TCP/IP（三）数据链路层~2

一、局域网

1.1、局域网和以太网的区别和联系

局域网：前面已经介绍了，其实就是学校里面、各个大的公司里，自己组件的一个小型网络，这种就属于局域网。

以太网：以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。

　　　　以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。

联系：是以太网就一定是局域网，但是局域网不一定就是以太网。 因为以太网就是一个规范，而大多数局域网都使用这个规范，所以才有这个话。

1.2、以太网常用的拓扑结构

　　1）星状

　　　　这种结构的网络是各工作站以星形方式连接起来的，网中的每一个节点设备都以中防节为中心，通过连接线与中心 节点相连，如果一个工作站需要传输数据，它首先必须通过中心节点。

　　　　由于在这种结构的网络系统中，中心节点是控制中心，任意两个节点间的通信最多只需两步，所以，能够传输速度快，并且网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。但这种网络系统，

　　　　网络可靠性低，网络共享能力差，并且一旦中心节点出现故障则导致全网瘫痪。

　　　　

switch#show mac-address-table
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
All 0100.0ccc.cccc STATIC CPU
All 0100.0ccc.cccd STATIC CPU
All ffff.ffff.ffff STATIC CPU
1 0000.0c07.accb DYNAMIC Gi0/1
1 0002.8501.de00 DYNAMIC Gi0/1
1 0015.f915.8e80 DYNAMIC Gi0/1
1 0016.7694.c009 DYNAMIC Gi0/1
1 0020.ed14.399c DYNAMIC Gi0/1
1 0030.b637.8e10 DYNAMIC Gi0/1
1 0050.ba10.404a DYNAMIC Gi0/1
100 0007.847b.c40a DYNAMIC Gi0/1
100 00d0.d3a4.7cec DYNAMIC Gi0/1
110 0006.28bb.71c0 DYNAMIC Gi0/1
110 00d0.d3a4.7cec DYNAMIC Gi0/1
120 0000.b497.8250 DYNAMIC Fa0/20
120 0002.b3d8.68e7 DYNAMIC Fa0/20
120 0002.b3d8.6928 DYNAMIC Fa0/20
120 0003.a03a.03fc DYNAMIC Fa0/19

mac-address-table　
　　现假设图5-34 所示网络中的一台PC 要向另一台PC 发送数据。因为集线器也是物理层设备，不能识别帧中的MAC 地址，所以无论是哪台主机要发送数据，在集线器上都是以广播方式进行的，

　　连接该集线器上的所有节点都会收到这个广播帧，包括网桥连接到该集线器的端口。

　　　　1）当网桥收到集线器的广播帧后，网桥会把帧中的源MAC 地址和目的MAC 地址与网桥缓存中保存的MAC 地址表进行比较。

　　　　2）最初，网桥的缓存中是没有任何MAC 地址的，所以一开始它也不知道哪台主机在哪个物理网段上，收到的所有帧都直接以泛洪方式（也是复制原数据帧）转发到另一个端口上，

　　　　　　同时会把数据帧中的源MAC 地址所对应的物理网段记录下来（其实就是与对应的网桥端口对应起来）。

　　　　3）在数据帧被某个PC 机接收后，也会把对应目的MAC 地址所对应的物理网段记录在缓存中的MAC 表中。这样，经过多次这样的记录，就可以在MAC 地址表中把整个网络中各

　　　　　　主机MAC 地址与对应的物理网段全部记录下来。因为网桥的端口通常是连接集线器的，所以一个网桥端口会与多个主机MAC 地址进行映射。

　　　　4）当网桥收到的数据帧中源MAC 地址和目的MAC 地址都在网桥MAC 地址表中可以找到时，网桥会比较这两个MAC 地址是否属于同一个物理网段。如果是同一物理网段，

　　　　　　则网桥不会把该帧转发到下一个端口，直接丢弃，起到冲突域隔离作用。相反，如果两个MAC 地址不在同一物理网段，则网桥会把从一个物理网段发来的帧转发到连接

　　　　　　另一个物理网段上，然后再通过所连接的集线器进行复制方式的广播。

　　3）透明网桥　

　　　　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　　

　　　　是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D

　　4）网桥的优点与缺点

　　优点：　　　

　　　　过滤通信量。

　　　　扩大了物理范围。
　　　　提高了可靠性。
　　　　可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。
　　缺点：　　

　　　　存储转发增加了时延。

　　　　在MAC 子层并没有流量控制功能。
　　　　具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。
　　　　网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。

四、高速以太网

从最早的使用集线器连接的以太网(CSMA/CD，半双工，10Mb/s)到使用网桥阶段的扩展以太网(CSMA/CD，半双工，10Mb/s或100Mb/s)到现在的高速以太网(半双工/全双工通信)。

4.1、高速以太网

　　速率达到或超过100Mb/s的以太网

　　这个也没什么好讲的，就是在之前的基础上加强了很多东西，

　　　　速率提高了很多

　　　　从半双工通信到能使用全双工通信了(这个并不是说就抛弃了半双工，在星形拓扑结构中的局域网，也就使用CSMA/CD协议的半双工通信的方式，全双工就不使用该协议了)

　　　　传输距离可以增长，因为有了光纤(传输过程的稳定性)，速率增强很大，不止局限于局域网，扩展到了有城域网，广域网。

4.2、10Gb/s以太网

　　1）概述

　　与 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。

　　保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。也就是最小64字节，最大是多少不知道。

　　不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。

　　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。

　　2）优点　　

　　　　成熟的技术

　　　　互操作性很好
　　　　在广域网中使用以太网时价格便宜。
　　　　统一的帧格式简化了操作和管理

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