計算機網路-資料鏈路層Data Link Layer學習筆記
阿新 • • 發佈：2019-02-04
資料鏈路層
一、
1 屬於計算機網路的底層 ppp協議
其通道主要分為 點對點通道：一對一；廣播通道：一對多（需要共享通道協議）
2 不將區域網放到網路層中討論是因為在區域網中只有主機和主機之間的交流，屬於資料鏈路層，而在網路層中，網之間通過路由器進行交流
廣域網中包括區域網
3 前情提示：在TCP/IP協議中，分為應用層，運輸層，網路層，資料鏈路層等和物理層，而OSI協議和TCP、IP協議的不同之處就在於前者的應用層分為應用層，表示層和會話層
4 2個主機通過網際網路通訊時，只從物理層到資料鏈路層到網路層再回來
二、點對點通道
1 鏈路（link）：一個結點到相鄰結點的一段物理線路
資料鏈路（data link）：鏈路+實現協議的soft&hardware。比如常用網路介面卡來實現協議（包括硬體和軟體）
2 協議=規程 在資料鏈路層
3 p to p通道協議的資料單元是幀
幀用於資料鏈路層和物理層（01010101）之間進行交流，而資料鏈路層和網路層進行交流的介質是IP資料報（包，或者分組或者資料報）
4 若只考慮資料鏈路層，那麼改層在點對點通道進行通訊的時候主要：將IP資料報新增首部尾部封裝成幀；將幀傳送給資料鏈路層的下一個結點；接受幀並提取出ip資料上交給網路層
5 三個基本問題：
①封裝成幀（framing）：就是在一段資料的前後新增首部和尾部這樣就構成了一個幀
分組交換的一個重要概念：所有在因特網上傳送的資料都是以分組（即IP資料報）為傳送單位
首部和尾部的作用：幀定界，而且首部尾部有一些控制資訊
幀的資料部分的長度應該儘可能大於首部尾部，資料部分應<=MTU（Maximum Transfer Unit）最大傳輸單元
當資料是由可以列印的ASCII碼組成的文字檔案時，幀定界可以採用特殊額幀定界符（SOH，EOT），作用於傳送出現差錯的時候可以迅速識別
②透明傳輸：為什麼會出現：當傳輸的資料是非ASCII文字的檔案組成的幀時，就是透明傳輸；當相反時，因為幀首部尾部有SOH，EOT（00000100），要是資料部分中出現了EOT之類的會導致傳輸不完整就被結束了
怎樣克服：位元組填充（bute stuffing或字元填充character styffing）。思路是，在接收端將資料部分中的SOH和EOT不解釋為控制字元，方法是，資料部分中控制字元soh eot之前加上轉義字元ESC，
在接收端的資料鏈路層在把資料送到網路層之前刪除轉義字元
③差錯檢測：·0變成1,1變成0指位元差錯
·誤位元速率BER：傳輸錯誤的位元佔所傳輸的總位元的比率，與信噪比有關係，提高信噪比則會減少誤位元速率
·冗餘檢驗CRC（Cyclic Redundancy Check）：檢錯技術，其原理是通過通過計算得出的冗餘碼新增到原資料而得到的幀檢驗序列FCS（Frame Check Sequence）除以相同的事先約定好的除數P：若餘
數是0則判定這個真沒有差錯而接受，若不是零則出現了差錯丟棄。 需要注意的是，FCS是新增在資料後面的額冗餘碼，而檢錯方法是CRC，CRC和FCS不
是一個概念。 若在資料鏈路層進行差錯檢驗就必須把資料劃分為幀，每一幀加上冗餘碼一幀一幀來CRC。但，僅用CRC只能做到無差錯接受，即接收到的
約百分之百是正確的，但不能該做到可靠傳輸，即資料鏈路層傳送端傳送什麼，在接收端就接受什麼。
·傳輸差錯分為兩類，第一種位元差錯，第二種是出現幀丟失，幀重複，幀失序（出現傳輸差錯），
·現在的解決方法是：對於通訊質量好的有限傳輸鏈路，資料鏈路層協議不適用確認和重傳機制，如果有錯就由上層協議來改正；對於通訊質量較差的無線傳輸鏈路，協議就適用確認和重傳機制（幀
編 號，確認，重傳機制），收到的幀正確就要向傳送端進行確認，若在規定時間內沒有收到確認就重新發送直至收到確認為止
6.PPP：點對點協議：高階資料鏈路控制HDLC到PPP
·協議特點：PPP協議就是使用者到ISP（Internet Service Provider網際網路服務提供商）進行通訊時所使用的資料鏈路層協議
①簡單：TCP協議才有可靠傳輸，而在PPP中只要求像IP一樣的不可靠傳輸，即接收到一個幀進行CRC夠了，互操作性提高了
②封裝成幀：PPP協議必須規定幀定界符
③透明性：保證傳輸透明性
④多重網路層協議：PPP協議必須能在同一條物理鏈路上同時支援多重網路層協議（只有這樣才能傳輸。。）
⑤多重型別鏈路：PPP還要能夠在多重型別的鏈路上執行（比如序列的並行的低速的高速的，eg PPPoE在乙太網執行）
⑥差錯檢測：CRC，即丟棄有差錯的幀
⑦檢測連線狀態：一種機制
⑧最大傳送單元：提高互操作性
⑨網路層地址寫上：PPP必須提供一種機制使兩個網路層實體能通過寫上知道或者能夠配置彼此的網路層地址
⑩資料壓縮協商：PPP必須提供一種方法來寫上使用資料壓縮演算法，但不要求將某一演算法標準化
·PPP協議的組成：①一個將IP資料報封裝到序列鏈路的辦法
②一個用來建立配置和測試資料鏈路連線的鏈路控制協議LCP（Link Control Protocol）
③一套網路控制協議NCP，期中每一個協議支援不同的網路層協議
·PPP協議幀的格式：首部四個欄位（5位元組）尾部（3位元組）兩個欄位：標誌欄位F為最開始和最後，即PPP幀的定界符，為0x7E；首部第二個欄位地址欄位A為0xFF，第三個地段控制欄位C為0x03，後面
兩個位元組的為協議欄位（當為0x0021為IP資料報，為0xC021則表示為LCP的資料，0x8021為網路層的控制資料）；尾部第一個欄位是使用CRC的幀檢驗序列FCS
需要注意的是：在這裡採用了位元組填充：由於標誌欄位是0x7E，零轉義字元為0x7D：吧資訊欄位中出現的每一個0x7E變為兩個位元組序列，若出現和轉義字元一樣的，則0x7D變為
0x7D，0x5D，若出現ASCII碼的控制字元（小於0x20）該字元前面加入0x7D同時改變編碼，0x7D,0x23;在接收端做相反變換即可
0位元填充：用在SONET/SDH鏈路時使用同步傳輸，若有五個連續的1則填入一個0
·PPP協議的工作狀態：當用戶撥號介入ISP時就建立了一條物理連線，PC向ISP傳送一系列LCP分組以便建立連線，這些分組用來選擇一些PPP引數以及進行網路層配置，由NCP給PC分配一個臨時IP地址
，使用者通訊完畢時NCP釋放網路層連線，收回IP地址，再釋放資料鏈路層連線，最後釋放物理層連線
①當用戶PC通過調變解調器呼叫路由器，路由器檢測載波訊號建立物理層連線，進入“鏈路建立”
②LCP開始協商，傳送配置請求幀，ppp幀，協議欄位為LCP對應的程式碼，包含配置要求，可得到配置否認（所有選項能理解但不接受）配置確認（所有選項都能接受）配置拒絕（選項有的不能識別或
不能接受需要協商），LCP配置選項包括最大幀長，鑑別協議規約
③“鑑別”狀態：協商後建立LCP鏈路，進入鑑別狀態，若使用口令鑑別協議PAP則需要傳送身份識別符號和口令，若鑑別成功則進入網路層協議狀態，不成功則進入鏈路終止狀態
④網路層協議狀態：PPP鏈路兩端的NCP根據網路層的不同協議互相交換網路控制分組
⑤網路層配置完畢就進入可進行資料通訊的鏈路開啟狀態：可發信息可傳送回送請求LCP分組和會送回答LCP分組（Echo-Request和Echo-Reply）檢查鏈路狀態
⑥資料傳輸結束由鏈路一段發出終止請求LCP分組（Terminate-Request）請求終止鏈路連線，收到之後轉入鏈路終止狀態，調變解調器載波停止進入鏈路精緻狀態
··鏈路靜止（無鏈路）-鏈路建立（物理鏈路）-鑑別（LCP）-網路層協議（已鑑別的LCP）-鏈路開啟（已鑑別的LCP和NCP鏈路）-鏈路終止-鏈路靜止
··可見PPP協議不是純粹的資料鏈路層協議，還包含了物理層和網路層的內容
三、使用廣播通道的資料鏈路層
1 區域網的資料鏈路層
區域網的主要特點：網路為一個單位所擁有，且地理範圍和站點數目均有限，優點：廣播功能，區域網上的主機可以共享連線在區域網上的各種硬體和軟體資源；便於系統的拓展和演變；提高了可靠性可用性和生
存性
區域網的分類：星形網，環形網，匯流排網（以傳統的乙太網最為出名），乙太網在區域網市場中佔據絕對優勢
區域網主流傳輸媒體為雙絞線（1mbs，10mbs，1gbs），當資料率很高時需要用光纖，
區域網不僅僅與資料鏈路層有關
2.共享通道的實現：靜態劃分通道：代價高
動態媒體接入控制：稱為多點接入：分為隨機介入：所有使用者可隨機發送資訊，但需要協議結局碰撞
受控接入：使用者不能隨機發資訊而必須服從控制，輪詢
3 傳統乙太網：10mbs速率
4 乙太網的兩個標準IEEE802.3，DIX Ethernet V2
5 IEEE802把區域網的資料鏈路層拆分成LLC邏輯鏈路控制和MAC媒體鏈路控制，LLC漸漸沒有
6 介面卡：adapter：主機箱內的一塊網路介面板（又名網路介面卡NIC（Network Interface Card））或者筆記本的PCMCIA卡個人計算機儲存器卡介面介面卡。介面卡上有處理器和儲存器（RAM和ROM）介面卡和局域
網通過電纜或者雙絞線序列傳輸，介面卡和計算機通過主辦的IO匯流排並行傳輸，所以介面卡需要具有能轉換序列和並區域網上的計算機的能力，需要有進行資料快取的儲存晶片；介面卡通過中斷系統，若收到正確幀
則中斷通知進行協議棧傳送幀到區域網，若錯誤幀則直接丟棄不通知；注意計算機硬體地址在介面卡的ROM中，計算機的軟體地址即IP地址在CPU儲存器中
7.CSMA/CD協議：
前提知道：匯流排的特點：一臺計算機發送資料匯流排上的所有計算機都能監測到即廣播通訊，但在一對多的廣播上實現一對一的通訊就需要介面卡rom中存放的硬體地址和幀的目的地址一致
區域網上的計算機成為 主機 工作站 站點或站
為了通訊簡便，乙太網採取了一下兩種措施：
①採用無連線工作方式，即對資料幀不進行編號也不要求對方發回的確認，因此乙太網的服務是盡最大努力的交付，是不可靠交付。對差錯幀是否需要重新發送由TCP層決定，一旦決定乙太網
也不當做重傳幀也只是當做新的幀傳進來。又因為乙太網是匯流排網但採用隨機接入，所以需要協議來協調資料在總線上的傳遞，即CSMA/CD協議即載波監聽多點接入碰撞檢測（Carrier Sense
Multiple Access with Collosion Detection）
②乙太網傳送的資料使用曼徹斯特編碼的訊號，曼徹斯特編碼就是把每一個碼元再分成兩個相等的間隔，1為前低後高電平，0相反，這樣就會避免1111或者00000出現的沒有電壓轉換提取不出同
步訊號的問題
CSMA/CD協議要點：
（1）多點接入：匯流排嘛
（2）載波監聽：不管傳送前還是傳送中，每個站點都必須不停地檢測通道，若有其他站在傳送則自己暫時不傳送資料，為了及時發現並且避免碰撞，但是由於電磁波在匯流排的傳播速率是有限的
， 所以碰撞還是會出現
（3）碰撞檢測：即便傳送變監聽，介面卡邊傳送資料邊檢測通道的訊號電壓變化情況，當電壓變化幅度超過一定門限即發生了碰撞，傳輸的訊號發生嚴重失真無法回覆資訊，所以一旦發生了碰
撞，介面卡就需要立即停止傳送，等待一段時間再進行傳送
解釋：
①幾個要點：電磁波在1km電纜的傳播時延約為5us，單程端到端傳播實驗，兩倍匯流排端到端傳播時延（最長需要多長時間才知道有沒有碰撞）
②CSMA/CD協議的乙太網不能進行全雙工通訊只能進行雙向交替通訊即半雙工通訊
③在每一個站傳送資料後的一段時間有遭遇碰撞的可能性，若在這段時間該資料有沒有全部發送出去是不能確定的，成為傳送的不確定性，若整個乙太網的平均通訊量遠小於乙太網的最高
資料率，（避免在接收到碰撞資訊後出現了資料已經發完的情況），則碰撞機率會減小。
④乙太網端到端的往返時間（即傳送端傳送資料幀後知道是否發生碰撞的最多時間）稱為爭用期（Contention Period），也稱碰撞視窗（Collision Window），只有在爭用期間沒有檢測
到碰撞，才能肯定這次傳送不會發生碰撞
⑤當發生碰撞時，CSMA/CD協議採用截斷二進位制指數退避（truncated binary exponential backoff）演算法來確定重傳的時機，不是等待通道上沒有資料正在傳送的時候再重傳，因為這時
候可能其他傳送端也這麼判斷則又會出現碰撞，但這種退避演算法可以使重傳需要推遲的平均時間隨重傳次數而增大（動態退避），因此叫做推遲重傳，具體演算法如下：協議規定基本退避
時間是爭用期512位元時間；從離散的整數集合【0,1，...2^（k-1）】隨機取一個數r，則重傳時間為r倍的爭用期。k=Min（重傳次數，10）
⑥上述演算法的bug是在於當碰撞資訊傳回來的時候已經資料發完了，所以乙太網規定了最短幀長為64位元組（512bit，因為5102微秒為爭用期），如果要傳送的資料特別少則需要加入一些填
充位元組，因此凡是小雨64位元組的幀都是由於衝突而異常終止的無效幀，應當立刻丟棄如果收到
⑦優化：強化碰撞：當傳送端發現碰撞時，不光要立即停止傳送資料，還要傳送32bit或者64bit的認為干擾訊號（jamming signal）讓所有使用者都知道發生了碰撞（對於10mb/s乙太網，發
送32位元只需要3.2us）；除此之外，乙太網還規定了幀見最小間隔為9.6us，94位元時間，便於接收下一幀
（5）歸納：CSMA/CD協議要點：
①準備傳送：介面卡從網路層獲取一個分組，加上首部尾部組成乙太網幀，放入快取，在傳送之前必須檢測通道
②檢測通道：若通道忙，則不停檢測，若空閒，並之在94位元時間內保持空閒，就傳送這個幀。
③在傳送過程中仍然檢測通道，即介面卡要邊傳送邊監聽：若傳送成功，在爭用期中未檢測到碰撞就繼續，傳送完畢回到①；若失敗，檢測到碰撞立即停止傳送併發送干擾訊號，介面卡
執行退避演算法等待時間後繼續檢測通道，若重傳到16次之後仍然不成功則向上級報錯
④注：乙太網每傳送完一幀，就要暫時保留一下，若碰撞則仍要保留，用於重傳。
四、使用廣播通道的乙太網
1.使用集線器的星形拓撲：這種乙太網採用星形拓撲，在星形中心加上集線器（hub）。星形乙太網10BASD-T標準802.3i，10base-T的出現時區域網發展的一個里程碑，10代表10mb/s,base代表連線線上訊號是基帶信
號，T表示雙絞線（強於粗電纜和西電纜，能傳送高速資料，因為絞合度做的非常精確，減少失真減少干擾）
·集線器的特點：①在邏輯上仍然是匯流排網，還是csma/cd協議，10base-t乙太網成為星星匯流排或者盒中匯流排
②有許多借口，一個集線器想一個多借口轉發器
③工作在物理層只是簡單轉發，不進行碰撞檢測
④採用專門晶片，進行自適應串音回波抵消，集線器本身可靠，堆疊式集線器。集線器有容錯能力和網路管理功能
·IEEE802.3標準還使用光纖作為傳輸媒體，標準為10bse-F系列，主要用於集線器的遠端連線
2.乙太網的通道利用率：乙太網總的訊號利用率S並不會到達100%，這是由於碰撞時資源被浪費
成功傳送一哥幀需要佔用通道的時間是T+t（t為最後一個位元傳的單程端到端時延）所以我們可以得出a=t/T即位元在媒體上端到端傳輸的時間與傳送一個幀所需要的時間比，要提高通道利用
率就得讓a趨近於0，當資料率一定的時候乙太網連線的長度（我猜可能是端到端的距離）要小，但幀長不能太短。現在考慮極限情況，怎樣發資料都不會發生碰撞則Smax=T/T+t=1/1+a，所以
雖然乙太網不能有這麼高的通道利用率但是隻有a遠小於1才能得到儘可能高的~
3.乙太網的MAC層
·注：由於乙太網是區域網的傑出代表，而區域網是涵蓋物理層，資料鏈路層的，所以之前介紹的乙太網以及其運作方式現在再這裡細化到MAC（記得IEEE802把區域網資料鏈路層拆分為LLC和MAC，而LLC不常用）所
以現在介紹的是乙太網在資料鏈路層的一些知識
（1）MAC層的硬體地址：又稱實體地址和MAC地址（因為地址再MAC幀中），IEEE802標準給全球區域網規定了一種48位的全球抵制，指區域網上的每一臺計算機固化在介面卡的ROM的地址（因此電腦不變區域網變了，
電腦在新區域網的“地址”一樣（理解：這裡的地址和我們之前學過的地址不大一樣，這裡就理解為名字的意義吧，或者也可以理解為介面的識別符號（這個自己也不是很懂）））
現在區域網介面卡使用6位元組MAC地址（注意是區域網介面卡，在區域網上主機（站）的介面卡）.IEEE的RA（Register Authority）分配前三個位元組OUI（Organizationally Unique Identifier）組織唯一識別符號
（OUI和組織不是一一對應關係），每個廠家得買，地址欄位的後三位位元組擴充套件識別符號EI（Extended Identifier）自己制定，這樣得到的48位地址成為EUI-48，介面卡地址就是MAC地址。 IEEE規定地質欄位第一
位元組最低位為I/G位，表單個站地址或者組地址（多播），IEEE因此只分配地址前23位，802.3標準吧I/G位寫最左邊。IEEE把第一位元組最低二位G/L位全球管理和本地管理，本地管理可以自己分配網路上的抵制，
乙太網不太理會。這樣全球管理有46位二進位制數字表示每個站的地址2^46.
·乙太網介面卡有過濾功能，只接受發往本站的幀，包括單播幀，廣播幀（1對全體），多播幀（1對多）所有介面卡要求識別前兩種幀
·乙太網介面卡可以設定一種混雜方式工作，竊聽，黑客，控制等用處。 嗅探器sniffer
（2）MAC幀的格式，有兩種標準 IEEE802.3和DIX Ethernet V2，用後者
由五個欄位組成，目的地址（6），源地址（6）型別（2）資料（46-1500）FCS（4）
·注意：MAC子曾是怎樣知道從接收到的乙太網幀中取出多少位元組的資料交付上一層協議呢？曼徹斯特編碼，電壓變換，電壓不變，結束
·資料欄位長度小於46位元組，MAC子層在後面加入一個整數字節的填充欄位，保證》=64位元組，上層協議如何知道填充長度？ip協議有一個總長度欄位，相減去掉尾就ok
·在物理層傳輸媒體上傳送的比實際MAC幀多8位元組，因為接收端實現位同步，MAC子層下傳到物理端要插入8位元組，前期個位元組為前同步碼，後一個位元組為幀開始定界符10101011，用SONET/SDH不用前同步
碼
·乙太網不需要用幀結束定界符也不需要用位元組插入來保證透明傳輸（幀之間必須有空隙）
·無效幀：長度不是證書位元組，FCS檢查有差錯（CRC），MAC資料欄位長度不在46-1500之間，丟棄
·與IEEE802.3的區別：前者第三個地段是長度/型別，長度並無實際意義，表示長度的時候必須裝入LLC層，無意義
五、擴充套件的乙太網
1.在物理層擴充套件乙太網：主機使用光纖和一對光纖調至解調器；用多個集線器構成更大的區域網，缺點是更大的碰撞域但吞吐量（10mb/s）並未提高，而且如果不同碰撞域使用不同的資料率那麼就不能用集線器將它
們連線起來。（吞吐量（代為時間通過某個網路或通道或介面的資料量）和資料率的不同，單位都是Mbps，但是頻寬或資料率（頻寬做模擬量用hz，數字量表示數字通道所能傳送的最高資料率）表示一般鏈路上每
秒所能傳送的資料的位元數，而傾向用吞吐量表示實際鏈路上沒秒所能傳送的位元數）
2.在資料鏈路層擴充套件乙太網：要使用網橋（bridge），網橋工作與資料鏈路層，根據MAC幀的目的地址對收到的幀進行轉發和過濾（即先檢查MAC地址，再確定要轉發到哪個介面（port也可被稱為埠）或者是丟棄）
（1）網橋的內部結構：簡單的網橋有兩個介面，用網橋連線的乙太網可以成為一個網段（segment），網橋依靠轉發表（又名轉發資料庫或路由目錄）來轉發幀。網橋的好處是：①過濾通訊量，增大吞吐量：連線起
來的碰撞域是隔離開的。②擴大了物理範圍③提高了可靠性④可互聯不同的物理層，不同的MAC子層和不同速率；缺點①網橋要縣儲存和查詢轉發表再轉發，時延長②MAC子層沒有流量控制功能
，負荷重的時候發生溢位③網橋不適合通訊量大的網路，會發生堵塞，即廣播風暴。 網橋還是有有點的，在兩個網橋之間可以用一段點到點鏈路，網橋發幀的時候不改變幀的源地址
（2）透明網橋（transparent bridge）：標準是IEEE802.1D，是一種即插即用的裝置。一開始轉發表是空的通過自學演算法處理收到的幀，在轉發表記錄源地址和進入網橋的介面。網橋是按照儲存轉發的方式工作，
一定要先把整個幀收下來（而集線器和轉發器是逐位元轉發）再進行處理。
·小提示：
①這一些東西的關係（摘抄自部落格http://www.cnblogs.com/danny0706/p/5660544.html）
首先，我們把這些設別按層分類。
第一層（物理層）：轉發器、集線器
第二層（資料鏈路層）：網橋、交換機
第三層（網路層）：路由器、閘道器
轉發器：實現電氣訊號的“再生”。用於連線多個乙太網段並且偵聽每個網段，主要功能是延伸網段和改變傳輸媒體，從而實現資訊位的轉發。它本身不執行訊號的過濾功能。
集線器：一種典型或稱為特殊的轉發器。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連線起來組成一個區域網。
網橋：可將兩個(或更多)網段連線在一起，與轉發器一樣能夠提高網路直徑，但是網橋的不同之處在於它還有助於控制網路流量。
交換機：為網路上的每一個節點提供一個專用網段，能分辨出幀中的源MAC地址和目的MAC地址。
路由器：一種高階的網路裝置，可以將單個網路從邏輯上劃分為兩個單獨的網路。儘管乙太網廣播可以通過網橋到達網路上的所有節點，但是它們無法通過路由器，因為路由器形成了網路的邏輯邊界。
閘道器：一種複雜的網路連線裝置，可以支援不同協議之間的轉換，實現不同協議網路之間的互連。閘道器具有對不相容的高層協議進行轉換的能力，能夠實現異構裝置之間的通訊。
各個裝置之間的關係：
由於網路直徑有限，因此轉發器可以用來延長網路直徑。轉發器只有兩個介面，集線器可以看成一個多借口的轉發器。由於CSMA/CD方式，使得網段中一旦有一個站點發送幀，其他站點都會檢測自己是否為目的站點，
網橋利用這一特性在不同網段間轉發資料。但如果傳送廣播的話，網橋會向所有連線的網段上的所有節點發送該廣播，會發生嚴重的網路擁堵。路由器可以將單個網路從邏輯上劃分為兩個單獨的網路，因此儘管以太
網廣播可以通過網橋到達網路上的所有節點，但是他們無法通過路由器。
②在一個網段內傳遞的兩個 為什麼會在其他網段出現，是因為兩個網橋並不知道網路拓撲需要通過自學習過程
③網橋的轉發表中除了地址和介面還有幀進入網橋的時間，因為乙太網的拓撲可能會經常變化，站點也，需要更換介面卡，網橋的轉發表並非總是包含所有站點的資訊
④網橋自學習和轉發幀的一般步驟：收到一幀先自學習，查詢轉發表中與收到幀的源地址有無相匹配的專案，沒有就在轉發表中增加一個專案；有則把原專案更新；再轉發幀，查詢表中與收到幀的目的地址有誤相匹
配的專案，有則通過其他介面（除了進來的介面）進行轉發；有，則按轉發表給出的介面進行轉發。這裡用來生成樹演算法，避免在轉發的時候在網路中不斷的兜圈子
⑤為了得出生成樹，隔一段時間網橋要對生成樹進行更新。
（3）源路由網橋：源站以廣播通訊的方式向欲通訊的目的站進行傳送，記錄通過的路由，達到目的站的時候反饋，再在源佔中結合反饋資訊得出最好的路徑
（4）多埠網橋：交換機。交換式集線器，可明顯提高乙太網的效能，成為乙太網交換機或第二層交換機，工作在資料鏈路層。乙太網交換機實質上是一個多介面的網橋，是一種即插即用的裝置。10mbps的共享網路
，n個使用者都能有一樣的10mbps的速度，流量是10n mbps，採用全雙工方式。
·雖然許多乙太網交換機對收到的幀採用儲存轉發的方式進行轉發，但也有一些交換機用直通的方式。有些情況下還得采用基於軟體的儲存轉發方式進行交換。
·利用乙太網交換機可以很快的實現虛擬區域網VLAN，虛擬區域網騎士只是區域網給使用者提供的一中服務，並不是一種新的區域網，是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組。IEEEE的
·02.3ac標準定義了乙太網幀格式的擴充套件，加入了4位元組的識別符號，VLAN標記，在源地址後面，型別前面。前兩個位元組0x8100，稱為IEEE802.1Q標記型別，後面的兩個位元組中前三位是使用者優先順序字
段，接著一位是規範格式指示符，最後十二位是該VLAN識別符號VID，唯一標誌乙太網幀屬於哪個VLAN
六、高速乙太網
1.定義：超過100mb/s的乙太網
2.幾種高速乙太網技術：
（1）100BASE-T乙太網：速率達到或者超過100mbps的乙太網，在雙絞線上傳送100mbps繫帶訊號的星型拓撲的乙太網，使用IEEE802.3的CSMA/CD協議，又稱為快速乙太網，代號為IEEE802.3u。
特點：CSMA/CD協議對全雙工方式的乙太網不起作用，半雙工方式一定要用該協議，所以100BASE-T可以使用交換式集線器（交換機），不適用該協議。100BASE-T乙太網最短幀長不變，但一個網段的最大電纜長度
減小到100m，幀見間隔從9.6us改到0.96us。
三種不同的物理層標準：100BASE-TX,100BASE-FX,100BASE-T4
（2）吉位元乙太網：允許在1GB/S下全雙工和半雙工兩種方式工作。使用802.3協議規定的幀格式。半雙工要用CSMA/CD全雙工不要，可用作現有網路的主幹網，也可以在高頻寬的應用場合中
物理層標準：1000BASE-SX,1000BASE-LX,1000BASE-CX，1000BASE-T
物理層兩個標準：1000BASE-SX（802.3z），實用媒體包括SX,LX,CX(分別表示短波長，長波長，銅線短距離遮蔽雙絞線)10000BASE-T（802.3ab標準）使用4對超五類雙絞線，傳輸距離100m，好處是每對線纜承載
的流量從100mbps提高到125mbs，四隊線纜承載的資料總量為500mbps，總資料量達到1000mbps
（3）10GB和100GB乙太網：兩者之間並非網速十倍關係，乙太網的幀式完全相同，不再使用銅線而是使用光纖，只工作在全雙工模式，不適用CSMA/CD協議。10GB乙太網的出現，乙太網的工作範圍從區域網擴大到了城
域網和廣域網，實現端到端乙太網傳輸
3.在寬頻接入技術中，也常使用高速乙太網進行接入
一、
1 屬於計算機網路的底層 ppp協議
其通道主要分為 點對點通道：一對一；廣播通道：一對多（需要共享通道協議）
2 不將區域網放到網路層中討論是因為在區域網中只有主機和主機之間的交流，屬於資料鏈路層，而在網路層中，網之間通過路由器進行交流
廣域網中包括區域網
3 前情提示：在TCP/IP協議中，分為應用層，運輸層，網路層，資料鏈路層等和物理層，而OSI協議和TCP、IP協議的不同之處就在於前者的應用層分為應用層，表示層和會話層
4 2個主機通過網際網路通訊時，只從物理層到資料鏈路層到網路層再回來
二、點對點通道
1 鏈路（link）：一個結點到相鄰結點的一段物理線路
資料鏈路（data link）：鏈路+實現協議的soft&hardware。比如常用網路介面卡來實現協議（包括硬體和軟體）
2 協議=規程 在資料鏈路層
3 p to p通道協議的資料單元是幀
幀用於資料鏈路層和物理層（01010101）之間進行交流，而資料鏈路層和網路層進行交流的介質是IP資料報（包，或者分組或者資料報）
4 若只考慮資料鏈路層，那麼改層在點對點通道進行通訊的時候主要：將IP資料報新增首部尾部封裝成幀；將幀傳送給資料鏈路層的下一個結點；接受幀並提取出ip資料上交給網路層
5 三個基本問題：
①封裝成幀（framing）：就是在一段資料的前後新增首部和尾部這樣就構成了一個幀
分組交換的一個重要概念：所有在因特網上傳送的資料都是以分組（即IP資料報）為傳送單位
首部和尾部的作用：幀定界，而且首部尾部有一些控制資訊
幀的資料部分的長度應該儘可能大於首部尾部，資料部分應<=MTU（Maximum Transfer Unit）最大傳輸單元
當資料是由可以列印的ASCII碼組成的文字檔案時，幀定界可以採用特殊額幀定界符（SOH，EOT），作用於傳送出現差錯的時候可以迅速識別
②透明傳輸：為什麼會出現：當傳輸的資料是非ASCII文字的檔案組成的幀時，就是透明傳輸；當相反時，因為幀首部尾部有SOH，EOT（00000100），要是資料部分中出現了EOT之類的會導致傳輸不完整就被結束了
怎樣克服：位元組填充（bute stuffing或字元填充character styffing）。思路是，在接收端將資料部分中的SOH和EOT不解釋為控制字元，方法是，資料部分中控制字元soh eot之前加上轉義字元ESC，
在接收端的資料鏈路層在把資料送到網路層之前刪除轉義字元
③差錯檢測：·0變成1,1變成0指位元差錯
·誤位元速率BER：傳輸錯誤的位元佔所傳輸的總位元的比率，與信噪比有關係，提高信噪比則會減少誤位元速率
·冗餘檢驗CRC（Cyclic Redundancy Check）：檢錯技術，其原理是通過通過計算得出的冗餘碼新增到原資料而得到的幀檢驗序列FCS（Frame Check Sequence）除以相同的事先約定好的除數P：若餘
數是0則判定這個真沒有差錯而接受，若不是零則出現了差錯丟棄。 需要注意的是，FCS是新增在資料後面的額冗餘碼，而檢錯方法是CRC，CRC和FCS不
是一個概念。 若在資料鏈路層進行差錯檢驗就必須把資料劃分為幀，每一幀加上冗餘碼一幀一幀來CRC。但，僅用CRC只能做到無差錯接受，即接收到的
約百分之百是正確的，但不能該做到可靠傳輸，即資料鏈路層傳送端傳送什麼，在接收端就接受什麼。
·傳輸差錯分為兩類，第一種位元差錯，第二種是出現幀丟失，幀重複，幀失序（出現傳輸差錯），
·現在的解決方法是：對於通訊質量好的有限傳輸鏈路，資料鏈路層協議不適用確認和重傳機制，如果有錯就由上層協議來改正；對於通訊質量較差的無線傳輸鏈路，協議就適用確認和重傳機制（幀
編 號，確認，重傳機制），收到的幀正確就要向傳送端進行確認，若在規定時間內沒有收到確認就重新發送直至收到確認為止
6.PPP：點對點協議：高階資料鏈路控制HDLC到PPP
·協議特點：PPP協議就是使用者到ISP（Internet Service Provider網際網路服務提供商）進行通訊時所使用的資料鏈路層協議
①簡單：TCP協議才有可靠傳輸，而在PPP中只要求像IP一樣的不可靠傳輸，即接收到一個幀進行CRC夠了，互操作性提高了
②封裝成幀：PPP協議必須規定幀定界符
③透明性：保證傳輸透明性
④多重網路層協議：PPP協議必須能在同一條物理鏈路上同時支援多重網路層協議（只有這樣才能傳輸。。）
⑤多重型別鏈路：PPP還要能夠在多重型別的鏈路上執行（比如序列的並行的低速的高速的，eg PPPoE在乙太網執行）
⑥差錯檢測：CRC，即丟棄有差錯的幀
⑦檢測連線狀態：一種機制
⑧最大傳送單元：提高互操作性
⑨網路層地址寫上：PPP必須提供一種機制使兩個網路層實體能通過寫上知道或者能夠配置彼此的網路層地址
⑩資料壓縮協商：PPP必須提供一種方法來寫上使用資料壓縮演算法，但不要求將某一演算法標準化
·PPP協議的組成：①一個將IP資料報封裝到序列鏈路的辦法
②一個用來建立配置和測試資料鏈路連線的鏈路控制協議LCP（Link Control Protocol）
③一套網路控制協議NCP，期中每一個協議支援不同的網路層協議
·PPP協議幀的格式：首部四個欄位（5位元組）尾部（3位元組）兩個欄位：標誌欄位F為最開始和最後，即PPP幀的定界符，為0x7E；首部第二個欄位地址欄位A為0xFF，第三個地段控制欄位C為0x03，後面
兩個位元組的為協議欄位（當為0x0021為IP資料報，為0xC021則表示為LCP的資料，0x8021為網路層的控制資料）；尾部第一個欄位是使用CRC的幀檢驗序列FCS
需要注意的是：在這裡採用了位元組填充：由於標誌欄位是0x7E，零轉義字元為0x7D：吧資訊欄位中出現的每一個0x7E變為兩個位元組序列，若出現和轉義字元一樣的，則0x7D變為
0x7D，0x5D，若出現ASCII碼的控制字元（小於0x20）該字元前面加入0x7D同時改變編碼，0x7D,0x23;在接收端做相反變換即可
0位元填充：用在SONET/SDH鏈路時使用同步傳輸，若有五個連續的1則填入一個0
·PPP協議的工作狀態：當用戶撥號介入ISP時就建立了一條物理連線，PC向ISP傳送一系列LCP分組以便建立連線，這些分組用來選擇一些PPP引數以及進行網路層配置，由NCP給PC分配一個臨時IP地址
，使用者通訊完畢時NCP釋放網路層連線，收回IP地址，再釋放資料鏈路層連線，最後釋放物理層連線
①當用戶PC通過調變解調器呼叫路由器，路由器檢測載波訊號建立物理層連線，進入“鏈路建立”
②LCP開始協商，傳送配置請求幀，ppp幀，協議欄位為LCP對應的程式碼，包含配置要求，可得到配置否認（所有選項能理解但不接受）配置確認（所有選項都能接受）配置拒絕（選項有的不能識別或
不能接受需要協商），LCP配置選項包括最大幀長，鑑別協議規約
③“鑑別”狀態：協商後建立LCP鏈路，進入鑑別狀態，若使用口令鑑別協議PAP則需要傳送身份識別符號和口令，若鑑別成功則進入網路層協議狀態，不成功則進入鏈路終止狀態
④網路層協議狀態：PPP鏈路兩端的NCP根據網路層的不同協議互相交換網路控制分組
⑤網路層配置完畢就進入可進行資料通訊的鏈路開啟狀態：可發信息可傳送回送請求LCP分組和會送回答LCP分組（Echo-Request和Echo-Reply）檢查鏈路狀態
⑥資料傳輸結束由鏈路一段發出終止請求LCP分組（Terminate-Request）請求終止鏈路連線，收到之後轉入鏈路終止狀態，調變解調器載波停止進入鏈路精緻狀態
··鏈路靜止（無鏈路）-鏈路建立（物理鏈路）-鑑別（LCP）-網路層協議（已鑑別的LCP）-鏈路開啟（已鑑別的LCP和NCP鏈路）-鏈路終止-鏈路靜止
··可見PPP協議不是純粹的資料鏈路層協議，還包含了物理層和網路層的內容
三、使用廣播通道的資料鏈路層
1 區域網的資料鏈路層
區域網的主要特點：網路為一個單位所擁有，且地理範圍和站點數目均有限，優點：廣播功能，區域網上的主機可以共享連線在區域網上的各種硬體和軟體資源；便於系統的拓展和演變；提高了可靠性可用性和生
存性
區域網的分類：星形網，環形網，匯流排網（以傳統的乙太網最為出名），乙太網在區域網市場中佔據絕對優勢
區域網主流傳輸媒體為雙絞線（1mbs，10mbs，1gbs），當資料率很高時需要用光纖，
區域網不僅僅與資料鏈路層有關
2.共享通道的實現：靜態劃分通道：代價高
動態媒體接入控制：稱為多點接入：分為隨機介入：所有使用者可隨機發送資訊，但需要協議結局碰撞
受控接入：使用者不能隨機發資訊而必須服從控制，輪詢
3 傳統乙太網：10mbs速率
4 乙太網的兩個標準IEEE802.3，DIX Ethernet V2
5 IEEE802把區域網的資料鏈路層拆分成LLC邏輯鏈路控制和MAC媒體鏈路控制，LLC漸漸沒有
6 介面卡：adapter：主機箱內的一塊網路介面板（又名網路介面卡NIC（Network Interface Card））或者筆記本的PCMCIA卡個人計算機儲存器卡介面介面卡。介面卡上有處理器和儲存器（RAM和ROM）介面卡和局域
網通過電纜或者雙絞線序列傳輸，介面卡和計算機通過主辦的IO匯流排並行傳輸，所以介面卡需要具有能轉換序列和並區域網上的計算機的能力，需要有進行資料快取的儲存晶片；介面卡通過中斷系統，若收到正確幀
則中斷通知進行協議棧傳送幀到區域網，若錯誤幀則直接丟棄不通知；注意計算機硬體地址在介面卡的ROM中，計算機的軟體地址即IP地址在CPU儲存器中
7.CSMA/CD協議：
前提知道：匯流排的特點：一臺計算機發送資料匯流排上的所有計算機都能監測到即廣播通訊，但在一對多的廣播上實現一對一的通訊就需要介面卡rom中存放的硬體地址和幀的目的地址一致
區域網上的計算機成為 主機 工作站 站點或站
為了通訊簡便，乙太網採取了一下兩種措施：
①採用無連線工作方式，即對資料幀不進行編號也不要求對方發回的確認，因此乙太網的服務是盡最大努力的交付，是不可靠交付。對差錯幀是否需要重新發送由TCP層決定，一旦決定乙太網
也不當做重傳幀也只是當做新的幀傳進來。又因為乙太網是匯流排網但採用隨機接入，所以需要協議來協調資料在總線上的傳遞，即CSMA/CD協議即載波監聽多點接入碰撞檢測（Carrier Sense
Multiple Access with Collosion Detection）
②乙太網傳送的資料使用曼徹斯特編碼的訊號，曼徹斯特編碼就是把每一個碼元再分成兩個相等的間隔，1為前低後高電平，0相反，這樣就會避免1111或者00000出現的沒有電壓轉換提取不出同
步訊號的問題
CSMA/CD協議要點：
（1）多點接入：匯流排嘛
（2）載波監聽：不管傳送前還是傳送中，每個站點都必須不停地檢測通道，若有其他站在傳送則自己暫時不傳送資料，為了及時發現並且避免碰撞，但是由於電磁波在匯流排的傳播速率是有限的
， 所以碰撞還是會出現
（3）碰撞檢測：即便傳送變監聽，介面卡邊傳送資料邊檢測通道的訊號電壓變化情況，當電壓變化幅度超過一定門限即發生了碰撞，傳輸的訊號發生嚴重失真無法回覆資訊，所以一旦發生了碰
撞，介面卡就需要立即停止傳送，等待一段時間再進行傳送
解釋：
①幾個要點：電磁波在1km電纜的傳播時延約為5us，單程端到端傳播實驗，兩倍匯流排端到端傳播時延（最長需要多長時間才知道有沒有碰撞）
②CSMA/CD協議的乙太網不能進行全雙工通訊只能進行雙向交替通訊即半雙工通訊
③在每一個站傳送資料後的一段時間有遭遇碰撞的可能性，若在這段時間該資料有沒有全部發送出去是不能確定的，成為傳送的不確定性，若整個乙太網的平均通訊量遠小於乙太網的最高
資料率，（避免在接收到碰撞資訊後出現了資料已經發完的情況），則碰撞機率會減小。
④乙太網端到端的往返時間（即傳送端傳送資料幀後知道是否發生碰撞的最多時間）稱為爭用期（Contention Period），也稱碰撞視窗（Collision Window），只有在爭用期間沒有檢測
到碰撞，才能肯定這次傳送不會發生碰撞
⑤當發生碰撞時，CSMA/CD協議採用截斷二進位制指數退避（truncated binary exponential backoff）演算法來確定重傳的時機，不是等待通道上沒有資料正在傳送的時候再重傳，因為這時
候可能其他傳送端也這麼判斷則又會出現碰撞，但這種退避演算法可以使重傳需要推遲的平均時間隨重傳次數而增大（動態退避），因此叫做推遲重傳，具體演算法如下：協議規定基本退避
時間是爭用期512位元時間；從離散的整數集合【0,1，...2^（k-1）】隨機取一個數r，則重傳時間為r倍的爭用期。k=Min（重傳次數，10）
⑥上述演算法的bug是在於當碰撞資訊傳回來的時候已經資料發完了，所以乙太網規定了最短幀長為64位元組（512bit，因為5102微秒為爭用期），如果要傳送的資料特別少則需要加入一些填
充位元組，因此凡是小雨64位元組的幀都是由於衝突而異常終止的無效幀，應當立刻丟棄如果收到
⑦優化：強化碰撞：當傳送端發現碰撞時，不光要立即停止傳送資料，還要傳送32bit或者64bit的認為干擾訊號（jamming signal）讓所有使用者都知道發生了碰撞（對於10mb/s乙太網，發
送32位元只需要3.2us）；除此之外，乙太網還規定了幀見最小間隔為9.6us，94位元時間，便於接收下一幀
（5）歸納：CSMA/CD協議要點：
①準備傳送：介面卡從網路層獲取一個分組，加上首部尾部組成乙太網幀，放入快取，在傳送之前必須檢測通道
②檢測通道：若通道忙，則不停檢測，若空閒，並之在94位元時間內保持空閒，就傳送這個幀。
③在傳送過程中仍然檢測通道，即介面卡要邊傳送邊監聽：若傳送成功，在爭用期中未檢測到碰撞就繼續，傳送完畢回到①；若失敗，檢測到碰撞立即停止傳送併發送干擾訊號，介面卡
執行退避演算法等待時間後繼續檢測通道，若重傳到16次之後仍然不成功則向上級報錯
④注：乙太網每傳送完一幀，就要暫時保留一下，若碰撞則仍要保留，用於重傳。
四、使用廣播通道的乙太網
1.使用集線器的星形拓撲：這種乙太網採用星形拓撲，在星形中心加上集線器（hub）。星形乙太網10BASD-T標準802.3i，10base-T的出現時區域網發展的一個里程碑，10代表10mb/s,base代表連線線上訊號是基帶信
號，T表示雙絞線（強於粗電纜和西電纜，能傳送高速資料，因為絞合度做的非常精確，減少失真減少干擾）
·集線器的特點：①在邏輯上仍然是匯流排網，還是csma/cd協議，10base-t乙太網成為星星匯流排或者盒中匯流排
②有許多借口，一個集線器想一個多借口轉發器
③工作在物理層只是簡單轉發，不進行碰撞檢測
④採用專門晶片，進行自適應串音回波抵消，集線器本身可靠，堆疊式集線器。集線器有容錯能力和網路管理功能
·IEEE802.3標準還使用光纖作為傳輸媒體，標準為10bse-F系列，主要用於集線器的遠端連線
2.乙太網的通道利用率：乙太網總的訊號利用率S並不會到達100%，這是由於碰撞時資源被浪費
成功傳送一哥幀需要佔用通道的時間是T+t（t為最後一個位元傳的單程端到端時延）所以我們可以得出a=t/T即位元在媒體上端到端傳輸的時間與傳送一個幀所需要的時間比，要提高通道利用
率就得讓a趨近於0，當資料率一定的時候乙太網連線的長度（我猜可能是端到端的距離）要小，但幀長不能太短。現在考慮極限情況，怎樣發資料都不會發生碰撞則Smax=T/T+t=1/1+a，所以
雖然乙太網不能有這麼高的通道利用率但是隻有a遠小於1才能得到儘可能高的~
3.乙太網的MAC層
·注：由於乙太網是區域網的傑出代表，而區域網是涵蓋物理層，資料鏈路層的，所以之前介紹的乙太網以及其運作方式現在再這裡細化到MAC（記得IEEE802把區域網資料鏈路層拆分為LLC和MAC，而LLC不常用）所
以現在介紹的是乙太網在資料鏈路層的一些知識
（1）MAC層的硬體地址：又稱實體地址和MAC地址（因為地址再MAC幀中），IEEE802標準給全球區域網規定了一種48位的全球抵制，指區域網上的每一臺計算機固化在介面卡的ROM的地址（因此電腦不變區域網變了，
電腦在新區域網的“地址”一樣（理解：這裡的地址和我們之前學過的地址不大一樣，這裡就理解為名字的意義吧，或者也可以理解為介面的識別符號（這個自己也不是很懂）））
現在區域網介面卡使用6位元組MAC地址（注意是區域網介面卡，在區域網上主機（站）的介面卡）.IEEE的RA（Register Authority）分配前三個位元組OUI（Organizationally Unique Identifier）組織唯一識別符號
（OUI和組織不是一一對應關係），每個廠家得買，地址欄位的後三位位元組擴充套件識別符號EI（Extended Identifier）自己制定，這樣得到的48位地址成為EUI-48，介面卡地址就是MAC地址。 IEEE規定地質欄位第一
位元組最低位為I/G位，表單個站地址或者組地址（多播），IEEE因此只分配地址前23位，802.3標準吧I/G位寫最左邊。IEEE把第一位元組最低二位G/L位全球管理和本地管理，本地管理可以自己分配網路上的抵制，
乙太網不太理會。這樣全球管理有46位二進位制數字表示每個站的地址2^46.
·乙太網介面卡有過濾功能，只接受發往本站的幀，包括單播幀，廣播幀（1對全體），多播幀（1對多）所有介面卡要求識別前兩種幀
·乙太網介面卡可以設定一種混雜方式工作，竊聽，黑客，控制等用處。 嗅探器sniffer
（2）MAC幀的格式，有兩種標準 IEEE802.3和DIX Ethernet V2，用後者
由五個欄位組成，目的地址（6），源地址（6）型別（2）資料（46-1500）FCS（4）
·注意：MAC子曾是怎樣知道從接收到的乙太網幀中取出多少位元組的資料交付上一層協議呢？曼徹斯特編碼，電壓變換，電壓不變，結束
·資料欄位長度小於46位元組，MAC子層在後面加入一個整數字節的填充欄位，保證》=64位元組，上層協議如何知道填充長度？ip協議有一個總長度欄位，相減去掉尾就ok
·在物理層傳輸媒體上傳送的比實際MAC幀多8位元組，因為接收端實現位同步，MAC子層下傳到物理端要插入8位元組，前期個位元組為前同步碼，後一個位元組為幀開始定界符10101011，用SONET/SDH不用前同步
碼
·乙太網不需要用幀結束定界符也不需要用位元組插入來保證透明傳輸（幀之間必須有空隙）
·無效幀：長度不是證書位元組，FCS檢查有差錯（CRC），MAC資料欄位長度不在46-1500之間，丟棄
·與IEEE802.3的區別：前者第三個地段是長度/型別，長度並無實際意義，表示長度的時候必須裝入LLC層，無意義
五、擴充套件的乙太網
1.在物理層擴充套件乙太網：主機使用光纖和一對光纖調至解調器；用多個集線器構成更大的區域網，缺點是更大的碰撞域但吞吐量（10mb/s）並未提高，而且如果不同碰撞域使用不同的資料率那麼就不能用集線器將它
們連線起來。（吞吐量（代為時間通過某個網路或通道或介面的資料量）和資料率的不同，單位都是Mbps，但是頻寬或資料率（頻寬做模擬量用hz，數字量表示數字通道所能傳送的最高資料率）表示一般鏈路上每
秒所能傳送的資料的位元數，而傾向用吞吐量表示實際鏈路上沒秒所能傳送的位元數）
2.在資料鏈路層擴充套件乙太網：要使用網橋（bridge），網橋工作與資料鏈路層，根據MAC幀的目的地址對收到的幀進行轉發和過濾（即先檢查MAC地址，再確定要轉發到哪個介面（port也可被稱為埠）或者是丟棄）
（1）網橋的內部結構：簡單的網橋有兩個介面，用網橋連線的乙太網可以成為一個網段（segment），網橋依靠轉發表（又名轉發資料庫或路由目錄）來轉發幀。網橋的好處是：①過濾通訊量，增大吞吐量：連線起
來的碰撞域是隔離開的。②擴大了物理範圍③提高了可靠性④可互聯不同的物理層，不同的MAC子層和不同速率；缺點①網橋要縣儲存和查詢轉發表再轉發，時延長②MAC子層沒有流量控制功能
，負荷重的時候發生溢位③網橋不適合通訊量大的網路，會發生堵塞，即廣播風暴。 網橋還是有有點的，在兩個網橋之間可以用一段點到點鏈路，網橋發幀的時候不改變幀的源地址
（2）透明網橋（transparent bridge）：標準是IEEE802.1D，是一種即插即用的裝置。一開始轉發表是空的通過自學演算法處理收到的幀，在轉發表記錄源地址和進入網橋的介面。網橋是按照儲存轉發的方式工作，
一定要先把整個幀收下來（而集線器和轉發器是逐位元轉發）再進行處理。
·小提示：
①這一些東西的關係（摘抄自部落格http://www.cnblogs.com/danny0706/p/5660544.html）
首先，我們把這些設別按層分類。
第一層（物理層）：轉發器、集線器
第二層（資料鏈路層）：網橋、交換機
第三層（網路層）：路由器、閘道器
轉發器：實現電氣訊號的“再生”。用於連線多個乙太網段並且偵聽每個網段，主要功能是延伸網段和改變傳輸媒體，從而實現資訊位的轉發。它本身不執行訊號的過濾功能。
集線器：一種典型或稱為特殊的轉發器。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連線起來組成一個區域網。
網橋：可將兩個(或更多)網段連線在一起，與轉發器一樣能夠提高網路直徑，但是網橋的不同之處在於它還有助於控制網路流量。
交換機：為網路上的每一個節點提供一個專用網段，能分辨出幀中的源MAC地址和目的MAC地址。
路由器：一種高階的網路裝置，可以將單個網路從邏輯上劃分為兩個單獨的網路。儘管乙太網廣播可以通過網橋到達網路上的所有節點，但是它們無法通過路由器，因為路由器形成了網路的邏輯邊界。
閘道器：一種複雜的網路連線裝置，可以支援不同協議之間的轉換，實現不同協議網路之間的互連。閘道器具有對不相容的高層協議進行轉換的能力，能夠實現異構裝置之間的通訊。
各個裝置之間的關係：
由於網路直徑有限，因此轉發器可以用來延長網路直徑。轉發器只有兩個介面，集線器可以看成一個多借口的轉發器。由於CSMA/CD方式，使得網段中一旦有一個站點發送幀，其他站點都會檢測自己是否為目的站點，
網橋利用這一特性在不同網段間轉發資料。但如果傳送廣播的話，網橋會向所有連線的網段上的所有節點發送該廣播，會發生嚴重的網路擁堵。路由器可以將單個網路從邏輯上劃分為兩個單獨的網路，因此儘管以太
網廣播可以通過網橋到達網路上的所有節點，但是他們無法通過路由器。
②在一個網段內傳遞的兩個 為什麼會在其他網段出現，是因為兩個網橋並不知道網路拓撲需要通過自學習過程
③網橋的轉發表中除了地址和介面還有幀進入網橋的時間，因為乙太網的拓撲可能會經常變化，站點也，需要更換介面卡，網橋的轉發表並非總是包含所有站點的資訊
④網橋自學習和轉發幀的一般步驟：收到一幀先自學習，查詢轉發表中與收到幀的源地址有無相匹配的專案，沒有就在轉發表中增加一個專案；有則把原專案更新；再轉發幀，查詢表中與收到幀的目的地址有誤相匹
配的專案，有則通過其他介面（除了進來的介面）進行轉發；有，則按轉發表給出的介面進行轉發。這裡用來生成樹演算法，避免在轉發的時候在網路中不斷的兜圈子
⑤為了得出生成樹，隔一段時間網橋要對生成樹進行更新。
（3）源路由網橋：源站以廣播通訊的方式向欲通訊的目的站進行傳送，記錄通過的路由，達到目的站的時候反饋，再在源佔中結合反饋資訊得出最好的路徑
（4）多埠網橋：交換機。交換式集線器，可明顯提高乙太網的效能，成為乙太網交換機或第二層交換機，工作在資料鏈路層。乙太網交換機實質上是一個多介面的網橋，是一種即插即用的裝置。10mbps的共享網路
，n個使用者都能有一樣的10mbps的速度，流量是10n mbps，採用全雙工方式。
·雖然許多乙太網交換機對收到的幀採用儲存轉發的方式進行轉發，但也有一些交換機用直通的方式。有些情況下還得采用基於軟體的儲存轉發方式進行交換。
·利用乙太網交換機可以很快的實現虛擬區域網VLAN，虛擬區域網騎士只是區域網給使用者提供的一中服務，並不是一種新的區域網，是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組。IEEEE的
·02.3ac標準定義了乙太網幀格式的擴充套件，加入了4位元組的識別符號，VLAN標記，在源地址後面，型別前面。前兩個位元組0x8100，稱為IEEE802.1Q標記型別，後面的兩個位元組中前三位是使用者優先順序字
段，接著一位是規範格式指示符，最後十二位是該VLAN識別符號VID，唯一標誌乙太網幀屬於哪個VLAN
六、高速乙太網
1.定義：超過100mb/s的乙太網
2.幾種高速乙太網技術：
（1）100BASE-T乙太網：速率達到或者超過100mbps的乙太網，在雙絞線上傳送100mbps繫帶訊號的星型拓撲的乙太網，使用IEEE802.3的CSMA/CD協議，又稱為快速乙太網，代號為IEEE802.3u。
特點：CSMA/CD協議對全雙工方式的乙太網不起作用，半雙工方式一定要用該協議，所以100BASE-T可以使用交換式集線器（交換機），不適用該協議。100BASE-T乙太網最短幀長不變，但一個網段的最大電纜長度
減小到100m，幀見間隔從9.6us改到0.96us。
三種不同的物理層標準：100BASE-TX,100BASE-FX,100BASE-T4
（2）吉位元乙太網：允許在1GB/S下全雙工和半雙工兩種方式工作。使用802.3協議規定的幀格式。半雙工要用CSMA/CD全雙工不要，可用作現有網路的主幹網，也可以在高頻寬的應用場合中
物理層標準：1000BASE-SX,1000BASE-LX,1000BASE-CX，1000BASE-T
物理層兩個標準：1000BASE-SX（802.3z），實用媒體包括SX,LX,CX(分別表示短波長，長波長，銅線短距離遮蔽雙絞線)10000BASE-T（802.3ab標準）使用4對超五類雙絞線，傳輸距離100m，好處是每對線纜承載
的流量從100mbps提高到125mbs，四隊線纜承載的資料總量為500mbps，總資料量達到1000mbps
（3）10GB和100GB乙太網：兩者之間並非網速十倍關係，乙太網的幀式完全相同，不再使用銅線而是使用光纖，只工作在全雙工模式，不適用CSMA/CD協議。10GB乙太網的出現，乙太網的工作範圍從區域網擴大到了城
域網和廣域網，實現端到端乙太網傳輸
3.在寬頻接入技術中，也常使用高速乙太網進行接入