一、中继器：
中继器是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的网络互联设备，操作在OSI的物理层，中继器对在线路上的信号具有放大再生的功能，用于扩展局域网网段的长度(仅用于连接相同的局域网网段)。
由于传输线路噪声的影响，承载信息的数字信号或模拟信号只能传输有限的距离，中继器的功能是对接收信号进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。它连接同一个网络的两个或多个网段。如以太网常常利用中继器扩展总线的电缆长度，标准细缆以太网的每段长度最大185米，最多可有5段，因此增加中继器后，最大网络电缆长度则可提高到925米。一般来说，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网。
二、集线器：
集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生×××放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（一种检测协议）介质访问控制机制。
这种广播发送数据方式有三方面不足：
（1）用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包。
（2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上其共享带宽方式（如果两个设备共享10M的集线器，那么每个设备就只有5M的带宽），就更加可能造成网络塞车现象，更加降低了网络执行效率。
（3）非双工传输，网络通信效率低。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而不能像交换机那样进行双向双工传输，网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。
三、网卡
网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
网卡上面装有处理器和存储器（包括RAM和ROM）。网卡和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的。而网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。因此，网卡的一个重要功能就是要进行串行/并行转换。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。
在安装网卡时必须将管理网卡的设备驱动程序安装在计算机的操作系统中。这个驱动程序以后就会告诉网卡，应当从存储器的什么位置上将局域网传送过来的数据块存储下来。网卡还要能够实现以太网协议。
1、主要功能：
（1）数据的封装与解封
发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层
（2）链路管理
主要是CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ，带冲突检测的载波监听多路访问）协议的实现
（3）编码与译码
网卡采用编码和译码为曼彻斯特编码与译码。
2、网卡总线分类：
目前主要有ISA、PCI、PCI-X、PCMCIA、USB
（1）ISA总线接口
这是早期网卡使用的一种总线接口，目前在市面上基本上看不到有ISA总线类型的网卡。ISA网卡采用程序请求I/O方式与CPU进行通信，这种方式的网络传输速率低，CPU资源占用大。这类网卡已不能满足现在不断增长的网络应用需求。建议选购时不必考虑此类网卡。
（2）PCI总线接口
PCI总线的英文全称为Peripheral Component Interconnect。即外部设备互联总线，是于1993年推出的PC局部总线标准。PCI总线的主要特点是传输速度高，目前可实现66M的工作频率，在64位总线宽度下可达到突发（Burst）传输速率533MB/s。可以满足大吞吐量的外设的需求。采用 这种总线类型的网卡在当前的台式机上相当普遍，也是目前最主流的一种网卡接口类型。因为它的I/O速度远比ISA总线型的网卡快（ISA最高仅为33MB/s，而目前的PCI 2.2标准32位的PCI接口数据传输速度最高可达133MB/s），所以在这种总线技术出现后很快就替代了原来老式的ISA总线。它通过网卡所带的两个指示灯颜色初步判断网卡的工作状态。目前能在市面上买到的网卡基本上是这种总线类型的网卡，一般的PC机和服务器中也提供了好几个PCI总线插槽，基本上可以满足常见PCI适配器（包括显示卡、声卡等，不同的产品利用金手指的数量是不同的）安装。
（3）PCI-X总线接口
这是目前服务器网卡经常采用的总线接口，它与原来的PCI相比在I/O速度方面提高了一倍，比PCI接口具有更快的数据传输速度（2.0版本最高可达到266MB/s的传输速率）。PCI-X总线接口的网卡一般32位总线宽度，也有的是用64位数据宽度的。
（4）PCMCIA总线接口
PCMCIA(Personal Computer Memory Card International AssociationPC机内存卡国际联合会的缩写)，采用这种总线类型的网卡是笔记本电脑专用的，它受笔记本电脑的空间限制，体积远不可能像PCI接口网卡那么大。随着笔记本电脑的日益普及，这种总线类型的网卡目前在市面上较为常见。PCMCIA总线分为两类，一类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。
CardBus是一种用于笔记本计算机的新的高性能PC卡总线接口标准，就像广泛地应用在台式计算机中的PCI总线一样。该总线标准与原来的PC卡标准相比，具有以下的优势：第一，32位数据传输和33MHz操作。CardBus快速以太网PC卡的最大吞吐量接近90 Mbps，而16位快速以太网PC卡仅能达到20-30 Mbps。第二，总线自主。使PC卡可以独立于主CPU，与计算机内存间直接交换数据，这样CPU就可以处理其它的任务。第三，3.3V供电，低功耗。提高了电池的寿命，降低了计算机内部的热扩散，增强了系统的可靠性。第四，后向兼容16位的PC卡。老式以太网和Modem设备的PC卡仍然可以插在CardBus插槽上使用。
（5）USB总线接口
作为一种新型的总线技术，USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）已经被广泛应用于鼠标、键盘、打印机、扫描仪、Modem、音箱等各种设备。USB总线的网卡一般是外置式的，具有不占用计算机扩展槽和热插拔的优点，因而安装更为方便。这类网卡主要是为了满足没有内置网卡的笔记本电脑用户。USB总线分为USB2.0和USB1.1标准。USB1.1标准的传输速率的理论值是12Mbps，而USB2.0标准的传输速率可以高达480Mbps。
3、网卡传输介质分类：
除了可以按网卡的总线接口类型划分外，我们还可以按网卡的网络接口类型来划分。网卡最终是要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其它计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。
（1）RJ-45接口网卡
这是最为常见的一种网卡，也是应用最广的一种接口类型网卡，这主要得益于双绞线以太网应用的普及。因为这种RJ-45接口类型的网卡就是应用于以双绞线为传输介质的以太网中，它的接口类似于常见的电话接口RJ-11，但RJ-45是8芯线，而电话线的接口是4芯的，通常只接2芯线（ISDN的电话线接4芯线）。在网卡上还自带两个状态批示灯，通过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作状态。
（2）BNC接口网卡
这种接口网卡对应用于用细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中，目前这种接口类型的网卡较少见，主要因为用细同轴电缆作为传输介质的网络就比较少。
（3）AUI接口网卡
这种接口类型的网卡对应用于以粗同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中，这种接口类型的网卡目前更是很少见，因为用粗同轴电缆作为传输介质的网络更是少上加少。
（4）FDDI接口网卡
这种接口的网卡是适应于FDDI网络中，这种网络具有100Mbps的带宽，但它所使用的传输介质是光纤，所以这种FDDI接口网卡的接口也是光模接口的。随着快速以太网的出现，它的速度优越性已不复存在，但它须采用昂贵的光纤作为传输介质的缺点并没有改变，所以目前也非常少见。
（5）ATM接口网卡
这种接口类型的网卡是应用于ATM光纤（或双绞线）网络中。它能提供物理的传输速度达155Mbps。
四、网桥
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网桥（Bridge）是早期的两端口二层网络设备，用来连接不同网段的计算机网络设备（如图5-34所示），同时它又可隔离冲突域，因为它的两个端口不是共享一条背板总线（分别有一条独立的交换信道），比当时的集线器（Hub）性能更好（集线器上各端口都是共享同一条背板总线的）。后来，网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机（Switch）所取代。
1.理解“网桥”的含义
也有人把“网桥”比喻成一个聪明的中继器（Repeater）。因为中继器只是对所接收的信号进行放大，然后直接发送到另一个端口连接的电缆上，主要用于扩展网络的物理连接范；而网桥除了可以扩展网络的物理连接范围外，还可以对MAC地址进行分区，隔离不同物理网段之间的碰撞（也就是隔离“冲突域”）。集线器和中继器都是物理层设备，而网桥属于二层设备。
我们经常听到这样的说法，那就是“网桥”是一种可连接不同网段的二层网络设备（二层交换机也一样），一个端口可以连接一个网段。所以很多人不总在纳闷，网桥怎么能连接不同网段呢？其实这是因为大家对这里所说的“网段”并不理解。其实这里“网段”更准确地讲应该是叫“物理网段”，是指IP地址属于同一网络地址段（也就是IP地址中的网络ID一样），位于不同地理位置的不同LAN分段，是基于物理意义上的地理区域进行划分的。我们常说的网段是指IP地址属于不同网络地址段的网络或子网，是一个三层概念，其实这应该叫做逻辑网段，是基于逻辑意义上的网络地址进行划分的。
无论是网桥，还是二层交换机，虽然每个端口可以连接一个网段，但是它们所连接的主机都在同一网络，或者同一子网中。如连接的主机位于不同办公室或者不同办公楼中，则可采用同一网络地址的两个或多个小LAN，以组成一个可以统一管理的大LAN。但要注意的是，因为网桥只有两个端口，所以所连接的两个物理网段的主机通常就是由当时的集线器进行集中连接的（网桥端口通常不是直接连接主机的）。软件中通常所说的桥接（如VMware中的桥接工作模式）也就是网桥的作用，它连接的也是同一网络或子网中的两个网段。
2.网桥工作原理解析
前面说到了网桥具有两种主要特性：一是可基于物理网段的MAC地址进行学习，二是可以隔离冲突域。下面通过一个示例来进行解析。
假设图5-34中所示的物理网段1和物理网段2中的主机都是通过集线器集中连接的，则这样这两个物理网段各自形成一个冲突域，因为集线器是采用共享介质传输的，而网桥的背板信道不是共享的（每个端口的数据收发都有一条单独的信道），所以一个集线器就是一个冲突域。网桥的数据转发原理如图5-35所示。下面是具体的解析。
说明 MAC地址表也就是通常所说的CAM（ContentAddressableMemory，内容可寻址存储器）表，保存的是对应MAC地址主机与所连接的交换机端口的映射。这个映射表项可以由管理员手动绑定创建，也可以由交换机自动学习得到。在交换机上可以通过一些命令（如Cisco交换机是使用showmac-address-table命令）查看。下面是一个在交换机上查看MAC地址和端口映射表的示例，其中列出了交换机中为CPU分配的静态（static）MAC地址和通过学习功能自动学习得到的动态（dynamic）MAC地址，其中的Ports列显示的是对应MAC地址主机所连接的端口，VLAN列则为对应主机连接端口所属的VLAN。
switch#show mac-address-table
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
All 0100.0ccc.cccc STATIC CPU
All 0100.0ccc.cccd STATIC CPU
All ffff.ffff.ffff STATIC CPU
1 0000.0c07.accb DYNAMIC Gi0/1
1 0002.8501.de00 DYNAMIC Gi0/1
1 0015.f915.8e80 DYNAMIC Gi0/1
1 0016.7694.c009 DYNAMIC Gi0/1
1 0020.ed14.399c DYNAMIC Gi0/1
1 0030.b637.8e10 DYNAMIC Gi0/1
1 0050.ba10.404a DYNAMIC Gi0/1
100 0007.847b.c40a DYNAMIC Gi0/1
100 00d0.d3a4.7cec DYNAMIC Gi0/1
110 0006.28bb.71c0 DYNAMIC Gi0/1
110 00d0.d3a4.7cec DYNAMIC Gi0/1
120 0000.b497.8250 DYNAMIC Fa0/20
120 0002.b3d8.68e7 DYNAMIC Fa0/20
120 0002.b3d8.6928 DYNAMIC Fa0/20
120 0003.a03a.03fc DYNAMIC Fa0/19现假设图5-34所示网络中的一台PC要向另一台PC发送数据。因为集线器也是物理层设备，不能识别帧中的MAC地址，所以无论是哪台主机要发送数据，在集线器上都是以广播方式进行的，连接该集线器上的所有节点都会收到这个广播帧，包括网桥连接到该集线器的端口。
1）当网桥收到集线器的广播帧后，网桥会把帧中的源MAC地址和目的MAC地址与网桥缓存中保存的MAC地址表进行比较。
2）最初，网桥的缓存中是没有任何MAC地址的，所以一开始它也不知道哪台主机在哪个物理网段上，收到的所有帧都直接以泛洪方式（也是复制原数据帧）转发到另一个端口上，同时会把数据帧中的源MAC地址所对应的物理网段记录下来（其实就是与对应的网桥端口对应起来）。
3）在数据帧被某个PC机接收后，也会把对应目的MAC地址所对应的物理网段记录在缓存中的MAC表中。这样，经过多次这样的记录，就可以在MAC地址表中把整个网络中各主机MAC地址与对应的物理网段全部记录下来。因为网桥的端口通常是连接集线器的，所以一个网桥端口会与多个主机MAC地址进行映射。
4）当网桥收到的数据帧中源MAC地址和目的MAC地址都在网桥MAC地址表中可以找到时，网桥会比较这两个MAC地址是否属于同一个物理网段。如果是同一物理网段，则网桥不会把该帧转发到下一个端口，直接丢弃，起到冲突域隔离作用。相反，如果两个MAC地址不在同一物理网段，则网桥会把从一个物理网段发来的帧转发到连接另一个物理网段上，然后再通过所连接的集线器进行复制方式的广播。
1、网桥分类：
（1）透明网桥(transparent bridge)或生成树网桥(spanning tree bridge)
透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。这需要通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定。该表可列出每个可能的目的地，以及它属于哪一条输出线路(LAN)。在插入网桥之初，所有的散列表均为空。由于网桥不知道任何目的地的位置，因而采用扩散算法(floodingalgorithm)：把每个到来的、目的地不明的帧输出到连在此网桥的所有LAN中（除了发送该帧的LAN）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。
当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。
透明网桥的优点是易于安装，只需插进电缆即大功告成。但是从另一方面来说，这种网桥并没有最佳地利用带宽，因为它们仅仅用到了拓扑结构的一个子集(生成树)。
（2）源路由选择网桥
而令牌环的支持者则偏爱一种称为源路由选择(source routing)的网桥。
源路由选择网桥只关心那些目的地址高位为1的帧，当见到这样的帧时，它扫描帧头中的路由，寻找发来此帧的那个LAN的编号。如果发来此帧的那个LAN编号后跟的是本网桥的编号，则将此帧转发到路由表中自己后面的那个LAN。如果该LAN编号后跟的不是本网桥，则不转发此帧。
五、交换机
1、概念：
交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。
交换机根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和局域网交换机。广域的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。
工作在数据链路层，交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。
使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的物理网段（注：非IP网段），连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。
从广义上来看，网络交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。