目录
1. 电信号在传输介质中传输时的出现的问题
1.1 信号衰弱
1.2 信号畸变
2. 增加网络节点数量
2.1 网络拓扑
2.2 网络设备
2.2.1 集线器hub ----- 一层设备
2.2.2 交换机 ----- 二层设备
2.2.3 路由器
1. 电信号在传输介质中传输时的出现的问题
1.1 信号衰弱
数据在传输介质中以电信号（高电平/低电平形成的矩形波）的形式传输，传输过程中会出现信号衰弱的问题。针对输时信号衰弱问题可以采取增加信号放大器（中继器）（物理层设备，只能对bit流电信号进行处理），可以延长五倍的传输距离。
1.2 信号畸变
网络信号在以双绞线作为通信介质的有线网络中传输时，会受到双绞线自身的电容和电阻的影响而容易发生信号畸变。
2. 增加网络节点数量
2.1 网络拓扑
- 直线型拓扑(总线型) ----- 优：简单；缺：信号安全不能保证、延迟高、容错率低
- 环形拓扑 ----- 优：简单、容错率高；缺：信息安全不能保证、延迟高
- 星型拓扑 ----- 优：简单、易于管理；缺：中心处理机（集线器）负载重
- 网状拓扑 ----- 优：容错高、延迟低、可实现一对一的传输、安全性高；缺：复杂、成本高
- 混合型拓扑-----多环形拓扑：优：容错率高、安全、延迟低；缺：成本高
性价比最高的是星型拓扑。
2.2 网络设备
2.2.1 集线器hub ----- 一层设备
集线器存在的问题：① 地址问题：无标识，通过集线器的数据会发给所有连接在集线器上设备；② 冲突问题：数据在集线器网络中传输会冲突 ---- 形成冲突域（一个集线器在同一个冲突域之中）；③ 安全问题：通过集线器连接的设备对会收到我的数据，数据暴露了；④ 延迟问题：如果有人一直占用，延迟高。存在的问题当中地址问题和冲突问题较为影响严重。
1. 解决地址问题： 需要满足：①全球唯一性；②格式统一
MAC地址（物理地址 硬件地址 烧录地址）：所以芯片在出厂时烧录的具有唯一性标识的串号，由48位二进制构成的。前24位为厂商的标识，后24位为厂商分配的串号。书写使用12个十六进制（一个16进制需要使用4个二进制表示） 书写方式：减分十六进制或点分二进制。
MAC地址二层（数据链路层/介质访问控制层）地址：58-96-1D-DF-DA-EA。
可以通过命令：ipconfig /all在CMD中查看MAC地址。
SMAC：源MAC地址；DMAC：目标MAC地址
2. 解决冲突问题 ------ CSMA/CD：载波侦听多路访问/冲突检测 ---- 当碰撞发生时立即发出阻塞 (jam)信号通知其他端口，排队
CSMA/CD缺点是如果有人一直占用，延迟高，体验不好。
集线器网络的需求（交换机的作用）：① 无限的延长传输距离；②完全没有冲突：所有节点可以同时收发数据；③实现单播：一对一通讯；④增加节点数量。
2.2.2 交换机 ----- 二层设备
可以将电信号转换为二进制，通过增压，发出新的电信号（无限延长距离）（存储转发）（无冲突，所有节点可以同时收发数据），无目的地址时，会进行泛洪。解决了网络的需求，作用：提供端口密度；无限延长传输距离；完全解决冲突；实现单播。
交换机的转发原理：
数据来到交换机，交换机先看源MAC地址，之后将源MAC地址和进入接口的对应关系记录在MAC地址表中。之后，再看目标MAC，根据目标MAC地址在MAC地址表当中查找。如果在MAC地址表中找到了目标MAC地址与其进入接口的对应关系的记录，则直接按照记录中的接口进行单播；如果没有找到对应关系的记录，则进行泛洪。当目的机器对源机器回应时是单播，交换机又可以记录这一目的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。泛洪：除进入的接口外，其余所有的接口都发送一遍。泛洪范围：交换机所有接口，多台交换机在一起是会扩大泛红范围。
MAC地址表：交换机的一个接口可以对应多个MAC地址，一个MAC地址只能对应一个交换机的一个接口。MAC地址表的项的老化时间为300秒。MAC地址表的更新机制：当数据进入交换机，交换机会记录MAC地址和进入接口的对应关系会被记录在MAC地址表中，如果在一直有数据传入，则地址表中的对应数据就会一直刷新；一旦没有数据传入，且时间超出老化时间，则上一条数据的在MAC地址表中对应关系，就会被清除。
黑客攻击方式：MAC地址泛洪攻击
2.2.3 路由器
应用层、表示层、网络层、介质访问控制层、物理层
路由器的作用：1. 隔离泛红范围：路由器的一个接口对应一个广播域（泛洪范围）
2. 转发
数据到达网络层会添加IP头部：源IP地址/目标IP地址