数据链路层详解与交换机的原理和配置详解（数据链路层的功能，以太网帧详解，交换机转发原理，交换机命令行配置）

一：数据链路层的功能

1.1 数据链路层的建立，维护与拆除

1.2帧包装，帧传输，帧同步

1.3帧的差错恢复

采用重传的方法进行。

1.4流量控制

确保中间传输设备的稳定及收发双方传输速率的匹配。

二：以太网帧格式

2.1以太网MAC地址

用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备。

因MAC地址是由48位二进制数组成，所以通常分为六段。其中前24位是生产厂商想IEEE申请的厂商编号，后24位是网络接口卡序列号。MAC地址的第八位为0时，表示该MAC地址为单播地址，为1时，表示该MAC地址为组播地址。

2.2以太网帧格式

以太网有多种帧格式，这里介绍最为常用的Ethernet II的帧格式，该帧共包含六个域。

前导码包含八字结，包含一层帧起始定界符。在以太网中，前导码被认为是物理层封装的一部分，而不是数据链路层的封装。

目的地址包含六字节，标识了帧的目的站点MAC地址。目的地址可以是单播地址（单个目的地），组播地址（组目的地）或广播地址。

源地址包含六字节，源地址标识了发送帧站点的MAC地址。源地址一定是单播地址。（第八位是0）

类型域包含两字节，用来表示上层协议的类型，如0800H表示IP协议。

数据域包含46-1500字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。 类型域和数据域可以理解为数据包

帧校验序列包含四字节，是从目的地址到数据域结束这一部分的校验。

三：交换机的转发原理。 重点！！！

3.1环境

三台初始化PC机
一台初始化交换机。

3.2过程：

A主机想要将数据帧发送给B主机。

3.3原理：

1. MAC地址学习

   

   因交换机处于初始状态，所以交换机中不存在MAC地址表，此时，A主机想发送数据帧给B主机，必然经过1号接口进入交换机，此时，交换机便会将A主机的源地址和收到该数据帧的接口编号（1号接口）对应起来，添加到交换机的MAC地址表中。

2. 广播未知数据帧

   

   交换机知道A主机要将信息发送给B主机，但交换机目前只知道A主机的MAC地址，所以交换机在MAC地址表中找不到B主机的MAC地址，所以，交换机采用广播的方式，除了1号接口之外的所有接口都将转发这个数据帧，于是，B主机和C主机都会收到这个数据帧。

3. 接收方回应消息

B主机和C主机都接收到数据帧后，C主机查看数据帧，发现和自己没关系，所以不做回应。B主机发现对方的数据帧正式发给自己的，所以B主机会响应这个广播，并回应一个数据帧（B主机的源地址22…目标地址11…），此时，数据帧通过2号接口经过交换机，交换机便会将这个数据帧的源地址和接口编号（2接口）对应起来，添加到MAC地址表中。

4. 交换机实现单播通信

   此时，A主机和B主机的通信便不需要借助广播了，因为交换机MAC地址表中已经记录了它们的条目。所以现在A主机和B主机通信，交换机会直接将数据通过对应接口发送给对方。

四：交换机的命令行配置

4.1用户模式

交换机启动完按下Enter键，首先进入的就是用户模式。该模式下，用户受到极大的限制，只能查看一些统计信息。

4.2特权模式

用户模式下输入enable（可以简写为“en”）命令就可以进入特权模式，该模式可以查看并修改Cisco设备的配置。

4.3全局配置模式

特权模式下输入config terminal（可简写为“conf t”）命令就可以进入全局配置模式，用户在该模式下可修改交换机的全局配置。

4.4接口模式

在全局配置模式下输入interface fastetherent 0/1（可简写为“int f0/1”）命令就可以进入接口模式。与全局模式不同，用户在该模式下所做的配置都是针对f0/1这个接口所设定的。

4.5查看MAC地址表

特权模式输入命令：show mac-address-table[dynamic],"dynamic"是可选参数，可以使交换机只显示交换机动态学习到的MAC地址。

4.6配置接口的双工模式和速率

1.1配置指定接口的通信速率

命令行如下：Switch（config-if）#speed[10/100/1000/auto]

speed:配置接口速率的关键字

10/100/1000：为借口配置具体速率值。我们现在一般设置为100

auto：接口与对端自动协商通信速率。

1.2指定接口的双工模式

命令行如下:switch(config-if)#duplex[full /half /auto]

duplex:配置双工模式的关键字

full：将接口的双工模式指定为全双工

half：将接口的双工模式指定为半双工

auto：将接口的双工模式指定为自动协商

两台交换机的双工模式一般为全双工。duplex full

1.3查看接口的双工模式和通信速率

命令：show interface f1/0,在特权模式下就可以。

从显示结果中可以看出，链路建立后，双工模式协商为全双工，速率模式协商为100M/S通信速率。