网络分层与各层设备

TCP/IP四层模型
传输层、网络层、数据链路层和物理层。

集线器（HUB）
集线器工作在物理层，它会把自己收到的每一个字节都复制到其他端口上去。

交换机（数据链路层 也叫MAC层）
3.1 目的：交换机解决了集线器对任何数据报文都转发这个低效率的问题。
3.2 原理：交换机在转发数据的时候会记下来源MAC地址来自哪个接口，在工作一段时间后，就有了整个网络的一个结构了，这个所有接入主机MAC地址到接口的映射就是转发表，交换机会一直维护更新这个转发表。
3.3 当网络内机器很多时，就需要多台交换机，而多台交换机环路相连时会产生环路问题。解决这个问题的方法是STP协议（最小生成树），有点类似于算法中的union find。具体做法是把每台交换机抽象成一个对象，这个对象有根交换机、上级交换机、优先级向量、与父交换机的距离这几个属性，然后当两个不认识的交换机相遇时，就通过上面几个属性结合算法，理顺出他们的关系，最后整个网络结构就会形成一棵树。
3.4 当交换机多了之后，虽然交换机有记忆MAC地址到端口映射的能力，但是还是会有广播问题，伴随广播问题出现的就是安全问题，比如一个财务发的消息经广播程序员也能收到。而解决这个问题的方法有两种，一种是每个部门有单独的子网，二是通过vlan。vlan是在MAC层的头中（源MAC地址字段后）加一个tag，tag里面包含一个12位的vlan id，在交换机广播时，只广播同vlan id的数据报。交换机和交换机相连的口是trunk口，trunk口可以转发任何vlan口数据。
3.5 MAC包数据格式：目标MAC地址、源MAC地址、类型（0800 IP数据报、0806 ARP请求应答）、上层包数据、CRC校验。

路由器（网络层）
4.1 路由器可用于将局域网内的数据报转发到其他网络中，我们常说的网关其实就是路由器负责转发的那个端口，通过IP地址进行定位路由，因此路由器工作在三层网络中，它能够解析数据报中的IP段。