【局域网与以太网基础】
局域网（LAN）是一种在有限地理范围内，如办公室或建筑物内，提供高速数据传输的网络。它的特点包括高数据传输速率、低延迟以及有限的覆盖范围。以太网是目前最广泛使用的局域网技术，其数据链路层遵循IEEE 802.3标准，采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议。CSMA/CD允许节点在检测到信道空闲时发送数据，但若发生冲突，它们会停止发送并随机等待一段时间后再试。
【CSMA/CD机制】
CSMA/CD的主要作用是在共享介质上防止多个节点同时发送数据导致的冲突。当两个节点同时尝试发送数据时，会发生冲突。冲突检测是为了确保节点能识别到这种状况并采取措施避免数据丢失。一旦检测到冲突，节点会进入争用期，这是一个计算退避时间的阶段，采用指数退避算法，通过随机等待时间来减少再次冲突的概率。
【集线器与MAC地址】
集线器是物理层设备，用于局域网的物理扩展。它们接收并广播信号至所有连接的端口，不执行数据链路层协议，因此无法分割冲突域。每个网络设备都有一个独特的物理地址，即MAC地址，用于在局域网内标识设备。以太网（V2）的MAC层负责帧的封装和解封装，包含源和目标MAC地址，以便在网络中正确传输数据。
【局域网扩展与互连】
局域网扩展主要涉及物理层的连接，例如使用集线器或光纤来扩大覆盖范围。然而，这样的扩展会增加冲突域的大小，可能导致性能下降。而局域网的互连则发生在数据链路层，通过网桥或交换机实现，可以分割冲突域，提高网络效率，并允许不同速率或介质的局域网间通信。
【网桥与透明网桥】
网桥是数据链路层的设备，它通过学习和维护一个转发表来决定如何转发帧。透明网桥是自动学习和更新转发表的，无需任何配置，使得数据能在不同网段间透明地流动。网桥的主要优势在于它可以减少冲突域，提高网络性能，并且能够连接速率或介质不同的局域网段。
【以太网交换机与虚拟局域网（VLAN）】
以太网交换机比网桥更先进，每个端口都可以视为一个单独的冲突域，极大地提高了网络性能。交换机能够根据MAC地址进行转发，提供更高的并发通信能力。虚拟局域网（VLAN）是交换机的一项功能，它可以在单一物理交换机上创建多个逻辑上的独立网络，每个VLAN像一个独立的局域网一样工作，增强了网络管理和安全性。
【快速以太网】
快速以太网（100Mbps）是对传统10Mbps以太网的升级，显著提升了局域网的数据传输速率。这通过改进的编码技术和更高效的数据传输方式实现，如全双工通信，消除了CSMA/CD的限制，进一步提高了网络性能。
局域网扩展和互连涉及到从物理层到数据链路层的不同策略，以满足不同需求，如扩大覆盖范围、提高带宽利用率和增强网络管理。这些概念和技术是构建和优化现代局域网基础设施的关键组成部分。
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