中继器是物理层设备：它不认识帧，只把进来的波形整形放大再发出去。 所以它能延长距离，但冲突域跟着一起变长——这是它的根本代价。
第一章讲完了「设备里有什么零件」，从这一章开始讲「设备怎么工作」。 中继器是网络设备的起点：它是最简单的一种，也是最容易理解的一种。
一、它到底做了什么
信号在铜缆里跑 100 米就衰减得差不多了，再远就辨认不出来。 中继器干的事就一件：收到、重整、放大、再发。
它不懂地址、不懂帧、不懂协议。进来什么波形，出去还是那个波形，只是幅度变大、边沿变陡。 所以它属于第 1 层（物理层）。
这一点决定了它的全部局限：既然不认识帧，就分不出「这是谁的帧」， 也分不出「这一帧是不是撞坏了」。它只能转发，不能判断。
二、冲突域为什么会变长
以太网靠「边发边听」检测碰撞：发了之后要在规定时间内等到「有没有撞」的回音。 这个时间窗叫冲突窗口，10 Mbps 下是 51.2 微秒（发完 64 字节的时间）。
串一个中继器，信号就多走一段路、多延迟一次。延迟累积到超过冲突窗口， 最远两端撞了也来不及通知——这叫迟到碰撞，帧直接丢。
所以中继器有数量上限：5-4-3 规则，最多 5 段线、4 台中继器、其中 3 段能接设备。 这条规矩不是保守，是算出来的。
三、今天还能在哪儿见到它
独立的中继器基本消失了，但它的功能还在两个地方活着：
一是长距离延伸：光纤收发器、网线延长器，本质就是中继器——把一种介质的信号搬给另一种介质。 二是集线器：一台集线器就是「多端口的中继器」。
所以理解中继器不是学历史：集线器、延长器、甚至 PoE 中继器，都是同一个东西的不同包装。 认清「它只放大不判断」，就不会指望它隔离什么。
四、动手 Demo：中继器串到第几台就不安全了
这段按 10BASE-T 的规范值算：每台中继器 2 微秒、每段 100 米双绞线单程 0.5 微秒、两端网卡各 1 微秒。 拿冲突窗口 51.2 微秒当预算。
for segs in (2, 3, 4, 5, 6, 8):
rep = segs - 1
delay = rep * 2.0 + segs * 0.5 * 2 + 2 * 1.0
T([u"%d 段" % segs, u"%d 台" % rep, u"%.1f 微秒" % delay,
u"%.0f%%" % (delay / slot * 100)], [0, 0, 0, 0])
实跑输出：
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中继器串起来之后，冲突窗口够不够用
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**中继器只做一件事：把进来的波形整形、放大、再发出去。**它不懂帧，不看地址，
所以它属于物理层——把两段线接成一段更长的线。
**代价是延迟。**10 Mbps 以太网的冲突窗口是 512 位时间，也就是一个 64 字节的最小帧发完的时间：
512 bit ÷ 10 Mbps = 51.2 微秒。
**这个窗口就是往返预算**：从发第一 bit 起，最远端如果撞了，碰撞信号必须在窗口内赶回来，
发送方才知道「刚才那一帧作废、要重发」。超了这个窗口叫迟到碰撞，帧就丢了。
**算一遍 5-4-3 规则为什么是 5 段、4 台。**取 10BASE-T 的规范值：每台中继器延迟 2 微秒，
每 100 米双绞线单程 0.5 微秒，两端网卡各算 1 微秒。
串法 中继器 线延迟往返 网卡 合计 占窗口
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2 段 1 台 2.0 微秒 2.0 微秒 6.0 微秒 12%
3 段 2 台 3.0 微秒 2.0 微秒 9.0 微秒 18%
4 段 3 台 4.0 微秒 2.0 微秒 12.0 微秒 23%
5 段 4 台 5.0 微秒 2.0 微秒 15.0 微秒 29%
6 段 5 台 6.0 微秒 2.0 微秒 18.0 微秒 35%
8 段 7 台 8.0 微秒 2.0 微秒 24.0 微秒 47%
**4 台中继器是 14 微秒，只占窗口的 27%，看着还有余量。**
但规范不能按「刚好够」定，因为还要给帧间隙、收发器抖动、以及厂家中继器比标称值慢的情况留余量。
**5-4-3 就是在这个余量上定出来的规矩：最多 5 段线、4 台中继器，其中 3 段能接设备。**
另外 2 段算「链路段」——中间不接设备，只起延长作用。
**再往前加一台就危险了**：8 段 7 台算下来 15.0 微秒，已经到窗口的 29%。
这时候最远两端如果在窗口末尾撞车，发送方已经停止发送、不再监听，
碰撞就检测不出来——**帧悄悄丢掉，上层只看到「偶尔卡一下」。**
4 台中继器是 14 微秒，只占窗口的 27%。看起来还很宽裕，但规范不能按「刚好够」定：还要给帧间隙、 收发器抖动、以及厂家件比标称值慢留余量。
5-4-3 就是从这个余量上定出来的：5 段线、4 台中继器、3 段可接设备， 另外 2 段算链路段（中间不接设备，只起延长作用）。
再往前加就危险：8 段 7 台算下来 29% 看着还行，但这是按「标称值」算的， 实际器件的延迟差异加上去就贴着窗口了。 贴着窗口的表现不是「完全不通」，而是「偶尔丢一帧」——这种故障最难查。
30 秒实验
- 找一台老集线器，数它上面有几个 BNC／AUI 口。
- 看一眼家里的网线延长器，说明书上写没写「最大延长距离」。
- 量一段 100 米网线的实际长度，看它离规范上限还差多少。
常见误区
- 以为中继器能「增强信号质量」。它只能放大，噪声也一起放大。
- 以为串几台就能无限延长。冲突窗口是硬上限。
- 以为中继器能隔离故障。它什么也不隔离，一段坏全段坏。
自测三问（点开对答案）
1. 中继器工作在第几层，为什么？ —— 第 1 层物理层。它不认识帧、不看地址，只处理电信号。 2. 5-4-3 规则说的是什么？ —— 最多 5 段线、4 台中继器、其中 3 段可接设备。 3. 中继器串太多的后果是什么？ —— 往返延迟超过冲突窗口，产生迟到碰撞，帧被静默丢弃。下一节：中继器只会放大，那「认识地址」的设备长什么样——网桥。
- ☐ （本节完，下一节 02.01.02 什么是网桥）