未连接工作站 
图1.23 网络中有未连接的工作站时，MAU的操作情况
MAU可以连接在一起，组成菊花链形状的网络，以扩展网络上提供的端口的数目和距离。通常，MAU用ring-in和ring-out端口来与其他MAU相连。
常见的第一层设备的问题
在第一层，可能发生很多问题，包括：
n 衰减 衰减是指信号强度减弱，通常发生在有信号通过电线传输的时候。在网络世界中，转发器负责在继续传递信号前，清除并重新生成信号。
n 交互干扰 交互干扰是来自相邻的电缆或者回路的信号造成的干扰。例如，缠在一起的线中的信号可能互相干扰。交互干扰通常可以用电缆上附加的屏蔽来避免。
n 阻抗 阻抗是阻止交流电通过的一种阻力。正确的网络操作要依赖于一个特征性的恒定阻抗。这个阻抗值突然发生变化时，会导致信号传输出现问题。使用具有相同特征阻抗值的电缆和连接器，就可以避免阻抗问题的发生。
n 干扰 干扰可以是无线电频率干扰（RFI）或者电磁干扰（EMI）。干扰可能是由电缆附近的电子器件引起的，比如电力线、变压器，甚至是简单的电子部件。
n 坏的电缆 断了的电缆可能会导致网络上产生很严重的问题。
n 电力 很显然，网络设备如果没有电力供应，一定会出问题。
1.3.4 交换机、桥接器和网卡
为了改善网络性能，LAN通常会被划分开来，用桥接器或者交换机来分别处理。桥接器和交换机都是智能化设备，可以把网络分成几个冲突域。
交换机、桥接器和桥接
桥接器在OSI模型的数据链接层工作，并且根据帧的来源和目的地址来向前推进帧。桥接器只与网络设备的第二层地址有关，而与地址之间的实际路径无关。因为桥接器的存在和操作对网络主机来说都是不可见的，所以它们经常被称为透明桥接器。
桥接器可以通过监听所有的流量来确定是否存在终端工作站。通过监听网络上所有的流量，桥接器还可以建立与桥接器相连的终端工作站数据库。桥接器可以建立地图，表示每个工作站的MAC地址，以及它连接的桥接端口。当连接收到一个帧时，它会检查帧的目的地址，并且与它的数据库相比较。如果目的地址与发送帧的端口相同，桥接器就不会继续传送帧。如果目的地址是另一个端口，它会只向目的端口发送帧。如果目的地址不在桥接器的数据库内，它会向所有端口发送帧，来源端口除外。
桥接器的操作可以分成以下三种任务：
1．了解 一个桥接器会被动地了解每个区段（端口）上所有工作站的 MAC地址，并建立数据库。
2．向前推进 一个桥接器会向合适的端口发送帧，或者如果对于特定的MAC地址没有合适的端口的话，桥接器会向所有端口发送帧（来源端口除外）。
3．过滤 如果一个区段（端口）上有多个MAC地址，桥接器会把这个区段上设备之间所有的帧都显示出来。
交换机与桥接器的区别
尽管桥接器和交换机在很多方面都类似，但是它们之间仍然存在着细微的差别。交换机的速度通常比桥接器更快，因为转换是由硬件完成的，而桥接器是基于软件运行的。交换机还提供比桥接器更高的端口密度。此外，尽管桥接器经常使用存储转发技术，但有的交换机可以支持切入直通（cut-through）的转换方式，这种方式使交换机可以减少网络的延迟。
在使用存储转发技术时，交换机必须在开始转换过程之前接收到完整的帧。在收到完整的帧后，交换机会检查帧，看是否有错误。如果发现了错误，帧就会被取消。正因为交换机可以取消有错误的帧，所以存储转发技术可以防止这些错误的帧被用在目的区段的带宽中。如果第二层帧的错误在你的网络中很普遍，存储转发技术是一个不错的工具。但是，因为交换机必须在开始向前推进时收到完整的帧，所以转换过程中需要进行等待。等待的时间要由帧的大小决定。例如，在10Mbps以太网中，接收最小的帧（64个字节）需要51.2微秒，接收最大的帧（1518个字节）需要1.2毫秒。100Mbps网络的等待时间是上述数字的十分之一，超高速以太网的等待时间是上述数字的一百分之一。
切入直通转换使交换机一收到目的地址，立刻把帧向前推进。这就减少了接收目的地址这6个字节所需要的等待时间。在10Mbps以太网中，这需要4.8微秒的等待时间。但是，切入直通转换不能在向前推进之前检查帧是否有错误。因此，错误的帧会通过交换机，从而浪费目的区段上的带宽。
冲突域
冲突域被定义为一种单独的CSMA/CD网络，在冲突域中，如果两个工作站同时传输数据就会产生冲突。桥接器或者交换机上的每个端口都定义了一个冲突域。
生成树协议与生成树算法
生成树协议（STP）是按照IEEE 802.1D标准生成的。它最早是用来维持桥接网络中的无循环拓扑结构。如果拓扑结构很复杂而且冗长，可能就会有两个LAN之间有不止一个桥接器的情况，在这样的地方，帧可能会在桥接器LAN之间的两个平行的桥接器之间循环。这会导致一种情况，就是广播数据包在一个循环中不断传送。当网络中存在物理循环时，STP会锁定桥接器端口，从而解决这个问题。这种方法可以在不会产生循环的情况下，在LAN的任何位置放一个新的桥接器。
STP要分三步来实现无循环拓扑结构：
1．选择根桥
2．选择根端口
3．选择指定端口
BPDUs和根桥
桥接器和交换机通过交换桥协议数据单元（BPDU）帧来建立生成树。图1.24说明了BPDU的帧格式。它包含以下几个域：
n 协议识别符 有2个字节的域，可以识别协议的类型。这个域通常含有0。
n 版本 有一个字节的域，说明协议的版本。这个域通常含有0。
n 消息类型 有一个字节的域，说明消息的类型。这个域通常含0。
n 标记 有一个字节的域，但是只使用前2位。拓扑变化（TC）位说明拓扑结构的变化。拓扑变化回应（TCA）位说明设定TC位后发送消息的回应。
n 根ID 有8个字节的域，说明生成树根部的桥接器ID。
n 根路径成本 有4个字节的域，说明从桥接器向根桥发送BPDU的路径成本。
n 桥接器ID 有8个字节的域，说明发送BPDU的桥接器的ID。
n 端口ID 有2个字节的域，确定发送BPDU的端口。
n 消息年龄 有2个字节的域，说明从根产生BPDU用的时间。
n 最大年龄 有2个字节的域，说明BPDU什么时候应该被删除。
n 问候时间（Hello time） 有2个字节的域，说明配置BPDU之间的时间周期。
n 推进延迟 有2个字节的域，说明在拓扑变化后，桥接器转为一种新状态之前的时间。
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