第七章 常用的网络设备
计算机网络中常用的网络设备简介
计算机网络中常用的网络设备简介网络设备是计算机网络中重要的组成部分，它们扮演着不同的角色，在网络通信中发挥着不同的功能。
在这篇文章里，我们将会对常用的网络设备进行介绍和比较，以帮助读者更好地理解网络世界。
1. 集线器集线器是用于扩大网络的设备，也是最基本的网络设备之一。
它的作用是将多个计算机连接在同一个网络中，以便它们能够相互通信和共享资源。
集线器通过物理层实现对数据的转发，它将收到的数据包复制发送给所有的端口，而每个端口上都连接了一个计算机。
缺点：集线器工作在物理层，只能按照广播的方式将数据发送到所有连接的设备上，这样就会占用网络的带宽和资源，导致网络通信变慢。
此外，由于集线器无法对数据包进行过滤和分离，因此有可能存在安全性和隐私问题。
2. 网桥网桥是一种工作在数据链路层的设备，它能够将数据包从一个网络转发到另一个网络，也可以将同一网络中的数据包进行过滤和分离。
网桥的作用是加速通信并减少网络拥塞，提高网络的可靠性和安全性。
缺点：网桥只能对局部网络进行控制，无法实现跨网络的管理和控制。
此外，网桥的转发速度和效率有限，不能满足高速网络的要求。
3. 交换机交换机是一种基于数据链路层的设备，能够根据MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口，以实现对局部网络的控制和管理。
它支持全双工通信和高速传输，能够实现数据包的快速转发和过滤，提高网络通信的效率和可靠性。
缺点：交换机的闪存和RAM容量有限，不能支持大规模网络的管理和控制。
此外，交换机只能对局部网络进行控制，难以实现跨网络的管理和控制。
4. 路由器路由器是一种工作在网络层的设备，它能够将数据包从一个网络转发到另一个网络，也可以对数据包进行过滤和分离。
路由器通过路由表来判断数据包的最佳路径，以实现跨网络的通信和管理。
优点：路由器能够实现对网络流量的控制和管理，减少网络拥塞和安全问题。
此外，路由器支持多种网络协议和接口，能够满足不同网络之间的互通需求。
常见的网络设备(详细)
常见的网络设备1、中继器repeater：定义:中继器是网络物理层上面的连接设备。
功能:中继器是一种解决信号传输过程中放大信号的设备,它是网络物理层的一种介质连接设备.由于信号在网络传输介质中有衰减和噪声,使有用的数据信号变得越来越弱，为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把接收到的弱信号放大以保持与原数据相同.使用中继器就可以使信号传送到更远的距离。
优点：1.过滤通信量中继器接收一个子网的报文，只有当报文是发送给中继器所连的另一个子网时，中继器才转发,否则不转发。
2.扩大了通信距离，但代价是增加了一些存储转发延时。
3.增加了节点的最大数目。
4.各个网段可使用不同的通信速率.5.提高了可靠性。
当网络出现故障时，一般只影响个别网段。
6.性能得到改善。
缺点：1.由于中继器对接收的帧要先存储后转发，增加了延时.2.ＣＡＮ总线的ＭＡＣ子层并没有流量控制功能.当网络上的负荷很重时，可能因中继器中缓冲区的存储空间不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象（３）中继器若出现故障，对相邻两个子网的工作都将产生影响。
2、集线器hub：定义：作为网络中枢连接各类节点，以形成星状结构的一种网络设备。
作用：集线器虽然连接多个主机，但不是交换设备,它面对的是以太网的帧，它的工作就是在一个端口收到的以太网的帧，向其他的所有端口进行广播（也有可能进行链路层的纠错).只有集线器的连接，只能是一个局域网段,而且集线器的进出口是没有区别的.优点：在不计较网络成本的情况下面，网络内所有的设备都用路由器可以让网络响应时间和利用率达到最高.缺点:1.共享宽带，单通道传输数据,当上下大量传输数据时，可能会出现塞车，所以交大网络中,不能单独用集线器,局限于十台计算机以内。
2.它也不具备交换机所具有的MAC地址表,所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。
也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。
常见的网络设备工作原理
常见的网络设备工作原理1. 路由器（Router）：路由器是一种网络设备，用于在不同网络之间传输数据包。
它通过扫描数据包的目的地址，并根据其在路由表中找到的信息将其传送到最佳的目的地。
2. 交换机（Switch）：交换机是一种网络设备，用于在局域网中连接多个设备。
它工作在数据链路层，可根据MAC地址将数据包从源设备转发到目的设备。
3. 网络防火墙（Firewall）：网络防火墙是一种用于保护网络安全的设备。
它通过监测进出网络的数据流量，根据设定的安全规则过滤和阻止潜在的威胁。
4. 网络交换机（Network Switch）：网络交换机是用于连接多台计算机和网络设备的中心节点设备。
它通过MAC地址学习和转发数据包，提供高速、可靠的数据传输。
5. 网络集线器（Hub）：网络集线器是一种简单的设备，用于将多个计算机和其他网络设备连接在一起。
它通过广播方式将数据包发送到每个设备，仅支持半双工通信。
6. 网络存储设备（Network Attached Storage，NAS）：NAS是一种专用的存储设备，可以通过网络连接提供文件共享服务。
它允许多个用户在同一时间访问和存储数据。
7. 网络调制解调器（Modem）：调制解调器用于将数据从数字信号转换为模拟信号，以便在电话线路等模拟媒介上进行传输。
它允许计算机通过拨号方式连接到互联网。
8. 网络接入服务器（Network Access Server，NAS）：NAS是一种提供远程用户访问网络的设备。
它验证用户的身份和控制他们访问网络资源的权限。
9. 网络负载均衡器（Network Load Balancer）：负载均衡器是一种用于分配网络流量的设备。
它将请求分发到多个后端服务器，以实现负载均衡和提高性能和可靠性。
10. 网络VPN设备（Virtual Private Network，VPN）：VPN设备用于建立虚拟私人网络，安全地传输数据。
它通过加密和隧道技术，将数据从源设备安全地传输到目标设备。
计算机网络中的常见网络设备与功能
计算机网络中的常见网络设备与功能计算机网络是指通过通信线路连接在一起的多台计算机及其相关设备的集合。
在计算机网络中，各种网络设备扮演着重要的角色，它们通过不同的功能协同工作，实现了计算机之间的相互通信和数据传输。
本文将介绍一些常见的网络设备以及它们的功能。
一、路由器路由器是一种网络设备，用于在不同的网络之间进行数据包转发和路由选择。
它能够根据目标地址对数据包进行路由选择，并将其传送到正确的网络。
路由器通过建立路由表来决定数据包的最佳传输路径，以保证数据的快速传输和准确到达。
路由器的功能包括网络地址转换（NAT）、防火墙、负载均衡等。
网络地址转换可以将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，实现内网用户与外网的通信。
防火墙可以对数据包进行过滤和检测，保护网络安全。
负载均衡可以将数据包根据网络负载进行分配，提高网络吞吐量和性能。
二、交换机交换机是一种网络设备，用于在局域网内提供网络连接和数据传输。
它通过学习和转发数据帧的方式，实现将数据从发送端口转发到接收端口。
交换机通常用于构建局域网，提供高速、低延迟的数据传输。
交换机的功能包括端口管理、虚拟局域网（VLAN）、流量控制等。
端口管理可以控制端口的状态和带宽，提供更好的网络管理和控制。
虚拟局域网可以划分网络成为多个逻辑上独立的子网络，实现隔离和安全控制。
流量控制可以动态调整数据包的发送速率，避免网络拥塞和丢包现象。
三、防火墙防火墙是一种网络设备，用于保护网络免受来自外部网络的未经授权的访问和攻击。
防火墙通过过滤和监控网络流量，保护网络内部设备和数据的安全。
防火墙的功能包括访问控制列表（ACL）、入侵检测与预防系统（IDS/IPS）、虚拟专用网络（VPN）等。
访问控制列表可以根据规则对数据包进行过滤，限制网络访问权限。
入侵检测与预防系统可以检测并阻止网络中的入侵行为，保护网络安全。
虚拟专用网络可以在公共网络上创建一个加密的隧道，实现远程访问和数据传输的安全。
常见的网络设备(详细)
常见的网络设备(详细)交换机是一种网络设备，用于在局域网内传输数据包。
它可以根据MAC地址表，将数据包从一个端口转发到另一个端口，从而实现局域网内的高速通信。
优点：1.提高了网络传输速度和效率。
2.支持全双工通信，可以同时发送和接收数据。
3.可以根据端口、MAC地址等信息进行流量控制和管理。
4.支持VLAN功能，可以将网络划分为不同的虚拟局域网。
5.具有较高的可靠性和稳定性。
缺点：1.价格较高，相对于集线器和中继器而言。
2.需要配置和管理，对网络管理员的要求较高。
3.不能跨越不同的网络，只能在局域网内使用。
4.容易受到攻击和安全威胁。
3、路由器router：定义：路由器是一种网络设备，用于将数据包从一个网络转发到另一个网络。
它可以根据IP地址表，选择最佳的路径进行路由选择，从而实现不同网络之间的通信。
优点：1.可以实现不同网络之间的互联和通信。
2.支持多种协议，如TCP/IP、IPX/SPX等。
3.可以进行流量控制和管理。
4.支持安全功能，如防火墙、VPN等。
5.具有较高的可靠性和稳定性。
缺点：1.价格较高，相对于集线器和中继器而言。
2.需要配置和管理，对网络管理员的要求较高。
3.不能跨越不同的网络，只能在路由器所连接的网络内使用。
4.路由选择需要一定的时间，可能会影响网络传输效率。
路由器是一种网络设备，用于在不同的网络之间转发数据包。
它的作用是将数据包从源地址发送到目的地址，而且可以选择最佳路径。
路由器的优点是可以提高网络的安全性、可靠性和可用性，因为它可以过滤数据包、隔离网络、优化网络拓扑结构，而且可以选择最佳路径，避免拥塞和故障。
但路由器的缺点是价格比较高，配置比较复杂，而且需要专业的知识和技能才能操作和维护。
几种常见的网络设备3篇
几种常见的网络设备
第一篇：路由器、交换机、集线器
在现代网络中，有许多常见的网络设备。
本篇将聚焦于三种最常用的设备：路由器、交换机和集线器。
这些设备可以帮助我们实现高效的网络连接和数据传输，让我们更方便地与世界各地的人进行交流和信息交换。
首先，我们来谈谈路由器。
路由器是连接不同网络的设备，其主要作用是从一个网络中传输数据到另一个网络。
路由器在传输数据时会查看每个数据包的地址，以便知道将其发送到哪个网络。
这个过程被称为路由。
路由器通常带有WAN（广域网）和LAN（局域网）端口，以实现连接到Internet以及多个设备的连接。
接下来是交换机。
交换机与路由器有所不同，它们用于在同一网络中快速传输数据。
当数据包到达交换机时，交换机会自动将其传输到目标设备，而不需要像HUB一样发送数据包到所有连接的设备上。
这大大提高了数据传输的效率和速度。
最后是集线器。
集线器是一种早期的网络设备，它通常用于连接多台计算机。
当一个计算机发送数据时，集线器会将其转发到与之连接的其他所有设备上。
但这种传输方式在传输大量数据时会降低网络的性能和速度，因为每个设备都会接收到所有网络数据包。
综上所述，路由器、交换机和集线器都是常见的网络设备。
它们在不同的情况下有不同的用途，可以帮助我们实现高效的网络连接和数据传输。
常用网络设备
常用网络设备网络设备是构建现代网络基础设施的重要组成部分，它们起到了连接和转发数据的关键作用。
在企业、学校、家庭甚至公共场所，我们都可以见到各种常用的网络设备。
本文将介绍一些常用的网络设备，包括路由器、交换机、防火墙和无线接入点。
1. 路由器（Router）路由器是将不同网络之间的数据包进行转发的设备。
它可以根据数据包的目的地址，决定将数据包发送到哪个网络上。
路由器通常用于组建广域网（WAN）和局域网（LAN），连接不同的网络子网。
它还可以实现网络地址转换（NAT），从而将私有 IP 地址转换为公共 IP 地址，使得多台设备共享一个公共 IP 地址。
使用路由器可以实现灵活的网络拓扑结构，提供数据包转发和路由控制的功能。
在企业网络中，路由器通常是网络架构的核心设备，负责连接多个局域网，并实现不同子网之间的通信。
2. 交换机（Switch）交换机是用于局域网内部的设备之间进行数据包转发的设备。
它根据数据包的目的 MAC 地址，将数据包转发给目标设备。
交换机利用 MAC 地址表来维护不同设备的 MAC 地址和对应的端口之间的映射关系，从而实现快速而准确的数据转发。
不同于路由器，交换机工作在数据链路层，它只负责本地网络内的数据包转发，不关心数据包的目的网络。
因此，在局域网中使用交换机可以提供较快的数据传输速度，减少网络延迟。
3. 防火墙（Firewall）防火墙是一种网络安全设备，用于保护企业网络免受未经授权的访问和网络攻击。
它通过设置访问控制策略，监视网络流量，并根据预定义的规则来阻止或允许特定类型的流量通过。
防火墙通常分为软件防火墙和硬件防火墙两种类型。
软件防火墙通常安装在服务器或个人计算机上，用于保护主机的安全。
硬件防火墙是一种独立设备，放置在网络的边界上，负责监控整个局域网或广域网的数据流量。
4. 无线接入点（Wireless Access Point）无线接入点是用于建立无线网络连接的设备。
它可以将有线网络信号转换为无线信号，并提供给无线设备进行无线访问。
网络硬件(常用的网络设备)课件
网络硬件(常用的网络设备)课件网络硬件(常用的网络设备)网络硬件是指用于组建网络的硬件元件。
它们通过互联网络的方式来联合在一起，从而支持数据的传输、管理和共享。
网络硬件在现代计算机系统中处于至关重要的地位，不仅仅应用于公司、机关、学校等团体中，还广泛应用在个人的家庭网中。
常见的网络设备有以下几种：1. 路由器路由器是连接不同网络的重要设备，其主要功能是在不同的网络间进行转发数据。
在一个典型的网络中，会有多个设备互相连接，而路由器是所有设备的核心。
它可以将数据包在网络上转发，并且决定在哪个方向上转发数据包。
除此之外，路由器还可以进行网络拓扑的构建、网络地址分配、安全管理等工作。
2. 交换机交换机是一个以太网中的核心设备，它可以实现不同设备之间的数据传输，其主要作用是将数据包在网络上进行交换。
在网络上连接多个设备时，数据包经过交换机进行转发，从而可以实现高速稳定的数据传输。
交换机不仅可以连接多台计算机，还可以连接路由器、打印机、服务器等设备。
3. 防火墙防火墙是一种可以保障网络安全的设备，其主要功能是对网络进行管理和监控，拦截网络中的恶意攻击和病毒传播等操作。
防火墙可以对入侵行为进行识别和防范，从而保障网络的稳定与安全。
4. 接入点接入点（Access Point）是一种可以接收无线网络信号的设备，可以实现无线网络的连接。
在有些情况下，无线网络的覆盖范围不够广，这时候就需要使用接入点来扩大网络的覆盖范围。
接入点不仅可以增强网络的覆盖范围，还可以提高无线网络的传输速率。
5. 网络存储设备网络存储设备（Network Attached Storage，NAS）是一种可以连接到网络上的存储设备。
它可以使您的数据保存在一个中心数据库里，可以方便地进行共享和管理。
网络存储设备对于需要大量存储空间的企业、机构和个人家庭都是非常有用的。
总结网络是我们现代社会不可忽视的一部分，而网络硬件设备是组建网络的基础。
通过本次介绍，我们了解了网络中的常用设备，包括路由器、交换机、防火墙、接入点以及网络存储设备。
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2013/8/4
30 30
LAN间有多条桥接链路的网络
第二种情况：产生循环重复数据帧 假设：站点A发送数据给 站点C，但网桥1和2的站 缓冲区内均没有C的记录 A发送给C的帧将在 LAN1和LAN2之间产生 两个不同方向的循环，C 将接收到大量重复的帧， 直到C向外发送数据帧
2013/8/4 31 31
第七章 网络设备
学习要点：
网络接口卡及其使用 集线器及其使用 交换机及其使用 路由器及其使用 构造简单的网络
2013/8/4
1
数据库 主 机 主 机
企业内部网
集线器 应 用 服 务 器 交 换 机
交 换 机
应 用 服 务 器
防火墙
外部访问子网
WEB
WEB
服 务 器
交换机
交换机
服 务 器
源选径网桥（Source
Routing Bridge）
由源站点负责路由选择，网桥和路由对站点不透明
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23
7.3.1. 网桥
透明网桥
工作原理
网桥有寻址和路由选择能力，路由选择采用查表法：
网桥内的转发表描述了到达每个站点的路由； 转发表主要由端口号和站点MAC地址组成。 透明网桥工作原理归纳为：基于转发表的学习、过滤、 转发和广播。
每个表项的生存期都是有限的：
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27
在X端口上接收帧
N
在过滤数据库中发现DA?
Y Y
广播该帧 在所有端口上转发帧
出境端口=X?
N
源和目的 在同一边
在出境端口上转发帧
在过滤数据库中发现SA?
Y
N
更新方向重置计时器
往DB中增加SA 设置新计时器
结束
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网桥学习与转发示意图
5
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
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路由器的概念结构
路由器
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 子网1 路由器 互连网层 DL PHY DL PHY 子网2
6
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
2013/8/4
网关的概念结构
网关
独立的冲突域
广播域
交换机只能分隔冲突域，但不能分隔广播域
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7.3.1. 网桥
存储转发设备，工作在数据链路层 用网桥连接的多个网络对外呈现为一个单独的物 理网络
具有惟一的网络地址
根据路径选择方法，有两种网桥：
透明网桥（Transparency
Bridge）
由网桥负责路由选择，网桥和路由对站点透明 以太网中最常用
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 网络1 网关 应用层/ 传输层 IP DL PHY IP DL PHY 网络2
7
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
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7.1 网络接口卡NIC
网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基 本设备
每台主机都应配置一个或多个网卡 每个网卡都有一个或多个网络接口 不能独立工作，必须依赖于宿主主机
28
7.3.1. 网桥
能获取的网络带宽，导致网络 据将会丢失。 循环连接，造成： 阻塞。
假定主机A向主机B发送一个数据包，两个网桥同时 当透明网桥将改变各自的路由表以指明主 接收到这个数据包，并且都正确地知道主机A位于 机A在LAN2中时，恰巧主机B向主机A LAN1中 。但是不幸的是，在主机B同时收到两 发往主机B的数据包如果是广 发送数据包，两个网桥接收到此数据包后， 份一样的主机A的数据包后，两个网桥又一次从它们 播型的帧，会被两个网桥无休 会将其丢弃，因为它们的转发表中指明主 对LAN2的端口上接收到主机A的数据包，于是它们 透明网桥需要解决的问题 止地转发，这样会占用所有可 机A位于LAN2中。这样发给主机A的数 又认为主机A位于LAN2 中 。
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19
例：用集线器搭建简单的网络
以1台服务器，3台PC机为例： 一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线
HUB
UTP NIC
服务器
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PC机
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7.3 网桥与网络交换机
共享信道LAN的缺点:
防火墙
外界因特网
路由器 因特网
网络设备在OSI体系中的位置
网络设备的功能层次
OSI层次
传输层及以上
地址类型
应用程序进程地址 （端口） 网络地址 （IP地址） 物理地址 （MAC地址） 无
设备
网关 （协议转换器） 路由器 （三层交换机） 网桥、交换机 （网卡） 中继器、集线器
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网络层
数据链路层 物理层
连接不同的局域网需要使用不同的网卡
以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 ATM网卡
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8
网卡的分类
网络媒体：细缆接口、粗缆接口、双绞线接口、
光纤接口 总线类型：ISA、EISA、PCI、MCA等 数据传输速率：10M、100M、1000M
华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第2章 局域网技术（2009－2010学年第二学期） 2013/8/4
2013/8/4
33 33
生成树协议（Spanning-Tree Protocol，IEEE 802.1d ）
生成树协议总体思想： 在存在冗余链路的情况下，在网络中标识出一 条无环链路，作为工作链路，并临时关闭非工 作链路中的网桥端口 当网络中任何一条链路的状态发生变化时，网 桥将根据生成树协议重新计算是否因为链路状 态的改变而出现新的回路 如果工作链路出现了故障导致帧不能通过，生 成树协议将重新计算出一条新的无环链路，并 打开临时关闭的网桥端口
实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器
网桥和交换机可以隔离冲突域 路由器不仅可以隔离冲突域，还能隔离广播域
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7.3 网桥与网络交换机
网络分段示意
冲突域/广播域 HUB
总带宽: BW 结点带宽: BW/8
网桥或网络交换机 独立的冲突域 HUB HUB 网段1 网段2
总带宽: BW*2 结点带宽: BW/4
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网桥转发的例子：A→B， A→C
转发表
A
C
B
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7.3.1. 网桥
转发表的建立
刚加电时转发表为空； 在转发过程中逆向自学习路由；
逆向学习——检查收到的报文的源MAC地址：
若收到的报文的源MAC地址不在转发表中，则插入 到表中。 在一段时间内未收到以同一MAC地址为源地址的报 文时，该表项被删除，以适应网络拓扑的变化。
2013/8/4
中继器（集线器）的概念结构
中继器（集线器）
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 网段1 中继器 PHY 网段2
4
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
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网桥（交换机）的概念结构
网桥（交换机）
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 网段1 PHY 网桥 DL PHY 网段2
远程唤醒
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13
三个基本概念
广播 向网络上的所有设备发送数据 广播域 网络上所有能够接收到同样广播分组的设 备的集合 冲突域 网络中的一部分，以网桥、交换机或者路 由器为边界，在冲突域中任意两台主机同 时发送数据都会产生冲突
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一个广播域包含一个或多个冲突域
LAN间有多条桥接链路的网络
第三种情况：产生广播风暴 假设：站点A向外发送 一个广播帧 广播帧将在LAN1和 LAN2之间产生两个不 同方向的循环 可以引起网络瘫痪， 甚至影响计算机的正常 运行
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LAN间有多条桥接链路的网络
第四种情况：丢帧 假设：发往主机B的数 据包如果是广播型的帧， 会被两个网桥无休止地 转发，这样会占用所有 可能获取的网络带宽， 导致网络阻塞。
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数据发送/接收
10
7.1.2 网卡的结构
发送/接收部件——负责信号的发送、接收 载波检测部件——检测介质上有否信号 数据缓冲区 曼彻斯特编码/解码器——对发送的数据编码 ，变换成适合于在LAN上传输的信号或把接 收的信号解码为二进制数据 LAN管理部件 主机总线接口部件
9 9
7.1.1 网卡的功能
数据缓存
匹配主机数据处理速率与网络的传输速率
封装/解封装
加上控制字段→以帧为单位进行传输→卸下控
制字段
介质访问控制
CSMA/CD、Token
Passing
串/并转换
将主机的并行数据转换成串行位流
数据编码/解码
转换为适合网络介质传输的信号形式
转发表振荡，报文无限循环，包丢失
接口1收到 A发出的帧
B1
1 2
接口2又收到 A发出的帧
A
B
LAN1
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1
接口1收到 A发出的帧
2
B2
接口2又收到 A发出的帧
LAN2
29
LAN间有多条桥接链路的网络