以太网之（同网段）通信

以太网简介：
以太网是一种计算机局域网技术，而且是目前应用最普遍的局域网技术。

以太网工作原理

以太网采用共享信道的方法并采用了上一章所讲的CSMD/CD（载波监听/冲突检测）协议。

交换机工作原理

交换机简介

拓展以太网常用的方法是在数据链路层进行。早期是使用网桥，现在是用以太网交换机。

网桥在执行转发前先接收帧并进行缓冲，与中继器相比会引入更多时延。

1990 年问世的交换式集线器 (switching hub) 可明显地提高以太网的性能。
交换式集线器常称为以太网交换机 (switch) 或第二层交换机 (L2 switch)，强调这种交换机工作在数据链路层。

交换机工作原理：
以太网交换机怎么知道对方的MAC地址—ARP协议

ARP协议内容：地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求****广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

ARP协议功能：将目的IP地址翻译为MAC地址。

怎么知道从那个口转出去—交换机地址学习

交换机对数据帧的处理方式：单播与泛洪、单播与转发、丢弃。（ARP的具体实现方法）

交换机对于进入端口的数据帧有3种处理行为：泛洪、转发、丢弃。

单播与泛洪：
we can see, 单播的定义其实如果你收到的单播帧所要去的地方，交换机有所记录的话（有在MAC地址表中），就对此帧进行单播发送到目的MAC地址。否则执行泛洪操作，去到处问你要去的地方（MAC地址）。

单播与转发：
与泛洪如出一辙，收到单播帧，收到后查询MAC地址表，如果不是表中对应的端口编号不是这个帧从传输介质进入交换机的那个端口编号，则执行转发操作。（将该帧送至该帧目的MAC地址在MAC地址表中对应的那个端口，并从那个端口发送出去）

丢弃：
如果从传输介质进入交换机的某个端口的帧是一个单播帧，则交换机会去MAC表查这个帧的目的MAC地址。如果查到了这个MAC地址表，则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口编号是不是这个帧从传输介质进入交换机的那个端口的端口编号。如果是，则交换机将对该帧执行丢弃操作。
如图所示：

主机1想要访问主机2，发送单播数据帧，交换机1收到后，若MAC地址表中查不到对应的表项，则会泛洪该数据帧。
交换机2收到该数据帧后，发现目的MAC地址对应的端口就是接收数据帧的端口，则会丢弃该数据帧。

好多图啊，我也不想。

MAC地址学习：

MAC地址表：
每台交换机中都有一个MAC地址表，存放了MAC地址与交换机端口编号之间的映射关系。
查看方式：display mac-address

1.初始状态下，交换机并不知道所连接主机的MAC地址，所以MAC地址表为空。

2.主机1想要发送数据给主机2（假设已知对端的IP地址和MAC地址），会封装数据帧，包含自己的源IP地址和源MAC地址。
交换机收到后会查自己的MAC地址表，发现没有对应表项，则收到的数据帧是“未知单播帧” 。

3.由于收到的数据帧是“未知单播帧”，因此交换机会泛洪该数据帧。
同时，交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应端口编号记录到MAC地址表中。
注意：MAC地址表中动态学习的表项并非永远有效，每一条表项都有一个生存周期，到达生存周期仍得不到更新的表项将被删除，这个生存周期被称作老化时间。例如华为S系列交换机的老化时间缺省值是300秒。****

4.广播网络中的所有主机均会收到该数据帧，但是只有主机2会处理（因为目的MAC地址是主机2）。
主机2会回复数据帧给主机1，也是单播数据帧。

5.交换机收到该单播数据帧后，会查看自己的MAC地址表，发现有对应的表项，则将数据从对应的端口转发出去。
同时，交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应端口编号记录到MAC地址表中。

数据通信全过程（同网段）

场景描述：
任务：主机1想要访问主机2
主机：初始化状态，仅知道本机IP地址和MAC地址（假设已获取对端IP地址）
交换机：刚上电，初始化状态

泛洪数据帧–>学习MAC地址–>目标主机回复

以太网交换机的优点：

冲突域与广播域

在 My Internet 物理层里提到过这两大“领域”以及以太网的用的共享通道，前面两章都提到过。但并没有详细介绍其工作过程。

冲突域：冲突域是指连接在同一共享介质上的所有节点的集合，冲突域内所有节点竞争同一带宽，一个节点发出的报文（无论是单播、组播、广播），其余节点都可以收到。

广播域：广播报文所能到达的整个访问范围称为二层广播域，简称广播域，同一广播域内的主机都能收到广播报文。

在共享网络，以太网络使用CSMA/CD技术，避免冲突问题。CSMA/CD的基本工作过程如下：
终端设备不停的检测共享线路的状态。
如果线路空闲则发送数据。
如果线路不空闲则一直等待。
如果有另外一个设备同时发送数据，两个设备发送的数据必然产生冲突，导致线路上的信号不稳定。
终端设备检测到这种不稳定之后，马上停止发送自己的数据。
终端设备发送一连串干扰脉冲，然后等待一段时间之后再进行发送数据。发送干扰脉冲的目的是为了通知其他设备，特别是跟自己在同一个时刻发送数据的设备，线路上已经产生了冲突。
CSMA/CD的工作原理可简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

利用物理条件可以避免部分负面环境影响（负面Buff）：
总线以太网和集线器以太网会让所有计算机都处于同一个冲突域和同一个广播域之中。

但是采用以太网交换机每个接口都处于一个独立的碰撞域（或冲突域）中，但所有计算机还是处于同一个广播域中。
反正就是以太网交换机比较牛犇。

终于又迁移完了一节知识，

主要是直接看资料会比较乏味，就跟看教科书一样。自己过一遍也可以添加自己的想法在上面，一举多得。