数据链路层（二）
广播信道可以进行一对多的通信，因此使用广播信道的局域网被称为共享式局域网。现在具有更高性能的使用点对点链路和链路交换机的交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网。但无线局域网仍然使用的是共享媒体技术。
使用广播信道连接多个站点，必须解决如果同时有两个以上的站点在发送数据时共享信道上的信号冲突的问题。因此共享信道要着重考虑的一个问题就是如何协调多个发送和接收站点对一个共享传输媒体的占用，即媒体访问/接入控制(MAC) Medium Access Control 或 多点接入、多址访问 Multiple Access，媒体接入控制技术主要分为以下两大类：
局域网最主要的特点是： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
局域网具有如下的一些主要优点：
1、具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
2、便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
3、提高了系统的可靠性、可用性和残存性。
现在以太网已经在局域网市场上占据了绝对优势，双绞线是局域网中的主流传输媒体，数据率很高时则使用光纤。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：
1、逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层
2、媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的
由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。
很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。
适配器的重要功能：
1、进行串行/并行转换。
2、对数据进行缓存。
3、在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
4、实现以太网协议。
以太网采用的协调方式即使用一种特殊协议CSMA/CD，即 载波监听多点接入/碰撞检测 ，全称为Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。
重要特性：使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行 双向交替通信（半双工通信） 。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。
最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2τ（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。
以太网的端到端往返时延 2τ 称为 争用期 ，或碰撞窗口。
经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。
最短有效帧长 ： 如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内
由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。
以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。
因此， 如果发送的帧太短，有可能检测不到发生的碰撞
强化碰撞：当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，立即停止发送数据；
再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。
传统以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub) ，每个站需要用两对无屏蔽双绞线，分别用于发送和接收。
1990年，IEEE制定出星形以太网10BASE-T 的标准802.3i。10BASE-T 的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过 100 m。
10BASE-T 双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。 它的一些特点如下：
在使用点对点信道的数据链路中不需要使用地址，而当多个站点连接在同一个广播信道上想要实现两个站点的通信则每个站点就要有唯一的标识，即一个 数据链路层地址 ，在每个发送的帧中必须携带标识接受站点和发送站点的地址，由于该地址用于媒体接入控制，因此称为MAC地址，在局域网中，称为硬件地址或物理地址。
IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。
地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。
一个地址块可以生成2^24个不同的地址。这种 48 位地址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48。“MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。
适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址.如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。
“发往本站的帧”包括以下三种帧：
1、单播(unicast)帧（一对一）
2、广播(broadcast)帧（一对全体）
3、多播(multicast)帧（一对多）
常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ：
1、DIX Ethernet V2 标准 （最常用，下文介绍这种帧）
2、IEEE 的 802.3 标准
无效的 MAC 帧 ：
1、帧的长度不是整数个字节；
2、用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错；
3、数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。
4、有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。
5、对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。
在数据链路层扩展局域网是使用 网桥 。
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。
网桥具有 过滤帧 的功能。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
目前使用得最多的网桥是 透明网桥(transparent bridge) 。
“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D
透明网桥使用了 生成树算法 ：这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子
1、源路由(source route)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。
2、源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经过的路由。
3、发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。凡从该源站向该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由信息。
1990 年问世的交换式集线器(switching hub)，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。以太网交换机通常都有十几个接口。因此，以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在 数据链路层 。
虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。
每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。
1、当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。
2、B1 发送数据时，工作站 A1, A2 和 C1都不会收到 B1 发出的广播信息。
3、虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为 VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网。
在双绞线上传送 100 Mb/s 基带信号的星型拓扑以太网，仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 协议。100BASE-T 以太网又称为快速以太网(Fast Ethernet)。
1、可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用 CSMA/CD 协议。
2、MAC 帧格式仍然是 802.3 标准规定的。
3、保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到 100 m。
4、帧间时间间隔从原来的 9.6 μs 改为现在的 0.96 μs。
允许在 1 Gb/s 下全双工和半双工两种方式工作。使用 802.3 协议规定的帧格式。
在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议（全双工方式不需要使用 CSMA/CD 协议）。
与 10BASE-T 和 100BASE-T 技术向后兼容。
全双工方式：当吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和接收数据），不使用载波延伸和分组突发。
10 吉比特以太网与 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。
10 吉比特以太网还保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。
10 吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。
10 吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协议
局域网物理层 LAN PHY。局域网物理层的数据率是 10.000 Gb/s。
可选的广域网物理层 WAN PHY。广域网物理层具有另一种数据率，这是为了和所谓的“Gb/s”的 SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相连接。
（为了使 10 吉比特以太网的帧能够插入到 OC-192/STM-64 帧的有效载荷中，就要使用可选的广域网物理层，其数据率为 9.95328 Gb/s。）
以太网已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆盖的地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们正在尝试使用以太网进行宽带接入。
以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信，并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。
采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效率和降低了传输的成本。
在平时说的,让数据在网络中跑二层,是什么意思?是不是vlan不配置地址呢...
答：二层三层都是基于ISO7层模型而言的，二层是数据链路层，三层是网络层。二层基于MAC地址，三层则是IP，也就是经常说的三层是指路由寻址，数据在二层中跑即是基于MAC的寻址，一般都有MAC转发表。数据根据MAC地址表进行数据转发。举个例子，在同一个交换机不同端口下的PC之间互通，因为端口可以学习到所...
简答题 路由器与二层以太网交换机在功能上有什么不同
答：您好，路由器属于TCP/IP协议栈里的三层网络设备，而您说的二层以太网交换机则是TCP/IP协议栈中数据链路层（二层）的数据交换设备。通常路由器负责将从一个接口收到的数据包转发到另一台三层网络设备，路由器一般根据路由表转发数据；而二层交换机则根据它自身学习到的MAC地址（比如我们PC的网卡的物理...
请问交换机的支持L2(Layer 2)~L4(Layer 4)包过滤功能,具体值得是哪些内 ...
答：根据中继系统所在的层次,可以有以下五种中继系统:1.物理层(即常说的第一层、层L1)中继系统,即转发器(repeater)。2.数据链路层(即第二层,层L2),即网桥或桥接器(bridge)。3.网络层(第三层,层L3)中继系统,即路由器(router)。4.网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)兼有网桥和路由器的功能。5.在网络层...
网络协议-- 底层网络知识详解(从二层到三层)
答：这几个问题,都是第二层, 数据链路层 ,也即 MAC 层要解决的问题。 MAC 的全称是 Medium Access Control ,即媒体访问控制。控制什么呢?其实就是控制在往媒体上发数据的时候,谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。这解决的是第二个问题。这个问题中的规则,学名叫 多路访问。 三种方式: 方式一:分多个车道。每...
我们常见的计算机网络设备工作在OSI参考模型的哪一层?
答：（1）、中继器：它的作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。（2）、集线器：提供信号放大和中转的功能，有信号广播。中继器与集线器的区别在于连接设备的线缆的数量。一个中继器通常只有两个端口，而一个集线器通常有4至20个或更多的端口。2、第二层数据链路层：它控制网络层与物理层之间的...
两层交换机与三层交换机的区别
答：一、指代不同 1、两层交换机：工作于OSI模型的第2层（数据链路层），故而称为二层交换机。2、三层交换机：具有部分路由器功能的交换机，工作在OSI网络标准模型的第三层。二、功能不同 1、两层交换机：属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应...
计算机网络:二层广播域和三层广播域什么区别?分别是什么(希望详细一点...
答：所谓二层广播域是指在数据链路层实现的广播的广播范围(一般用于使用以太网协议的本地网), 也就是帧的广播范围. 由于帧使用MAC地址作为寻址手段(这里我们假设使用的是广泛使用的以太网), 当把目的MAC地址的所有地址位都置1之后, 我们可以实现该层的广播. 这时, 使用中继器、集线器等物理层设备连接在一...
2层,3层交换机与路由器中的层是怎么定义的
答：你说的是ios的七层网络协议，分别如下：1、物理层 （网络介质和集线器属于该层的设备）2、数据链路层 （二层交换机就属于这一层的设备）3、网络层 （路由器属于该层，三层交换机属于该层，三层交换机也就是带路由功能的交换机）4、传输层 5、会话层 6、表示层 7、应用层 大概就这个意思，...
面试网络维护工程师会被问到哪些问题?
答：--数据链路层 二层定义了一个重要的表示,MAC地址,准确的说他必须在一个LAN内是唯一的。他又48位的十六进制组成,前24位是厂商表示,后24位是厂商自定义的序列号。有时候MAC地址就是表示了一个设备的位置。 --网络层 网络层是用来逻辑上选路寻址的,这一层最重要的一个协议就是IP协议。基于ip又分为ARP,RARP,...
路由器和交换机的相同点和不同点
答：（2）可以上网。都是用来扩展网络的。路由器和交换机的不同点如下：（1）工作层次不同最初的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层（第二层），而路由器一开始设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层...
