圖解沖突域廣播域

1、沖突域（物理分段） 連接在同一導(dǎo)線上的所有工作站的集合，或者說是同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點(diǎn)的集合或以太網(wǎng)上競(jìng)爭(zhēng)同一帶寬的節(jié)點(diǎn)集合。這個(gè)域代表了沖突在其中發(fā)生并傳播的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域可以被認(rèn)為是共享段。在OSI模型中，沖突域被看作是第一層的概念，連接同一沖突域的設(shè)備有Hub，Reperter或者其他進(jìn)行簡(jiǎn)單復(fù)制信號(hào)的設(shè)備。也就是說，用Hub或者Repeater連接的所有節(jié)點(diǎn)可以被認(rèn)為是在同一個(gè)沖突域內(nèi)，它不會(huì)劃分沖突域。而第二層設(shè)備（網(wǎng)橋，交換機(jī)）第三層設(shè)備（路由器）都可以劃分沖突域的，當(dāng)然也可以連接不同的沖突域。簡(jiǎn)單的說，可以將Repeater等看成是一根電纜，而將網(wǎng)橋等看成是一束電纜。 廣播域 接

2、收同樣廣播消息的節(jié)點(diǎn)的集合。如：在該集合中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)廣播幀，則所有其他能收到這個(gè)幀的節(jié)點(diǎn)都被認(rèn)為是該廣播幀的一部分。由于許多設(shè)備都極易產(chǎn)生廣播，所以如果不維護(hù)，就會(huì)消耗大量的帶寬，降低網(wǎng)絡(luò)的效率。由于廣播域被認(rèn)為是OSI中的第二層概念，所以象Hub，交換機(jī)等第一，第二層設(shè)備連接的節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為都是在同一個(gè)廣播域。而路由器，第三層交換機(jī)則可以劃分廣播域，即可以連接不同的廣播域。 注：一個(gè)VLAN是一個(gè)廣播域，VLAN可以隔離廣播，劃分VLAN的其中的一個(gè)目的就是隔離廣播。 打個(gè)通俗的比喻來幫助理解： 局域網(wǎng)好比一棟大樓，每個(gè)人（好比主機(jī)）有自己的房間（房間就好比網(wǎng)卡，房號(hào)就是物理地址，即

3、MAC地址），里面的人（主機(jī)）人手一個(gè)對(duì)講機(jī)，由于工作在同一頻道，所以一個(gè)人說話，其他人都能聽到，這就是廣播（向所有主機(jī)發(fā)送信息包），只有目標(biāo)才會(huì)回應(yīng)，其他人雖然聽見但是不理（丟棄包），而這些能聽到廣播的所有對(duì)講機(jī)設(shè)備就夠成了一個(gè)廣播域。而這些對(duì)講機(jī)就是集線器（HUB），每個(gè)對(duì)講機(jī)都像是集線器上的端口，大家都知道對(duì)講機(jī)在說話時(shí)是不能收聽的，必須松開對(duì)講鍵才能收聽，這種同一時(shí)刻只能收或者發(fā)的工作模式就是半雙工。而且對(duì)講機(jī)同一時(shí)刻只能有一個(gè)人說話才能聽清楚，如果兩個(gè)或者更多的人一起說就會(huì)產(chǎn)生沖突，都沒法聽清楚，所以這就構(gòu)成了一個(gè)沖突域。 廣播域（Broadcast domain） 網(wǎng)絡(luò)中的一組設(shè)備

4、的集合。即同一廣播包能到達(dá)的所有設(shè)備成為一個(gè)廣播域。當(dāng)這些設(shè)備中的一個(gè)發(fā)出一個(gè)廣播時(shí)，所有其他的設(shè)備都能接收到這個(gè)廣播幀。HUB和SWITCH的所有端口都是在一個(gè)廣播域里，路由器上的每個(gè)端口自成一個(gè)廣播域。 有一天樓里的人受不了這種低效率的通信了，所以升級(jí)了設(shè)備，換成每人一個(gè)內(nèi)線電話（交換機(jī)SWITCH，每個(gè)電話都相當(dāng)于交換機(jī)上的一個(gè)端口），每人都有一個(gè)內(nèi)線號(hào)碼（邏輯地址即IP地址）。（這里要額外說一下IP地址和MAC地址轉(zhuǎn)譯的問題，常見的二層交換機(jī)只識(shí)別MAC地址，它內(nèi)置一個(gè)MAC地址表，并不斷維護(hù)和更新它，來確定哪個(gè)端口對(duì)應(yīng)那臺(tái)主機(jī)的MAC地址，而我們所用的通信軟件都是基于IP的，IP地址

5、和MAC地址的轉(zhuǎn)換工作，就由ARP地址解析協(xié)議來完成。）在最開始時(shí)，沒人知道哪個(gè)號(hào)碼對(duì)應(yīng)哪個(gè)人，所以要想打電話給某個(gè)人得先廣播一下：“xxx，你的號(hào)碼是多少？”“我的號(hào)碼是xxxx”。這樣你就有了目標(biāo)的號(hào)碼，所有的內(nèi)線號(hào)碼就是通過這種方式不斷加入電話簿中（交換機(jī)的MAC地址表），下次可以直接撥到他的分機(jī)號(hào)碼上去而不用廣播了。大家都知道電話是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信設(shè)備，不會(huì)影響到其他人，起沖突的只會(huì)限制在本地，一個(gè)電話號(hào)碼的線路相當(dāng)于一個(gè)沖突域，只有再串連分機(jī)時(shí)，分機(jī)和主機(jī)之間才會(huì)有沖突的發(fā)生，這個(gè)沖突不會(huì)影響到外面其他的電話。而電話號(hào)碼就像是交換機(jī)上的端口號(hào)，也就是說交換機(jī)上每個(gè)端口自成一個(gè)沖突域，所以

6、整個(gè)大的沖突域被分割成若干的小沖突域了。而且，電話在接聽的同時(shí)可以說話，這樣的工作模式就是全雙工。這就是交換機(jī)比集線器性能更好的原因之一。這樣的工作模式就是全雙工。這就是交換機(jī)比集線器性能更好的原因之一。 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的沖突域、廣播域。但是，由于不同的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備可能工作在OSI模型的不同層次上。因此，它們劃分沖突域、廣播域的效果也就各不相同。如中繼器工作在物理層，網(wǎng)橋和交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，而網(wǎng)關(guān)工作在OSI模型的上三層。而每一層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備要根據(jù)不同層次的特點(diǎn)完成各自不同的任務(wù)。 下面我們討論常見的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的工作原理以及它們?cè)趧澐譀_突域、廣播

7、域時(shí)各自的特點(diǎn)。 1、傳統(tǒng)以太網(wǎng)操作 傳統(tǒng)共享式以太網(wǎng)的典型代表是總線型以太網(wǎng)。在這種類型的以太網(wǎng)中，通信信道只有一個(gè)，采用介質(zhì)共享（介質(zhì)爭(zhēng)用）的訪問方法（第1章中介紹的CSMA/CD介質(zhì)訪問方法）。每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前首先要偵聽網(wǎng)絡(luò)是否空閑，如果空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)。否則，繼續(xù)偵聽直到網(wǎng)絡(luò)空閑。如果兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)到介質(zhì)空閑并同時(shí)發(fā)送出一幀數(shù)據(jù)，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀的沖突，雙方的數(shù)據(jù)幀均被破壞。這時(shí)，兩個(gè)站點(diǎn)將采用二進(jìn)制指數(shù)退避的方法各自等待一段隨機(jī)的時(shí)間再偵聽、發(fā)送。 在圖1中，主機(jī)A只是想要發(fā)送一個(gè)單播數(shù)據(jù)包給主機(jī)B。但由于傳統(tǒng)共享式以太網(wǎng)的廣播性質(zhì)，接入到總線上的所有主機(jī)都將收到此單播數(shù)據(jù)包。同

8、時(shí)，此時(shí)如果任何第二方，包括主機(jī)B也要發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上都將沖突，導(dǎo)致雙方數(shù)據(jù)發(fā)送失敗。我們稱連接在總線上的所有主機(jī)共同構(gòu)成了一個(gè)沖突域。 當(dāng)主機(jī)A發(fā)送一個(gè)目標(biāo)是所有主機(jī)的廣播類型數(shù)據(jù)包時(shí)，總線上的所有主機(jī)都要接收該廣播數(shù)據(jù)包，并檢查廣播數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，如果需要的話加以進(jìn)一步的處理。我們稱連接在總線上的所有主機(jī)共同構(gòu)成了一個(gè)廣播域。圖1 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 2、中繼器（Repeater） 中繼器（Repeater）作為一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品出現(xiàn)主要有兩個(gè)原因： 第一，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)距離，將衰減信號(hào)經(jīng)過再生。 第二，實(shí)現(xiàn)粗同軸電纜以太網(wǎng)和細(xì)同軸電纜以太網(wǎng)的互連。 通過中繼器雖然可以延長(zhǎng)信號(hào)傳輸?shù)木嚯x、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)段的互連。但

9、并沒有增加網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬。如圖2所示，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2經(jīng)過中繼器連接后構(gòu)成了一個(gè)單個(gè)的沖突域和廣播域。圖2 中繼器連接的網(wǎng)絡(luò) 3、集線器（HUB） 集線器實(shí)際上相當(dāng)于多端口（在本章，我們常用端口一詞代替接口這個(gè)術(shù)語）的中繼器。集線器通常有8個(gè)、16個(gè)或24個(gè)等數(shù)量不等的接口。 集線器同樣可以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信距離，或連接物理結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò)，但主要還是作為一個(gè)主機(jī)站點(diǎn)的匯聚點(diǎn)，將連接在集線器上各個(gè)接口上的主機(jī)聯(lián)系起來使之可以互相通信。 如圖3所示，所有主機(jī)都連接到中心節(jié)點(diǎn)的集線器上構(gòu)成一個(gè)物理上的星型連接。但實(shí)際上，在集線器內(nèi)部，各接口都是通過背板總線連接在一起的，在邏輯上仍構(gòu)成一個(gè)共享的總線。因此，

10、集線器和其所有接口所接的主機(jī)共同構(gòu)成了一個(gè)沖突域和一個(gè)廣播域。圖3 集線器連接的網(wǎng)絡(luò) 4、網(wǎng)橋（Bridge） 網(wǎng)橋（Bridge）又稱為橋接器。和中繼器類似，傳統(tǒng)的網(wǎng)橋只有兩個(gè)端口，用于連接不同的網(wǎng)段。和中繼器不同的是，網(wǎng)橋具有一定的智能性，可以學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)的地址，同時(shí)具有信號(hào)過濾的功能。 如圖4所示，網(wǎng)段1的主機(jī)A發(fā)給主機(jī)B的數(shù)據(jù)包不會(huì)被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段2。因?yàn)椋W(wǎng)橋可以識(shí)別這是網(wǎng)段1內(nèi)部的通信數(shù)據(jù)流。同樣，網(wǎng)段2的主機(jī)X發(fā)給主機(jī)Y的數(shù)據(jù)包也不會(huì)被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段1。可見，網(wǎng)橋可以將一個(gè)沖突域分割為兩個(gè)。其中，每個(gè)沖突域共享自己的總線信道帶寬。圖4 網(wǎng)橋連接的網(wǎng)絡(luò) 但是，如果主機(jī)C發(fā)送了一個(gè)

11、目標(biāo)是所有主機(jī)的廣播類型數(shù)據(jù)包時(shí)，網(wǎng)橋要轉(zhuǎn)發(fā)這樣的數(shù)據(jù)包。網(wǎng)橋兩側(cè)的兩個(gè)網(wǎng)段總線上的所有主機(jī)都要接收該廣播數(shù)據(jù)包。因此，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2仍屬于同一個(gè)廣播域。 5、交換機(jī)（Switch） 交換機(jī)（Switch）也被稱為交換式集線器。它的出現(xiàn)是為了解決連接在集線器上的所有主機(jī)共享可用帶寬的缺陷。 交換機(jī)是通過為需要通信的兩臺(tái)主機(jī)直接建立專用的通信信道來增加可用帶寬的。從這個(gè)角度上來講，交換機(jī)相當(dāng)于多端口網(wǎng)橋。 如圖5所示，交換機(jī)為主機(jī)A和主機(jī)B建立一條專用的信道，也為主機(jī)C和主機(jī)D建立一條專用的信道。只有當(dāng)某個(gè)接口直接連接了一個(gè)集線器，而集線器又連接了多臺(tái)主機(jī)時(shí)，交換機(jī)上的該接口和集線器上所連的所有

12、主機(jī)才可能產(chǎn)生沖突，形成沖突域。換句話說，交換機(jī)上的每個(gè)接口都是自己的一個(gè)沖突域。圖5 交換機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò) 但是，交換機(jī)同樣沒有過濾廣播通信的功能。如果交換機(jī)收到一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包后，它會(huì)向其所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包。因此，交換機(jī)和其所有接口所連接的主機(jī)共同構(gòu)成了一個(gè)廣播域。 我們將使用交換機(jī)作為互連設(shè)備的局域網(wǎng)稱為交換式局域網(wǎng)。 6、路由器（Router） 路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)層的地址-IP地址，有能力過濾第3層的廣播消息。實(shí)際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉(zhuǎn)發(fā)廣播類型的數(shù)據(jù)包。因此，路由器的每個(gè)端口所連接的網(wǎng)絡(luò)都獨(dú)自構(gòu)成一個(gè)廣播域。如圖6所示，如果各網(wǎng)段都是共享式局域網(wǎng)，則每網(wǎng)段自己構(gòu)成一