【網絡協議】TCP/IP：數據鏈路層

物理層負責把計算機中的0、1數字信號轉換爲具體傳輸媒介的物理信號（電壓的高低、電波的強弱、光的閃滅）

數據鏈路層協議定義了(經過通訊介質互連的設備間的)數據傳輸規範 （常見的通訊介質有同軸電纜、雙絞線電纜、光纖、電波）

相關技術

MAC地址

數據鏈路層機器節點的標識，不管是哪一種數據鏈路的網絡（如以太網，藍牙等)，等不會有相同的MAC地址

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共享介質型網絡

共享介質型網絡指多個設備共享一個通訊介質的一種網絡。

多個設備之間使用同一個載波信道進行數據的發送和接受, 這樣當一個設備在發送或者接受數據的時候其餘設備就只能排隊等待。

基本爲半雙工通訊【全雙工通訊指能夠同時進行數據的發送和接受， 而半雙工不行】

介質訪問控制方式

共享型網絡是共享通訊信道的， 當一個設備使用的時候其餘設備不能再進行數據傳輸，因此就須要對傳輸通道的使用進行控制

主要有：爭用方式 和 令牌傳遞兩種介質訪問控制方式

爭用方式（先到先得）

也叫CSMA/CD（載波監聽多路訪問/衝突檢測）

算法以下：

當信道上沒有數據傳輸時，全部的站點均可以發送數據幀

當發生衝突時，放棄發送數據幀， 同時當即釋放信道

放棄發送後，隨機等待一段時間，再從新爭用信道，從新發送幀。（隨機等待一段時間避免再次發送數據時也產生衝突）

令牌傳遞方式

令牌沿着整個網絡環傳遞， 只有得到令牌以後才能發送數據幀。

由於同一時刻只會有一個設備得到令牌， 因此能夠保證不會衝突。

可是信道的利用率不會過高（由於即便此刻沒有其餘設備在傳送數據幀，也須要等令牌傳遞到當前設備才能夠發送數據 ）

非共享介質型網絡

網絡中的每一個站點直接與交換機端口鏈接，因此發送方和接收方是不共享傳輸介質的

能夠實現全雙工通訊

集線器（Hub)

Hub工做在物理層，對接受到的信號進行整形擴大 以擴大網絡的傳輸距離。
它不具備相似交換機的MAC地址表，因此會把數據廣播到全部與之相連的節點。

交換機

交換機工做在數據鏈路層或者網絡層（有路由功能）

MAC地址轉換表自我學習過程

交換機收到某站點數據幀時，若是源地址和端口不在轉換表中就將源地址和端口寫到轉換表中

而後在轉換表中查找目標MAC地址。

若是找到就把數據幀轉發到該端口，不然廣播到全部端口。

轉發方式

有存儲轉發和直接轉發兩種方式：

存儲轉發會校驗數據幀的FCS字段 若是檢測到幀已經損壞就直接丟棄

直通轉發在知道MAC地址以後就開始轉發，不校驗數據幀

直通轉發延遲會更低。

環路檢測技術

若是網絡成環，數據幀就可能在環中一而再再而三的轉發，而後形成網絡癱瘓。

有生成樹和源路由兩種算法：

生成樹方式：經過禁用某些端口 將整個網絡構成爲一棵樹，避免成環。

源路由算法：將發送幀的源網橋MAC地址寫入數據幀中

VLAN(虛擬局域網)

把交換機根據端口分紅多個網段，從而區分了廣播數據傳播的範圍

減小了網絡的負載並提供了網絡的安全性

固然這樣整個網絡就有多個網段， 須要利用有路由功能的交換機（L3) 或者路由器鏈接多個網段

以太網（IEEE802.3）

以太網是一種計算機局域網技術

在網絡普及的時候， 多臺終端使用同一根同軸電纜的共享介質型的鏈接方式。

而如今通常採用終端與交換機之間獨佔電纜的方式實現以太網通訊（以下圖）

以太網幀

前導碼 + 幀體

以太網幀前端有一個前導碼的部分， 表示一個以太網幀的開始， 用於與對端網卡進行同步（對齊）

幀體：

6字節目標MAC地址：用於數據鏈路層尋址（交換機查找轉發端口）

類型：上層協議類型（IP等協議）

FCS（幀校驗序列）：用於check幀在傳輸過程是否遭到破壞

MTU = 1500

從信道利用率和傳輸時間兩方面考慮，以太網的數據傳輸範圍被限制爲(46~1500字節)

信道利用率: 假設實際傳輸數據X字節，利用率就是X/(X + 18)【實際數據字節數/整個幀字節數， 18是幀頭14字節 + 幀尾4字節FCS】, X越大信道利用率就越高

數據最少爲46字節： 取46的時候信道利用率爲71%[46 / (46 + 18)] ，利用率不會過低（固然還有其餘緣由）

數據最大爲1500字節：

咱們知道傳輸的數據越大， 傳輸時間就越長

假設100Mbps的網絡， 網絡層的數據報最大65535字節時數據傳輸時間就是 65535 / (100 * 1024 *1024 / 8) * 1000 = 4.99ms

若是是共享介質型網絡，在這5ms內本身不能接受數據，其餘設備不能接受發送數據，不可接受！！！

因此咱們須要在鏈路層對上層數據報進行拆分，1500字節的數據在100Mbps的網絡下， 傳輸時間只須要0.11ms左右，是OK 的。