计算机网络之基础知识（三）

数据链路层

数据链路层规定了通过通信媒介互联的设备之间的传输规范，这里的通信媒介包括光纤、电缆、电波等，设备包括交换机、网桥、中继器等。众所周知计算机以0、1表示数据信息，物理层通过高低电压、光的闪灭、以及电波的强弱等处理信号。
数据链路层传输必须提到一个概念是mac地址，这个和下面要说的网络层的IP地址类似。mac地址用于标识数据链路中互联的节点，48个比特，一般烧录到网卡的ROM里面，一般情况是不会冲突的，因为mac的前3-34位标识厂商识别码，但如果真的冲突了也没事，只要在一个网络中不冲突就可以。

通信介质

从通信介质上来说分为共享网络和非共享介质网络。共享介质网络：多个设备共享一个通信介质，最早的以太网就是共享介质，这种方式下，设备之间使用同一个载波信号发送和接受，基本上采用半双工，它有两种工作方式一种是CSMA/CD，这儿就是通过争用的方式获取传输权益，另一种是token令牌的方式，每个站点都通过平等循环的方式获取令牌，

这种共享介质现在已经不常见，使用更多的是非共享介质的方式，顾名思义，就是不共享介质，对于介质采用专用的一种传输控制方式。这种方式下，网络中每个站直接连接交换机，由交换机负载转发数据帧，因此很多情况下是全双工，它以成为以太网的主流。

还有个小概念说明一下，半双工是指之发送或者只接受通信信号，全双工它允许在同一时间既可以发送数据也可以接受数据。

交换机工作原理

交换机根据mac地址转发，是一个多端口的网桥。这种转发表的内容不需要每个终端或者交换机上面配置，而是自动生成的，数据链路层的每一个通过点在接受包时，会从中获取到源mac地址，它是一个自学习的系统。由于mac没有层级，转发表中的入口个数与整个数据链路中物理设备的数量相关，当设备数量增加时，转发表的也会随之增大，检索转发的时间会越来越长，此时有必要划分成多个独立的链路。802.1q定义了vlan技术，它是可以将二层网络在此划分，是最早期的网络虚拟化，通常的做法是按照端口去划分vlan，关于vlan我还要用单独一个章节来说明。
细心的人可能发现了，如果交换机随意连接会不会有环路的产生呢？答案肯定是会的，那么怎样去解决环路问题，那就是生成树协议，每个网桥必须在1-10秒内相互交换BPDU包，以便确定哪些端口可用哪些端口不可用，一旦故障发生则自动切换线路。还有快速生成树协议等，在此先不展开说。

以太网

关于链路层还有最后要介绍的就是以太网，随着LAN的普及，以太网的速度从M到G飞速发展。以太网帧前端有8个字节0、1交替的前导码，最后一个8位字节11结尾，后面是数据帧主体

主要信息是源mac和目的mac，帧尾4个字节是帧校验序列，主要校验帧在传输过程中是否有损坏或者篡改。
802.3协议和以太网协议有点区别，多了LLC和SNAP等，如果是vlan又有所不同

多了四个字节的vlan标识，其中12位的vlan id是关键，那么就确定了一个网络中vlan的个数，这个先为后面说的vxlan留下伏笔。