计算机网络——数据链路层协议

数据链路层协议定义了通过媒介的互联设备之间传输的规范。

MAC地址

MAC地址用于识别数据链路层互联的节点。
MAC地址长48比特，一般在网卡出厂后会被烧录到ROM内，MAC地址由IEEE和各大厂商管理分配。因此一个网卡的MAC地址都是唯一的，但是有了虚拟网卡后MAC地址也会不唯一，但是只要在同一链路内MAC地址都唯一就可以。

网络类型

从通信介质上来看，网络可以分为共享介质型和非共享介质型。
共享型介质网络
多台设备共享通信介质，基本采用半双工的通信。设备获得了通信介质的控制权后才能发送数据。访问控制方式有：争用方式、令牌传递方式。
非共享型介质网络
设备不共享通信介质，采用设备直连交换机，通过交换机来通信，达到全双工。

根据MAC地址转发数据帧

交换机中会存储MAC地址和端口的映射表。
例如发送端在A，接收端在C。
当发送端发出一个数据帧，如果交换机没在在映射表中找到目的MAC地址的映射，那么会将该数据帧进行广播，同时记录下发送端MAC地址和对应端口A的映射。当接收端收到消息后，如果要给发送端发消息，那么交换机找到目的地的端口和MAC地址映射后，那么就直接给该端口发数据帧。

环路检测

如果链路层出现环路，那么有两种方式解决：生成树方式、源路由法。
①生成树方式Stp：
Stp的操作
每个广播域选择一个根桥
每个非根桥(交换机)选择一个根端口
每个段选择一个指定端口（根桥所有指定端口都是指定端口）
选出非指定端口（既不是根端口也不是指定端口）
最后阻塞非指定端口

Stp在工作时会依赖BPDU（网桥协议数据单元）的泛洪
BPDU报文比较重要的几个 字段
根id
路径开销
桥id
端口id
优先级从上到下变低
桥id包括优先级+mac地址

VLAN

VLAN是为了隔离广播域，减少大量的数据帧在广播域内泛洪。
起初交换机的所有端口都是处于同一个广播域，也就是处于同一个VLAN中，那么当广播域很大时候会造成大量数据帧的泛洪引起网络堵塞。通过VLAN的分割，把同一个交换机的端口分成多个VLAN，那么这些VLAN就不处于一个广播域，也就是在数据链路层上是不互通的。

以太网

数据链路层使用广泛的就是以太网了。
以太网帧格式：

前导信息：采用1和0的交替模式填充，是对端网卡能够确保与其同步的标志，尾部一个字节末尾是11.
目标地址：数据传输的目标MAC地址。
源 地 址：数据传输的源MAC地址。
以太网类型：标识了帧中所含信息的上层协议。
FCS：帧检验序列，检测数据帧是否循坏。