集线器从物理上扩展以太网 | AI生成和翻译

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问题：请用英语解释为什么关于 Ethernet 扩展设备的题目中，正确答案是 A (Hub)，并详细说明 Physical Layer 扩展与 Data Link Layer 扩展的区别。

回答：

该题目考察的是基于 OSI model layers（设备运行的层级）对 Ethernet 扩展方法的分类。

核心概念：Ethernet 扩展方法

Ethernet 网络主要有两种扩展方式：

1. Physical Layer Extension（第 1 层）
   • 目的：延长物理覆盖范围/线缆距离，或在电气/信号层面连接更多设备。
   • 这些设备不查看 MAC addresses 或帧结构。
   • 它们仅放大/再生电信号，或在电气上连接多个线缆段。
   • 主要使用的设备：
     • Repeater（中继器）：再生并放大信号以延长线缆长度。
     • Hub（集线器）：多端口中继器 —— 在电气上将多个设备连接到一个 Collision Domain 中。它会将收到的每个帧广播到所有其他端口。
2. Data Link Layer Extension（第 2 层）
   • 目的：智能地连接网络段，减少冲突，隔离流量并过滤帧。
   • 这些设备读取 MAC addresses 并根据 Ethernet 帧做出转发决策。
   • 它们创建独立的 Collision Domains（在使用 VLAN 时，有时还会创建独立的 Broadcast Domains）。
   • 主要使用的设备：
     • Bridge（网桥）：连接两个网络段，学习 MAC addresses，并且仅将帧转发到必要的网段。
     • Switch（交换机）：多端口网桥 —— 为每个端口学习 MAC addresses，并且仅将帧转发到目的端口（大大减少了冲突）。

为什么答案是 A. Hub

• 题目指出：“物理层扩展使用的设备主要有中继器（Repeater）和（）” → “The main devices used for physical layer extension are repeaters and ( ).”

• 既然 Repeater 被明确命名为 Physical Layer（第 1 层）设备，那么第二个设备也必须是 Layer 1 设备。
• 在选项中：
  • A. Hub → Physical Layer（多端口中继器）→ 正确
  • B. Bridge → Data Link Layer → 此处填入不正确
  • C. Switch → Data Link Layer → 不正确
  • D. Router → Network Layer（第 3 层）→ 不正确

因此，与 Repeater 一同归类为“Physical Layer Extension”的唯一正确选择是 A. Hub。

快速总结表

Device	OSI Layer	Main Function	Collision Domains	Used for Physical Extension?	Used for Data Link Extension?
Repeater	Layer 1	Signal regeneration & distance extension	1 (same domain)	Yes	No
Hub	Layer 1	Multi-port repeater, broadcasts everything	1 (same domain)	Yes	No
Bridge	Layer 2	MAC-based forwarding between segments	2+	No	Yes
Switch	Layer 2	MAC-based forwarding, one per port	1 per port	No	Yes
Router	Layer 3	IP routing between networks	Separate	No	No

结论：Hub 被归类为 Physical Layer 设备（就像 Repeater 一样），因此它们被用于 Ethernet 网络的 Physical Layer Extension。这就是为什么正确答案是 A。

参考文献：

• 无（基于标准网络知识和 OSI model 原理的解释）

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