計算機網絡各層設備及廣播域、沖突域辨析
要清楚什么是沖突域(碰撞域)和廣播域。當一塊網卡發送信息時,只要有可能和另一塊網卡沖突,則這些可能沖突的網卡就構成沖突域。一塊網卡發出一個廣播,能收到這個廣播的所有網卡的集合稱為一個廣播域。一般來說,一個網段就是一個沖突域,一個局域網就是一個廣播域。
1、廣播域（Broadcast Domain）
廣播域是一個邏輯上的計算機組，接收同樣廣播消息的節點集合。如：在該集合中的任何一個節點傳輸一個廣播幀，則所有其他能收到這個幀的節點都被認為是該廣播幀的一部分。由於許多設備都極易產生廣播，所以如果不維護，就會消耗大量的寬帶，降低網絡的效率。
2、沖突域（Collision Domain）
沖突域是一種物理分段，是指連接在同一物理介質上的所有站點的集合。這些站點之間存在介質爭用現象（如傳統以太網中的CSMA/CD介質檢測原理），也就是它們在數據通信時需要共享某部分公用介質。沖突域指的是會產生沖突的最小范圍。在同一沖突域中的計算機等設備互聯時，會通過同一個物理通道，同一時刻只允許一個設備發送的數據在這條通道中通過，其他設備發送的數據則要等到這個通道處於"閑"時才可以通過，否則會出現沖突，這時就可能出現大量的數據包因為延時而被丟棄或者丟失。
3、沖突域和廣播域在網絡互連設備上的特點
常見的網絡互連設備的工作原理以及它們在划分沖突域、廣播域時各自的特點。
1）傳統以太網操作
傳統共享式以太網的典型代表是總線型以太網。在這種類型的以太網中，通信信道只有一個，采用介質共享（介質爭用）的訪問方法（CSMA/CD介質訪問方法）。每個站點在發送數據之前首先要偵聽網絡是否空閑，如果空閑就發送數據。否則，繼續偵聽直到網絡空閑。如果兩個站點同時檢測到介質空閑並同時發送出一幀數據，則會導致數據幀的沖突，雙方的數據幀均被破壞。這時，兩個站點將采用"二進制指數退避"的方法各自等待一段隨機的時間再偵聽、發送。
在圖1中，主機A只是想要發送一個單播數據包給主機B。但由於傳統共享式以太網的廣播性質，接入到總線上的所有主機都將收到此單播數據包。同時，此時如果任何第二方，包括主機B也要發送數據到總線上都將沖突，導致雙方數據發送失敗。我們稱連接在總線上的所有主機共同構成了一個沖突域。
當主機A發送一個目標是所有主機的廣播類型數據包時，總線上的所有主機都要接收該廣播數據包，並檢查廣播數據包的內容，如果需要的話加以進一步的處理。我們稱連接在總線上的所有主機共同構成了一個廣播域。
2）中繼器（Repeater）
中繼器（Repeater）作為一個實際產品出現主要有兩個原因：
第一，擴展網絡距離，將衰減信號經過再生。
第二，實現粗同軸電纜以太網和細同軸電纜以太網的互連。
通過中繼器雖然可以延長信號傳輸的距離、實現兩個網段的互連。但並沒有增加網絡的可用帶寬。如圖2所示，網段1和網段2經過中繼器連接后構成了一個單個的沖突域和廣播域。
中繼器一般只有兩個端口，可以將多個網段連接成一個總線型拓撲結構；
中繼器相當於一個放大器，只不過放大器放大的是模擬信號，中繼器放大的是數字信號；
3）集線器（HUB）
集線器實際上相當於多端口的中繼器。集線器通常有8個、16個或24個等數量不等的接口。
集線器同樣可以延長網絡的通信距離，或連接物理結構不同的網絡，但主要還是作為一個主機站點的匯聚點，將連接在集線器上各個接口上的主機聯系起來使之可以互相通信。
如圖3所示，所有主機都連接到中心節點的集線器上構成一個物理上的星型連接。但實際上，在集線器內部，各接口都是通過背板總線連接在一起的，在邏輯上仍構成一個共享的總線。因此，集線器和其所有接口所接的主機共同構成了一個沖突域和一個廣播域。
功能上說集線器和中繼器是一樣的，都是用來延長網絡信號的通信距離，集線器是中繼器的升級版；
集線器最少都有8個端口，顯然端口數量上遠大於中繼器；
集線器將不同網段連接成星型拓撲結構，如下圖；
4）網橋（Bridge）
網橋（Bridge）又稱為橋接器。端口數量上和中繼器類似，傳統的網橋只有兩個端口，用於連接不同的網段。和中繼器不同的是，網橋具有一定的"智能"性，可以"學習"網絡上主機的地址，同時具有信號過濾的功能。
如圖4所示，網段1的主機A發給主機B的數據包不會被網橋轉發到網段2。因為，網橋可以識別這是網段1內部的通信數據流。同樣，網段2的主機X發給主機Y的數據包也不會被網橋轉發到網段1。可見，網橋可以將一個沖突域分割為兩個。其中，每個沖突域共享自己的總線信道帶寬。
1、網橋的優點:
1)過濾通信量。
2)擴大了物理范圍。
3)提高了可靠性。
4)可互連不同物理層,不同MAC子層和不同速率(如10 Mbit / s和100 Mbit)的以太網。
2、網橋的缺點：
1)存儲轉發增加了時延。
2)在MAC子層並沒有流量控制功能。
3)具有不同MAC子層的網段橋接在一起時時延更大。
4)網橋只適合於用戶數不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網,否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產生網絡擁塞,即廣播風暴。
3、網橋的分類：
1）透明網橋
2）源路徑網橋
具有智能化自動尋址能力和交換作用，數據不會發送到未指定的端口，即隔離了沖突域；
但是，如果主機C發送了一個目標是所有主機的廣播類型數據包時，網橋要轉發這樣的數據包。網橋兩側的兩個網段總線上的所有主機都要接收該廣播數據包。因此，網段1和網段2仍屬於同一個廣播域。
5）交換機（Switch）
交換機（Switch）也被稱為交換式集線器，實際上是多端口網橋。它的出現是為了解決連接在集線器上的所有主機共享可用帶寬的缺陷。
交換機是通過為需要通信的兩台主機直接建立專用的通信信道來增加可用帶寬的。從這個角度上來講，交換機相當於多端口網橋。
如下圖所示，交換機為主機A和主機B建立一條專用的信道，也為主機C和主機D建立一條專用的信道。只有當某個接口直接連接了一個集線器，而集線器又連接了多台主機時，交換機上的該接口和集線器上所連的所有主機才可能產生沖突，形成沖突域。換句話說，交換機上的每個接口都是自己的一個沖突域。
其最大優點是不僅每個端口節點所占用的帶寬不會因為端口節點數的增加而被減少，而且整個交換機的總帶寬可以隨着端口節點的增加而增加（累加）
但是，交換機同樣沒有過濾廣播通信的功能。如果交換機收到一個廣播數據包后，它會向其所有的端口轉發此廣播數據包。因此，交換機和其所有接口所連接的主機共同構成了一個廣播域。
我們將使用交換機作為互連設備的局域網稱為交換式局域網。
6）路由器（Router）
路由器工作在網絡層，可以識別網絡層的地址-IP地址，有能力過濾第3層的廣播消息。實際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉發廣播類型的數據包。因此，路由器的每個端口所連接的網絡都獨自構成一個廣播域。如下圖所示，如果各網段都是共享式局域網，則每網段自己構成一個獨立的沖突域。
7）網關（Gateway）
網關工作在OSI參考模型的高三層，因此，並不使用沖突域、廣播域的概念。網關主要用來進行高層協議之間的轉換。例如，充當LOTUS 1-2-3郵件服務和Microsoft Exchange郵件服務之間的郵件網關。
注意，這里網關的概念完全不同於PC主機以及路由器上配置的默認網關（default gateway）。
8) 番外之廣播域
由於廣播域被認為是OSI中的第二層概念，所以像Hub、交換機等第一、第二層連接的節點都被認為都是同一個廣播域。而路由器，第三層交換機則可以划分廣播域，即可以連接不同的廣播域。
VLAN是用來把一個大的網絡划分成多個小的虛擬網絡，也就是它具有划分多個廣播域、縮小廣播域大小的功能。因為不同的VLAN間時不能直接通信的，VLAN間的通信必須依靠三層路由，就像不同子網間的連接一樣，所以VLAN也是不轉播廣播包的，可以起到縮小廣播域的作用。
9） 番外之沖突域
沖突域的大小可以衡量設備的性能，我們知道以前的集線器、中繼器都是典型的共享介質的集中連接設備，都是工作在OSI/RM第一層--物理層上的設備。連接在這些設備上的其他設備都處於同一個沖突域中，不能划分沖突域，即所有的端口上的數據報文都要排隊等待通過。
工作在OSI/RM第二層--數據鏈路層上的設備，如網橋和交換機也有沖突域的概念，但是它們都是可以划分沖突域的，也可以連接不同的沖突域。如果我們把集線器、中繼器上的傳輸通道看成是一根電纜的話，則可將網橋、交換機的交換通道看成是一束電纜，有多條獨立的通道（是矩陣設計的），這樣就可以允許同一時刻進行多方通信了。
網橋與中繼器類似，傳統的網橋只有兩個端口，可用於連接不同的網段。也就是可以把網橋看成是可以連接兩個沖突域的設備。連接在同一網橋上的兩個網段各自成為一個沖突域。交換機則是網橋的擴展，它有許多端口，而且每個端口就是一個沖突域，即一個或多個端口的高速傳輸不會影響其他端口的傳輸，因為不同端口發送的數據不需要在同一條通道中排隊通過，而只是在同一端口中的數據才要在對應端口通道中排隊。
----------------------------------------參考文章：http://www.kokojia.com/article/27609.html -------------------------------------
參考文章：天勤2021計算機網絡高分筆記