局域网(LAN): 采取广播的方式, 局部区域网络, 覆盖面积小, 网络传输速率高, 传输的误码率低。
为了使数据链路层更好地适应多种局域网标准, IEEE802委员会将局域网的数据链路层拆分为两个子层:
1.逻辑链路控制(Logical Link Control ,LLC)子层( 名存实亡);
2.介质访问控制MAC子层。
1.数据链路层寻址与ARP寻址
1.1. MAC地址(物理地址、 局域网地址);
MAC地址具有唯一性, 每个网络适配器对应一个MAC地址。
MAC地址表示:以太网和IEEE 802.11无线局域网, 使用的MAC地址长度为6字节( 48位) 。通常采用十六进制表示法, 每个字节表示一个十六进制数, 用 - 或: 连接起来。例如: 00-2A-E1-76-8C-39 或 00:2A:E1:76:8C:39
MAC地址空间的分配:由电气和电子工程师协会(IEEE)统一管理,IEEE分配前24位的MAC地址块。
MAC广播地址: FF-FF-FF-FF-FF-FF。
1.2.地址解析协议( Address Resolution Protocol , ARP);
根据本网内目的主机或默认网关的IP地址获取其MAC地址,即实现IP地址到MAC地址的映射。
地址解析协议(ARP)的基本思想: 在每一台主机中设置专用内存区域, 称为ARP高速缓存(也称ARP表),存储该主机所在局域网中其他主机和路由器的IP地址与MAC地址的映射关系。
ARP查询分组: 通过一个广播帧发送的。
ARP响应分组: 通过一个单播帧发送的。
ARP是即插即用的: 一个ARP表是自动建立的, 不需要系统管理员来配置。
2.以太网
以太网( ethernet ,IEEE802.3) : 目前为止最流行的有线局域网技术。
以太网成功的原因:(物美价廉)
1. 以太网第一个广泛部署的高速局域网;
2. 以太网数据速率快;
3. 以太网硬件价格极其便宜, 网络造价成本低。
4. 其他有线局域网技术复杂、 昂贵, 阻止了网络管理员改用其他技术。
经典的以太网是采用粗同轴电缆连接的总线型以太网( 10Base-5):
1.数据传输速率为10Mbit/s, 无连接不可靠;
2.MAC协议采用CSMA/CD协议;
3.相距最远主机信号往返的传播时延为51.2μs,所以以太网最短帧长为64字节。
以太网帧结构:
1.目的地址和源地址: MAC地址;
2. 类型: 标识上层协议。 例如: 0x0800=IP数据报;
3. 数据: 封装的上层协议的分组;
4.CRC: 校验采用循环冗余校验;
5.以太网帧最短:64字节,以太网帧除数据部分:18字节,那么数据最短:46字节( 非常重要)。
以太网帧技术:
3.交换机
交换机: 应用最广泛的数据链路层设备。
网桥: 和交换机功能类似,对数据帧实现转发。交换机可以认为是多端口的网桥。
集线器: 物理层。
以太网交换机转发和过滤:交换机的基本工作原理为当一帧到达时, 交换机首先需要决策将该帧丢弃还是转发。 如果是转发的话, 还必须进一步决策应该将该帧转发到哪个( 或哪些) 端口去。 决策依据是, 以目的MAC为主键查询内部转发表。
以太网交换机的自我学习:
1.以太网交换机有4个端口, 各连接一台计算机, 其MAC地址分别是A、B、C、D;
2.开始, 以太网交换机里面的转发表是空白的;
3.A向B发送一个帧, 从端口1进入交换机;
4.交换机查询转发表, 没找到往哪里转发该帧;
5. 交换机把这个帧的源MAC地址A和端口1写入交换表, 完成第一次学习;
6.交换机除端口1以外所有端口泛洪(广播)这个帧;
7.C和D丢弃该帧,B收下该帧。
以太网交换机的优点:
1.消除冲突;
冲突域: 早期所有主机共享总线的一个网络范围。 现在在以太网中, CSMA/CD能够检测到冲突的网络范围。
2.支持异质链路;
3.网络管理。
4.虚拟局域网
虚拟局域网(Virtual Local Area Network , VLAN):一种基于交换机的逻辑分割广播域的局域网应用形式。
以软件的方式划分和管理局域网中的工作组, 限制接收广播信息的主机数, 不会因为传播过多的广播信息而引起性能的恶化。
划分虚拟局域网的方法:
1.基于交换机端口划分;
2.基于MAC地址划分;
3.基于上层协议类型或地址划分。