[计算机网络笔记]第五部分——数据链路层 以太网技术

以太网技术：
以太网帧结构：

前同步码

目标地址

源地址

类型

数据

CRC

说明：

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前同步码：8个字节，用于提示信道内侦听的节点有数据要传输了，前同步码不计入帧的长度计算，相当于字与字之间的空格。
前同步码的前7个字节是10101010，第8个字节是10101011

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目标地址、源地址：各6个字节，是MAC地址

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类型：2个字节，用于表明承载在帧上的协议类型，比如IP、ARP等

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数据：帧中封装的上层协议的报文，最短长度是48个字节，最长长度是1500个字节，注意，最短长度，不是根据商城协议的最短长度制定的，而是根据载波侦听的需求。
因为载波侦听检测到碰撞需要距离和时间的限制，以太网链路最长为500m，可经过4个中续器增长，在这样的一个链路中检测到碰撞还能将检测到碰撞的提示传回到源，最坏情况下需要51.2微秒，即512bit在10Mbps速率下的比特时间，正好是64字节=帧最小长度。
比特时间：一个比特在链路中传播所用到的时间，对于10Mbps速率的链路来说1/10*10^6=0.1us（微秒）

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CRC：4字节CRC校验码，由除去前同步码的所有报文数据来计算

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很多以太网技术对帧的编码采用曼彻斯特编码，对每一个比特都要跳变一次，而非若干个1和若干个0持续用一个电位表示，以此来识别比特的个数

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以太网的帧长度：6+6+2+（46~1500）+4=64~1518个字节

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以太网提供的是无连接的，不可靠的服务，即发送方发送报文之前不需要连接，也不会确认对方是否接收报文，接收方检查到数据出错，只会丢弃，不会通知重发。

以太网的多路访问协议：CSMA/CD
策略：

发送数据的时间随机（没有时隙的概念）

只有信道中无其他数据传输，本届点才会传输数据（载波侦听）

其中，无其他数据传输，是指92个比特时间内，信道中没有信号能量从信道进入本适配器

一旦传输过程中，出现了碰撞（侦听到），立刻停止发送数据，转而发送48比特的阻塞信号，阻塞信号是为了让其他节点可以侦听到碰撞发生

碰撞后，适配器在K*512个比特时间后重发数据（这个过程称为指数后退）

其中K是{1，2，4，……，2^(m-1)}中随机的一个数，m是此次传输数据的碰撞次数，当碰撞次数过多是，m不会无限增大，而是取最大=10

以太网的传输效率：



:传播时延，数据在链路中传播所消耗的时间


:传输时延。数据由路由器中开始传输，到全部由路由器进入链路的时间

交换机：本身但相对于节点来说是透明的，功能是转发或过滤链路层的帧，属于数据链路层设备
交换机维护这一张“交换机表”，其中保存节点MAC-对应节点的接口-TTL

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对于一个节点来的帧，如果：

源地MAC=目标MAC的接口：丢弃报文

源地址MAC

目标MAC的接口：转发

目标MAC地址不在交换机表中：在除源MAC所在接口的其他接口广播帧

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交换机的优点：

自学习：初始无需设置，家还击会通过经过它转发的报文自动生成交换机表，每一个源MAC地址和对应接口都会加入到交换机表中

具体的：

a)
交换机记录接收的输入帧的MAC地址，接口以及时间，用于生成交换机表

b)
当一定时间交换机再没收到以表中MAC作为源地址的帧时，就删除这条MAC-接口-TTL记录

消除碰撞：因为一个节点对应一个接口，交换机有很多个接口对应节点，所以节点到交换机不存在碰撞

即插即用：无需干涉配置


集线器：仅仅将多个输入链路与输出链路关联在一起，方便转发，不能消除碰撞，没有缓存，只管转发，没有优化，属于物理层设备
比较：

	集线器（Hub）	交换机（Switch）	路由器（Router）
流量隔离	无	有	有
即插即用	有	有	无
优化选路	无	无	有
直通交换	有	有	无