集线器和交换机

从贴近物理层的角度来看，设备之间的相互连接需要通过某种介质实现，而这种介质要么是共享型介质，要么是两台设备专用的点对点连接。总体来说，广域网(Wide Area Network,WAN)环境中多采用点对点连接，而一部分LAN环境中，尤其是无线局域网环境中，使用的则是共享型介质。

在集线器(Hub)被交换机取代之前，由于集线器本身并不具有按照目的地址对数据执行转发的功能，只会将接收到的数据从自己的所有接口转发出去，这就让集线器在功能上等同于一个连接了大量以太网线缆的多向接头，这时的以太网通信环境也属于共享型介质。对于所有通过同一个共享型介质连接的设备来说，只要有超过一台数量的设备同时发送数据，这些被发送的数据就会在共享介质上叠加，导致接收方难以识别其中任何一台设备发送的数据。这种因数据在共享介质上叠加导致接收方无法识别原数据的情形称为冲突(Collision)，而通过同一个共享型介质连接的设备则称为处于同一个冲突域(Collision Domain)中。
鉴于处于一个冲突域中的设备中，只能同一时间有一台发送数据，共享型网络的通信效率不高。后来，集线器逐渐被交换机淘汰。与集线器不同，交换机可以根据数据帧头部信息查看数据的目的设备，并由此判断应该将数据从自己的哪个接口转发出去，交换机不同端口连接的设备并不会因同时发送数据而导致冲突，因此，以太网环境也就变成了大量终端与交换机之间分别建立点对点连接的网络。换言之，因为交换机可以通过端口隔离冲突域，所以由交换机连接的以太网也就不再属于需要竞争链路资源的共享型介质了，这类用交换机连接的以太网称为交换型以太网。这也是为什么“随着设备集线器全面由交换机取代，星形连接解决了总线型连接的资源竞争问题”。
由前面的叙述可知，点对点连接采用的模式是连接的双方独占通信信道，并没有第三方参与，因而其中涉及的转发问题相当简单。而采用共享介质传输数据的环境则不然，这类协议需要解决的问题至少比采用独占信道通信的协议多出了以下两点。
① 如何找到接收方。② 如何避免冲突。
在数据链路层环境中，设备用来定义发送方和接收方的地址并不是逻辑层面的IP地址，而是硬件地址。如何在发送和接收数据时避免冲突，显然也属于硬件层面的标准。因此，相比于点对点连接，诸如WLAN这类共享型介质环境要求数据链路层协议提供更多硬件层面的标准。尽管相比于TCP/IP模型，OSI参考模型已经细化了对底层的定义，将TCP/IP模型中网络接入层的服务分散到数据链路层和物理层。但是，在面对共享型介质这类同时需要对硬件和软件标准进行定义的环境时，OSI参考模型为数据链路层定义的服务仍然显得不够“立体”。如果数据链路层的服务可以细化为从上到下及从软件到硬件这两个层级，并分别制订本地环境中传输数据的软件服务和硬件服务，那么对于落实这一层的协议，实现不同硬件环境之间的互联将起到十分重要的作用。于是，共享型数据链路环境催生了IEEE对数据链路层层级的细分。

在传统的共享型以太网中，所有终端设备处于同一个冲突域中，通过CSMAC技术检测和规避冲突，这种做法限制了以太网规模的增长。于是，能够隔离冲突域的交换机逐渐取代集线器成为星形拓扑中的中心设备。交换机只会将数据帧转发给目的设备所在的接口，其余接口均不会转发该数据帧，因此每台终端设备与交换机之间也就形成了一个独立的冲突域。不仅如此，全双工模式在这种环境中的普遍使用也让设备可以实现“边收边发”。由于在这种环境中，通信各方借助的已经不再是共享媒介而是两两通过独占媒介进行通信，因此冲突不复存在。这种用交换机隔离冲突域，构成的新型以太网称为交换型以太网。