广播域与冲突域

TIP

26 王道 p125 页

基本概念

冲突域 (Collision Domain): 在同一个冲突域中的每一个节点都能收到域内所有节点发送的帧，这些节点之间会争用同一个传输信道。如果两个或多个设备在同一时刻发送数据，就会产生信号冲突。核心特征：共享物理介质，一次只有一个设备能成功发送数据。
广播域 (Broadcast Domain): 网络中能接收到任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。广播域的边界通常是路由器，因为路由器默认情况下不转发广播帧。

网络设备与两域隔离总结

设备类型	工作层次	冲突域隔离	广播域隔离	说明
中继器 (Repeater)	物理层	否	否	对电信号进行再生和放大，仅用于延长物理传输距离，不隔离任何域。
集线器 (Hub)	物理层	否	否	本质是多端口中继器，所有端口共享带宽，属于同一个冲突域和广播域。
网桥 (Bridge)	数据链路层	是	否	每个端口是一个独立的冲突域，但所有端口属于同一个广播域。
交换机 (Switch)	数据链路层	是	否 (默认)	每个端口是一个独立的冲突域。默认所有端口属于一个广播域，但可以通过 VLAN 技术划分多个广播域。
路由器 (Router)	网络层	是	是	每个接口是一个独立的广播域，因此也必然是一个独立的冲突域。

详细解析

中继器 (Repeater) 与集线器 (Hub)

两者都工作在物理层。中继器的功能是对接收到的信号进行再生和放大，以延长网络的传输距离。它不识别数据帧的结构，无法区分数据帧和冲突信号。
集线器可以看作一个多端口中继器，其功能是信号的放大和转发。它将从一个端口收到的信号转发到所有其他端口。
由于它们只是简单地复制和转发比特流，因此连接到中继器或集线器的所有设备共享同一条总线，位于同一个冲突域和同一个广播域。当网络规模扩大时，冲突会急剧增加，导致网络效率低下。

网桥 (Bridge) 和交换机 (Switch)

均工作在数据链路层，根据帧的目的 MAC 地址进行转发决策。
它们内部维护一张 MAC 地址表，记录了 MAC 地址与端口的对应关系。
隔离冲突域: 每个端口连接一个设备或一个集线器网段，端口之间的数据交换是独立的。因此，交换机（或网桥）的每个端口都是一个独立的冲突域。这极大地减少了网络冲突，提高了网络效率。
不隔离广播域: 当交换机收到一个广播帧（目的 MAC 地址为 FF-FF-FF-FF-FF-FF）或一个目的 MAC 地址未知的单播帧时，它会向除源端口外的所有端口进行泛洪 (Flooding)。因此，默认情况下，一个交换机连接的所有设备都属于同一个广播域。
VLAN 技术: 现代交换机支持 VLAN (虚拟局域网) 技术，可以将一个物理交换机在逻辑上划分为多个独立的广播域，从而实现广播域的隔离。

路由器 (Router)

工作在网络层，根据数据包的目的 IP 地址进行转发。
隔离广播域: 路由器的主要功能之一是连接不同的网络（即不同的广播域）。它默认不会转发任何数据链路层的广播帧。因此，路由器的每个接口都代表一个独立的广播域。
隔离冲突域: 因为路由器能隔离广播域，它自然也能隔离冲突域。路由器的每个接口都是一个独立的冲突域。

总结要点

冲突域是物理层和数据链路层的概念，与信号争用有关。
广播域是数据链路层的概念，与广播帧的传播范围有关。
交换机分割冲突域，路由器分割广播域 是网络中的一个基本原则。
从集线器 → 交换机 → 路由器的演进，体现了网络从共享到交换、从物理隔离到逻辑隔离的发展，实现了更高效、更安全、更大规模的网络构建。