Layer2-1 L2层概览

session 1 第一天

网络拓扑结构由L1层确定，按照地理划分。

网络分类：PAN（person area network）个人网，如蓝牙红外，不属于以太网因为不符合OSI7层模型（无ip、MAC等）

                 LAN：局域网

                 WAN：广域网

L1层常见传输介质：1、同轴电缆（老式电视机后面的一根黑色的线，连接全小区的那种）

                                2、双绞线，网线由4对双绞线做成。电话用1对，常见为5、6、超5、6类双脚线非屏蔽双绞线STP，和屏蔽双绞线UTP。100M的双绞线使用2对进行数据收发，线序遵循568-A和568-B这样的线序（同层交叉线序、不同层直通线序）。1000M以上的双绞线使用全4对进行数据的传输。

                               3、光纤，分为多模光纤：厚，能支持光路多种传输模式，传输距离最大2公里。一根纤收发数据（多种模式，上行收下行发数据这样分开）。一般为橘色线缆，收发器型号带有S的。

                                                      单模光纤：薄，只能支持一种光路传输模式，传输距离最大20公里。一对纤收发数据。一般为黄色线缆，收发器型号带有M的。

为什么要用L2层，因为L2层解决了L1层解决不了问题：传输冲突的问题。HUB属于L1层设备，一个盒子里面3根导电铜线连接，外面3个接口，解决不了冲突问题，且需要遵循543原则。而交换机是背板的构造原因避免了冲突，因为在其背板设计中数据将不再像总线一样的发送和接收而是采用矩阵的模式（立体线程）进行转发，逻辑上有多条路径发送和接收相互不影响且都是双向的，从而避免了数据包的冲突问题。

 

Layer2层是以太网，以太网的拓扑结构分为：1、总线型，这个就是一根总线连接所有的设备，总线的两端线头密封起来，且所有的节点必须连接设备或者密封起来，不然单一节点裸露会被认为有电阻无穷大效果，导致整个总线无法传输电信号，所有节点就会断开连接。目前已经被淘汰。

2、令牌环形，后期为双令牌环形，和总线型一样只是把总线的两端连接起来了形成了环，环中每个节点也要想总线型一样不能裸露在外，不然一样是电阻无穷大导致无法传输电信号整个网络断开。其中不同的是每个阶段按照顺时针或者逆时针的一种顺序进行传输数据，而且传输的前提条件就是需要拿到信令（令牌）许可才可以发送数据，后期为了提高传输效率开发了双环网络，一个环变成了2个环，数据的发送方向可以顺时针也可以逆时针提高的传输效率（两个环都有自己的信令，必须拿到信令到可以传输数据）。用处广泛为军事、卫星等安全要求很高的场所，因为根据总线型变化来的令牌环网络有个绝对安全的特性！就是在环中任意节点的加入或者退出都会导致线缆电阻无穷大整个网络瞬间断开，这样有效的阻止了外来节点的入侵（敢加入就断网了）

3、星型，多个节点连接到一个大的节点，由大节点负责数据的转发和传输。使用广泛为大型跨国公司如4S店、肯德基、银行等，好处是某一个节点断开网络不影响其他节点和大节点（总部）之间的连接级数据发送。

4、混合型或叫全互联型，使用最广的目前的网络拓扑版本，都在用，小区、公司、个人、公共设施等。

 

L2层的协议主要2大类：EthernetII 型封装，用于多种数据传输，与终端相关的数据，如icmp的ping，游戏数据、QQ数据等使用。

                                  IEEE802.3封装，用于网络状态的维持，与用户终端无关，如CDP协议，hello包、VRRP等协议使用。下面是两种L2层帧的结构，这里是以Byte作为单位的，*8就是bit数。



以太网L2层设备主要有2大类：网桥和交换机。

1、网桥，过时了不说了。和交换机比没有L2层数据的校验功能、端口只有2个等缺点，还有很多缺点，不讨论了。

2、交换机，重点学习。

2、1、交换机转发功能的依据：CAM（MAC地址表），可寻址内存，也叫MAC地址表。内存中（表中）分为4个部分：

①、出厂写入，对应了不同技术的地址，当交换机看到这些地址为dstMAC时，将把包交给cpu或者其他硬件进行处理。类型为static

②、出厂预留，CAM表中看不到的。交换机本身的MAC地址和用于创建新接口或者虚拟接口时分配给这些新创建的接口用，比如创建的Vlan接口、loopback口等，按照创建的顺序分配连续的MAC地址，使用show versio和show internet vlan X等命令查看，预留MAC地址的多少直接影响交换机创建新接口的数量。

③、动态学习，通过接口接收到的包学习到的下联设备的MAC地址。类型为dynamic

④、静态写入，通过命令手工写入CAM的MAC地址，状态为static

 
session 2 第二天

一、交换机的转发方式分为三种：

存储转发：接收完整的帧后再进行转发，有校验功能但转发速率较慢。

快速转发：只看数据帧的前14byte，确定了dst MAC和dst port就转发，速率较快但无校验功能。

无碎片转发：只看数据帧的前64byte，确定了dst MAC和dst port就转发，速率比快速转发稍慢但有校验功能（在16byte到64byte之间，所以快速转发没有校验功能）目前的交换机默认都是这个转发模式。

 二、交换机的数据交换方式分为三种：

软件交换：最初的纯靠cpu实现帧交换

硬件交换：在交换机接口上安装了ASIC硬件芯片，芯片上具有控制功能，如安全策略、流量控制策略功能等

MLS交换：在交换机接口上安装了ASIC硬件芯片，支持4-7层的数据交换（三层交换机的功能）,其中MLS方式由分为基础传统的Netflow（数据流）的MLS和基于CEF（快速转发）的MLS方式。

netflow的交换方式是查看数据流的第一个数据帧，后续每一个帧就只看目的地址就直接转发，不看完整的帧。

CEF的交换方式是一种快速的交换方式，后续课程会详细讲解。