数据链路层（七）---扩展的以太网

1 在物理层扩展以太网

以太网上的主机的距离不能太远，否则两个主机之间发送的信号经过介质传递会衰减到CSMA/CD协议无法正常工作。

目前，物理层常用技术是使用光纤和一对调制解调器进行以太网的扩展，还有就是使用集线器和中继器。

1.1光纤调制解调器

光纤调制解调器的作用是进行电信号和光信号的转换，由于光纤带来的延迟小，并且带宽很宽，因此使用这种方法可以很容易是主机和几公里以外的集线器连接。

1.2中继器和集线器

中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来达到延长网络的传输范围，扩大以太网。

集线器是中继器的一种形式，区别在于集线器的h能够提供多端口服务，已成为多端口集线器。集线器从一个端口获取到信号，对信号进行复制、调整和放大，然后从其他所有接口进行泛洪转发。

2 在数据链路层扩展以太网

扩展以太网常用的方法是在数据链路层进行。最初人们使用的网桥。网桥和集线器对收到的帧根据MAC帧的目的地址进行转发和过滤。当网桥收到一个帧，并不是向所有的接口进行转发，而根据此帧的目的地址，查找网桥的地址表，然后确定将该帧转发到那个接口或者把它丢弃。随后随着交换机的诞生，网桥和集线器逐渐被淘汰，开始使用交换机进行以太网的扩充。

2.1网桥

网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁，能把两个物理网络连接成为一个逻辑网络，使这个逻辑网络的行为像一个单独的物理网络一样，从而实现不同局域网的连接，扩展网络和通信手段。

2.2以太网交换机

以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，通过以太网交换机扩展的网络可以将一个大型的共享型局域网的用户分成多个独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥塞情况。

2.3虚拟以太网

利用以太网交换机，可以很方面的实现虚拟局域网VLAN。虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送的这个帧数据哪一个VLAN。

VLAN的标记字段一共4个字节，插入到以太网MAC帧的源地址字段和类型字段之间，插入以后变为802.1Q帧。VLAN标记的前两个字节总是设置为0x8100,我们成为802.1Q标记类型。后面两个字节，前三位是用户优先级级字段，接着是一位规范格式指示符CFI，最后12位是该虚拟局域网VLAN 标识符 VID，它唯一的标志了这个以太网帧属于哪一个VLAN。