一、中继器（Repeater）

1. 定义与功能

• 定位：OSI模型的物理层设备。

• 核心功能：放大和再生信号，解决信号在传输过程中的衰减问题。

  • 信号在传输介质（如双绞线、光纤）中会因距离增加而衰减，中继器通过物理层信号增强延长传输距离。

• 特点：

  • 无智能处理：仅处理电信号，不解析数据帧内容。

  • 双向传输：通常有两个端口，连接两个网段，双向转发信号。

2. 工作原理

• 输入信号：接收来自一个网段的物理层信号（如电压变化）。

• 信号处理：对信号进行放大、整形（消除噪声干扰）。

• 输出信号：将再生后的信号发送到另一个网段。

3. 应用场景

• 延长网络传输距离：例如，将双绞线的最大传输距离从100米扩展到200米。

• 跨物理介质连接：连接不同传输介质（如光纤与同轴电缆），但需保持信号格式兼容。

4. 局限性

• 冲突域扩大：中继器不隔离冲突域，所有连接的网段属于同一冲突域（需依赖CSMA/CD协议）。

• 带宽共享：所有连接设备共享带宽，无法提高网络总带宽。

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二、集线器（Hub）

1. 定义与功能

• 定位：OSI模型的物理层设备，本质是多端口中继器。

• 核心功能：连接多个设备，构建共享式局域网（所有端口处于同一冲突域和广播域）。

  • 信号广播：将接收到的信号广播到所有端口（无论目标地址）。

  • 无寻址能力：不识别MAC地址或IP地址，仅处理物理层信号。

2. 工作原理

• 接收信号：某端口收到信号后，集线器将信号广播到所有其他端口。

• 冲突检测：所有设备共享信道，需依赖CSMA/CD协议避免冲突。

  • 若多台设备同时发送数据，可能发生冲突，导致网络效率下降。

3. 应用场景

• 小型局域网：早期用于连接少量设备（如家庭或办公室网络）。

• 低成本组网：因价格低廉，曾广泛用于低带宽需求场景。

4. 局限性

• 性能瓶颈：所有端口共享带宽（如100Mbps集线器连接4台设备，每台设备平均带宽25Mbps）。

• 广播风暴：广播机制导致网络流量浪费，规模扩大时易引发广播风暴。

• 冲突频繁：设备数量增加时，冲突概率指数级上升，网络效率急剧下降。

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三、中继器 vs 集线器（核心对比）

特性	中继器（Repeater）	集线器（Hub）
端口数量	通常为2个端口	多端口（如4/8/16口）
功能范围	信号放大与再生	多端口信号广播
冲突域	不隔离冲突域	不隔离冲突域（同一冲突域）
应用场景	延长单一链路传输距离	构建小型共享式局域网
带宽管理	无带宽分配能力	所有端口共享带宽

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四、考研核心考点

1. OSI模型归属

• 必考：中继器和集线器均属于物理层设备，与交换机（数据链路层）、**路由器（网络层）**严格区分。

2. 冲突域与广播域

• 关键结论：

  • 中继器和集线器扩大冲突域，但不隔离冲突域。

  • 所有设备通过中继器或集线器连接时，处于同一广播域。

3. 与交换机的区别

• 核心差异：

  • 交换机基于MAC地址转发数据帧，隔离冲突域，每个端口为独立冲突域。

  • 集线器广播数据，所有端口共享冲突域，效率低下。

4. 淘汰原因

• 集线器：因共享带宽和冲突问题，被交换机取代。

• 中继器：在光纤和高速网络普及后，逐渐被光放大器（如EDFA）或更智能设备替代。

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五、典型考研真题示例

题目

以下设备中，工作在物理层的是（ ）。
A. 交换机
B. 路由器
C. 集线器
D. 网桥

答案与解析

• 答案：C

• 解析：

  • 交换机（数据链路层）、路由器（网络层）、网桥（数据链路层）均工作在高层，只有集线器（物理层）符合条件。

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六、总结

• 中继器：物理层信号放大器，用于延长传输距离，不隔离冲突域。

• 集线器：多端口中继器，构建共享式局域网，效率低，已被交换机淘汰。

• 考点核心：二者均属物理层，需对比交换机、路由器理解其在OSI模型中的位置及功能局限性。

理解这些概念时，可结合“信号放大”与“广播传输”的核心特点，并联系实际网络演进（如从Hub到Switch的升级）加深记忆。