2.3.1 中继器
中继器的主要功能是整形、放大并转发信号，以消除信号经过一长段电缆后产生的失真和衰减，使信号的波形和强度达到所需的要求，从而扩大网络的传输距离。其原理是信号再生(而非简单放大衰减的信号)。中继器有两个端口，数据从一个端口输入，从另一个端口输出。
中继器连接的两端属于同一局域网中的不同网段(而非不同子网)，因此所连网段仍构成一个局域网。如果中继器发生故障，将影响相邻两个网段的正常工作。
从理论上讲，中继器的使用数量是无限的，网络因而也可无限延长。但事实上这是不可能的，因为网络标准中对信号的传播延迟范围有明确规定，中继器只能在此范围内有效工作，否则会引起网络故障。例如，在采用粗同轴电缆的10Base-5以太网规范中，互相串联的中继器数量不能超过4个，而且由4个中继器串联的5段电缆中，仅有3段可挂接主机，其余2段只能用作扩展通信范围的链路段，不能挂接主机。这就是所谓的“5-4-3规则”。
2.3.2 集线器
集线器(Hub)实质上是一个多端口的中继器。当集线器工作时，一个端口接收到数据信号后，由于信号在传输过程中已有衰减，集线器便对该信号进行整形和放大，将其再生为接近原始发送时的信号，紧接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作状态的端口。若两个或多个端口所连节点同时发送信号，则会发生冲突，导致所有相关帧传输失败。由此可见，集线器在网络中只起信号放大和转发作用，目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，即信息广播至所有端口，是标准的共享式设备。
NOTE中继器和集线器不具备缓存能力，当其连接两个不同链路层协议的网段时可能会出问题。若两个网段的速率分别为10Mb/s和10/100Mb/s，采用集线器连接后，则整个网络只能以速率10Mb/s工作。
使用集线器组网灵活，它将所有节点的通信集中在以其为中心的节点上，由集线器组成的网络在物理上是星形网络，但逻辑上仍是总线形网络。集线器的每个端口连接的是同一网络的不同网段。此外，集线器只能工作在半双工模式，网络的吞吐率因而受到限制。
NOTE集线器不能分割冲突域，其所有端口都属于同一个冲突域。集线器在一个时钟周期内只能传输一组信息。当一台集线器连接的主机数量较多且多台主机频繁同时通信时，将导致大量冲突，使得集线器的工作效率很差。例如，一个带宽为10Mb/s的集线器上连接了8台计算机，当它们同时工作时，每台计算机平均可用的带宽仅为10/8Mb/s=1.25Mb/s。
2.4 本章小结及疑难点
1. 传输介质属于物理层吗？它与物理层有何区别？
传输介质不属于物理层。尽管与物理层紧密相关，但从网络体系结构看，它位于物理层之下，常被非正式称为“第0层”。区别在于：传输介质只承载电信号或光信号，无法区分信号所代表的比特值——即无法判断某一电平对应的是1还是0；物理层通过定义电气、机械、功能和过程特性(如电压、时序、接口规范等)，将原始信号解释为有意义的比特流，供上层使用。图2.10直观展示了这一关系：传输介质是信号的“通道”，物理层是赋予其语义的“规则制定者”。
2. 什么是基带传输、频带传输和宽带传输？它们有什么区别？
基带传输：直接发送原始的数字信号(如高、低电平)，不经过调制。它占用整个信道带宽，通常用于短距离通信，比如局域网或计算机内部连接。常用的编码方法包括不归零编码和曼彻斯特编码。不归零编码的做法是用高电平表示1、低电平表示0。例如，要传输“1010”，若高电平代表1、低电平代表0，则线路上依次传送(高、低、高、低)这一电平序列。
频带传输：当需要远距离或无线传输时，必须把数字信号“搭载”到一个高频载波上，这个过程叫调制，转换后的信号更适合在模拟信道(如电话线)上传输，称为频带传输。它不仅让数字信号能在传统电话系统中传输，还支持多路复用，提高信道利用率。例如，仍然传输“1010”，经过调制后，一个码元可能代表4位二进制数据；若码元A对应“1010”，则在模拟信道上只需发送码元A，就相当于完成了该数据的传输。电话线上网、Wi-Fi等都属于频带传输。
宽带传输：在传统通信语境中，宽带传输指利用频分复用等技术，将一条物理线路划分为多个频带信道，每个信道可独立进行频带传输，互不干扰。这样，多个信号可以并行传送，显著提升链路容量。例如，有线电视网络能一边上网、一边看电视，正是利用了宽带传输技术。
3. 奈氏准则和香农定理的主要区别是什么？它们对数据通信的意义是什么？
奈氏准则与香农定理从不同角度揭示了信道传输能力的极限。
奈氏准则仅考虑信道带宽限制，指出在给定带宽下，码元传输速率存在上限(与噪声无关)，超过该上限将因码间串扰而无法正确识别信号；但它不限制每个码元所携带的比特数，因此可通过高阶调制(如一个码元表示多位)提升信息传输速率。香农定理则适用于有噪声的实际信道，指出对于确定的带宽和信噪比，信息传输速率存在一个不可逾越的理论上限，无论采用何种技术都无法突破。这意味着，要提高通信速率，只能通过增加带宽或改善信噪比，但二者在现实中均有物理限制。它们共同构成了数据通信系统设计的理论基础。
4. 信噪比明明是 S/N，为什么还要用 表示？
信噪比可以用两种方式表示：
线性比值(无单位)：如信号功率为100，噪声功率为1，则信噪比S/N=100。分贝形式(单位 dB)：此时信噪比为 。
两者在数学上等价，但分贝形式更实用。因为在通信中，信号与噪声的功率差异往往极大，例如信号可能是噪声的10亿倍。若用线性值表示，则1后面有9个0，不仅冗长，还容易数错；而用分贝表示仅为90dB，简洁且不易出错。因此，分贝能高效、清晰地表达极大或极小的比值。