1、在物理层扩展以太网
使用光纤扩展：主机使用光纤（通常是一对光纤）和一对光纤调制解调器连接到集线器。很容易使主机和几公里以外的集线器相连接。
使用集线器扩展：使用多个集线器可连成更大的、多级星形结构的以太网。例如，一个学院的三个系各有一个10BASE-T 以太网， 可通过一个主干集线器把各系的以太网连接起来，成为一个更大的以太网。
优点
- 使原来属于不同碰撞域的以太网上的计算机能够进行跨 碰撞域的通信。
- 扩大了以太网覆盖的地理范围。
缺点
- 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。
- 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集 线器将它们互连起来。
2、在数据链路层扩展以太网
扩展以太网更常用的方法是在数据链路层进行。早期使用网桥，现在使用以太网交换机。
网桥工作在数据链路层。它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口，或把它丢弃。
1990年问世的交换式集线器 (switching hub) 可明显地提高以太网的性能。 交换式集线器常称为以太网交换机 (switch) 或第二层交换机 (L2 switch)，强调这种交换机工作在数据链路层。
网桥使各网段成为隔离开的碰撞域：
集线器与交换机原理比较
集线器是在电气上简单地连接所有连接线，从而达到共享总线的目的。逻辑上等同于单根电缆的经典以太网，所以不能增加容量。 所有站共用同一个冲突域。
交换式以太网的核心是交换机，它包含一块连接所有端口的高速背板。交换机只把帧输出到该帧想去的端口。每一个端口有自己独立的冲突域。
避免了冲突的产生，容量的使用更为有效。交换机可以同时发送多个帧（由不同的站点发出）。 这些帧到达交换机端口并穿过交换机背板输出到适当的端口。但考虑到不同的数据帧可能在同一时间到达同一个输出端口，交换机必须有缓冲，以便暂存输入 帧的排队序列，直到数据帧被传输到输出端口。
另从安全的角度衡量。因网络适配器大都支持混杂模式，这就会导致所有的帧都被发到每一台计算机。这种结果在集线器上是无法避免的。而交换机则能提供更好的隔离措施。
1. 以太网交换机的特点
以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。通常都有十几个或更多的接口。每个接口都直接与一个单台主机或另一个以太网交 换机相连，并且一般都工作在全双工方式。
以太网交换机具有并行性。能同时连通多对接口，使多对主机能同时通信。相互通信的主机都是独占传输媒体，无碰撞地传输数据。
以太网交换机的接口有存储器，能在输出端口繁忙时把到来的帧进行缓存。
以太网交换机是一种即插即用设备，其内部的帧交换表（又称为地址表）是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。
以太网交换机使用了专用的交换结构芯片，用硬件转发，其转发速率要比使用软件转发的网桥快很多。
以太网交换机的优点 ：
- 用户独享带宽，增加了总容量。
- 对于普通10 Mbit/s 的共享式以太网，若共有N 个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10 Mbit/s)的N分之一。
- 使用以太网交换机时，虽然在每个接口到主机的带宽还是10Mbit/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此对于拥有N 个接口的 交换机的总容量为N*10 Mbit/s。
- 从共享总线以太网转到交换式以太网时，所有接入设备软件和硬件、适配器等都不需要做任何改动。
- 以太网交换机一般都具有多种速率的接口，方便了各种不 同情况的用户。
以太网交换机的交换方式
- 存储转发方式：
- 把整个数据帧先缓存后再进行处理。
- 直通 (cut-through) 方式
- 接收数据帧的同时就立即按数据帧的目的MAC 地址决 定该帧的转发接口，因而提高了帧的转发速度
- 缺点是它不检查差错就直接将帧转发出去，因此有可能 也将一些无效帧转发给其他的站。
2、以太网交换机的自学习功能
以太网交换机运行自学习算法自动维护交换表。
开始时，以太网交换机里面的交换表是空的。
按照以下自学习算法 处理收到的帧和建立交换表
A先向B发送一帧，从接口 1 进入到交换机。
交换机收到帧后，先查找交换表，没有查到应从哪个接口转发这个帧。
交换机把这个帧的源地址A 和接口1 写入交换表中， 并向除接口1以外的所有的接口广播这个帧。
C 和 D 将丢弃这个帧，因为目的地址不对。只 B 才收下这个目的地址正确的帧。这也称为过滤。
从新写入交换表的项目 (A, 1) 可以看出，以后不管从哪一个接口收到帧，只要其目的地址是A，就应 当把收到的帧从接口1转发出去。
B 通过接口 3 向A 发送一帧。
交换机查找交换表，发现交换表中的 MAC 地址有 A。表明要发送给A的帧（即目的地址为A 的帧） 应从接口1转发。于是就把这个帧传送到接口 1 转发给A。显然，现在已经没有必要再广播收到的帧。
交换表这时新增加的项目 (B, 3)，表明今后如有发 送给 B 的帧，就应当从接口 3 转发出去。
经过一段时间后，只要主机C 和D 也向其他主机发送帧，以太网交换机中的交换表就会把转发到C或D应当经过的接口号（2 或4）写入到交换表中。
交换机收到一帧后先进行自学习。查找交换表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。
- 如没有，就在交换表中增加一个项目（源地址、进入的接口 和有效时间）。
- 如有，则把原有的项目进行更新（进入的接口或有效时间）。
转发帧。查找交换表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。
- 如没有，则向所有其他接口（进入的接口除外）转发。
- 如有，则按交换表中给出的接口进行转发。
- 若交换表中给出的接口就是该帧进入交换机的接口，则应丢 弃这个帧（因为这时不需要经过交换机进行转发）。
交换机使用了生成树协议
增加冗余链路时，自学习的过程就可能导致以太网帧在网络的某个环路中无限制地兜圈子。
如图，假定开始时，交换机#1 和#2 的交换表都是空的，主机A 通过接口交换机#1 向主机B发送一帧。交换机#1收到这个帧后就向所有其他接口进行广播发送。
按交换机自学习和转发方法，该帧的某一个走向如下： 离开交换机#1 的接口3 →交换机#2 的接口1 →接口 2 →交换机#1 的接口4 →接口3 →交换机#2 的接口1 →……。这样就无限制地循环兜圈子下去，白白消耗了网络资源。
IEEE 802.1D 标准制定了一个生成树协议STP (Spanning Tree Protocol)。
其要点是：不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上则切断某些链路，使得从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构，从而消除了兜圈子现象。
3、从总线以太网到星形以太网
早期，以太网采用无源的总线结构。
现在，采用以太网交换机的星形结构成为以太网的首选拓扑。
总线以太网使用CSMA/CD协议，以半双工方式工 作。
以太网交换机不使用共享总线，没有碰撞问题，因此不使用CSMA/CD 协议，而是以全双工方式工作。 但仍然采用以太网的帧结构。