【讨论题】在数据链路层和物理层中工作的设备都有哪些?
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题目描述

在 OSI 七层模型中,数据链路层和物理层是比较陌生的层,请描述在该层工作的设备都有哪些?

关键提炼

数据链路层:数据链路层(Data Link Layer)是 OSI 参考模型第二层,位于物理层与网络层之间。在广播式多路访问链路中(局域网),由于可能存在介质争用,它还可以细分成介质访问控制(MAC)子层和逻辑链路控制(LLC)子层,介质访问控制(MAC)子层专职处理介质访问的争用与冲突问题。

物理层:物理层(Physical Layer)是计算机网络 OSI 模型中最低的一层,也是最基本的一层。简单的说,网络的物理层面确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。物理层规定:为传输数据,需要物理链路与设备的创建、维持、拆除,并具有机械的、电子的、功能的、规范的特性。

网卡:或局域网接收器(LAN adapter),是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。由于其拥有 MAC 地址,因此属于 OSI 模型的第 2 层。它使得用户可以通过电缆或无线相互连接。每一个网卡都有一个被称为 MAC 地址的独一无二的 48 位串行号,它被写在卡上的一块 ROM 中。在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的 MAC 地址。没有任何两块被生产出来的网卡拥有同样的地址。这是因为电气电子工程师协会(IEEE)负责为网络接口控制器销售商分配唯一的 MAC 地址。

交换机:交换机是一种多端口的网桥,在数据链路层使用 MAC 地址转发数据。通过引入路由功能,一些交换机也可以在网络层转发数据,这种交换机一般被称为三层交换机或者多层交换机。

集线器:(Ethernet hub)是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。集线器是运作在 OSI 模型中的物理层 [1],可以让其链接的设备工作在同一网段。集线器上有多个 I/O 端口,信号从任意一个端口进入后,会从其他端口出现。

桥接器:桥接器有别于路由器。路由器允许多个网络之间的独立通信,但又保持区隔,而桥接器则是将两个独立的网络连接起来,就如同单一网络 [1]。如果所桥接的网络有一个以上的区段是无线网络,则该设备称为无线桥接器。

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在数据链路层(Data Link Layer)和物理层(Physical Layer)中工作的设备各有不同,它们在网络通信中扮演着基础而关键的角色。下面分别介绍这两个层级中常见的设备:

物理层设备
物理层是OSI模型的最底层,它负责在通信信道上传输原始比特流,处理信号的电气、机械、功能和规程特性等。在物理层工作的设备主要包括:

中继器(Repeater):用于放大或再生信号,以扩展网络的传输距离。它不改变信号的内容,只是增强信号强度,常用于克服信号衰减问题。

集线器(Hub):虽然有时被视为多端口中继器,但集线器的主要作用是将一个信号复制到所有连接的设备上,实现信号的基本分发。集线器工作在物理层,不提供数据链路层的功能,如MAC地址过滤。

网卡(Network Interface Card, NIC):每个需要接入网络的设备都需要网卡,它负责将计算机或设备与网络媒体(如双绞线、光纤)相连接,并在物理层上进行数据传输。

调制解调器(Modem):用于模拟信号与数字信号之间的转换,使得计算机可以通过电话线等模拟线路进行通信。

光纤收发器、光模块:用于光电信号的转换,使数据能够在光纤和铜缆网络设备之间传输。

数据链路层设备
数据链路层在物理层之上,负责建立、维护和拆除两个相邻节点间的逻辑链路,并提供错误检测和纠正等功能。在这一层工作的设备主要有:

网桥(Bridge):用于连接两个相似的局域网,根据MAC地址对帧进行转发,可以隔离冲突域,提高网络性能。

交换机(Switch):现代网络中最常见的设备之一,能够根据MAC地址转发数据帧,高效地在多个网络设备间传输数据,每个端口都可以视为一个独立的冲突域。

路由器的接口:虽然路由器主要工作在网络层,但其接口(如Ethernet接口)在数据链路层操作,处理帧的接收和发送。

无线接入点(Wireless Access Point, WAP):在无线网络中,WAP负责在无线客户端和有线网络之间提供桥接,虽然主要功能涉及物理层的无线信号传输,但它也涉及到数据链路层的帧处理。

这些设备共同构成了网络基础设施的基础,确保了数据从一个网络节点可靠地传输到另一个节点。

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提交于  2024-09-22 14:34:15

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