的地址相同地址端口计算机才能收到。

⑶ 按集线器支持的传输速率不同分类，可分为：

       10M、100M和10/100M自适应。

3.交换机

交换机在外观上和集线器相似，但其原理和集线器不一样，功能更为强大，智能性更高，通常用于较大型的网络中，连接较为相似的网络，能够将低速网络接入到高速网络上。

交换机的工作原理交换机工作在网络的数据链路层，具有依据第二层地址进行数据帧过滤的能力。

它采用全双工工作机制，可以记忆交换机端口和所连接的计算机的介质访问控制MAC地址的映射关系, 并将其存储在交换机的内容关联存储器(CAM)里形成一个端口和MAC地址的对应表；

通过在数据包的发送端和接收端之间建立临时的交换路径，使数据包直接由源地址到达目的地址，而不会发送到其他不相关的端口，由此缩小冲突域，并隔离广播风暴。

此外那些未受影响的端口可以继续向其他端口传送数据，从而突破了共享式集线器同时只能有一对端口工作的限制。

交换机的帧转发方式目前常见的交换机帧转发方式有三种，

第一种是直接交换，即检测到目的地址字段后立即转发，不做差错和过滤处理，显然这种方式速度快，但误码率高；

第二种方式是改进的直接交换，即交换机在接收到数据头部后，先判断头部字段是否正确，若发现有错，立即滤除，并要求发送方重新发送该帧，若没有错误，则立即转发出去。

第三种是存储转发模式，即交换机先完整地接收整个数据，存储在一个共享缓冲区中，然后对数据进行差错检测，过滤掉有错的帧，之后才将数据按目的地址发送到指定的端口。

交换机的组网

交换机的最大特点是可以将一个局域网划分成多个端口，每个端口可以构成一个网段，该网段上的所有计算机共享该端口提供的带宽。图中交换机连接了4个不同的网段，每个网段内部数据的传输只在该网段内进行，只有从一个网段传输到另一网段的数据才会通过交换机的端口进行存储转发，避免了不必用的数据流动，减少了网络风暴的形成。

交换机类型交换机有多种不同的类型，并有多种不同的分类方法。  

 ⑴  按网络类型分类，可分为：以太网交换机、令牌环交换机、ATM交换机等，通常情况下所说的交换机是指以太网交换机。

⑵ 按交换机支持的传输速率不同分类，可分为： 100M、1000M和100/1000M自适应。

(3) 按交换机支持的网络规模，可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等

交换机与集线器的区别交换机与集线器的外形和连接方式是相似的，它们之间的区别主要体现在以下3个方面：

（1）从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层即物理层设备，而交换机属于OSI的第二层即数据链路层设备。这就意味着集线器只能对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，而交换局还可以对数据传输中的短帧、碎片等进行有效的处理，从而保证数据传输的完整性和正确性。

（2）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受听到信息，容易产生广播风暴；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。

（3）从带宽来看，集线器的所有端口共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，工作在半双工模式下；而交换机工作在全双工模式下，每个端口都有一条独占的带宽，两个端口工作时不会影响其他端口工作。

4.路由器

随着网络的扩大，特别是多种工作平台连接成大规模的广域网环境，集线器、交换机在路由选择、流量控制以及网络管理等方面已远远不能满足要求，这时就需要使用路由器或者网关了。

<路由器的主要功能>

路由器是用于连接多个运行不同协议的局域网，也就是用于异种网络互连的网络连接设备。它工作在网络层，可以在速度不同的网络和媒体之间进行数据的转换，并在网络层协议上保持信息、管理几个网络间的通信。

图中是由四个路由器将四种不同的网络连接在一起所形成的一个大型的广域网。

路由器的工作包括两个过程，一是寻径，二是转发。

寻径是指路由器根据相应的一系列算法和协议，寻找并列出多条可到达目的地的路径，并从中选出一条最佳路径。

转发则是指路由器沿着已寻找好的最佳路径来传递信息。而实现这两个过程的关键在于：路由器中存储了一张与之相连的网络动态路径表——IP路由表，这张表是许多路由器协同工作的结果，它们按照复杂的路由算法（如： 向量-距离算法、链路-状态算法），得出整个网络的拓扑变化情况，将有关可能的目的地址及怎样到达目的地址的信息存储在这张表中。在转发IP数据报时，通过查询IP路由表，决定把数据报发往何处。

根据路由表建立与刷新的方式不同，又分为静态路由表和动态路由表两种。

静态路由是由人工建立和管理的，不会自动发生变化，必须手工更新以反映互联网拓扑结构或连接方式的变化。静态路由安全可靠，稳定性高，开销也小，但是由于路由不会自动做出更新，因此建立和维护工作量大，容易出现路由环，不适用于复杂的互联网结构。

与之相对的动态路由则是指可以通过自身学习，自动修改和刷新的路由表。路由信息会随着网络结构的调整自动更新路径，并自动使用路径选择重新配置，能提高网络的整体性能。动态路由适用于拓扑结构复杂、网络规模庞大的互联网，能自动排除错误路径，自动选择性能更优的路径。优良性能的背后也意味着资源的消耗，动态路由信息需要占用网络带宽，且动态修改和刷新需要占用路由器的内存和CPU处理时间，消耗路由器的资源。

<路由器的种类>

互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。

接入路由器将局域网用户接入到广域网，如D-link DSL-500 ADSL 宽带路由器能够将1个10Mbps以太网通过ADSL接入方式连接到因特网中。

企业级路由器----连接大型企业内成千上万的计算机，支持多协议,速度快,支持虚拟局域网,支持防火墙和包过滤等。如Cisco 7206VXR/400/GE路由器支持10BaseT 、100BaseTX 、1000 BaseTX、令牌环网络的互联。

骨干级路由器----实现城域网的互联，要求高可靠性和速度。