数据链路层工作原理及交换机工作原理

一、数据链路层工作原理

1、数据链路层的基本功能

数据链路层主要负责网络中相邻节点之间可靠的数据通信，并进行有效的流量控制。在局域网中，数据链路层使用帧完成主机对等层之间数据的可靠传输数据链路层在物理线路上提供可靠的数据传输，对网络层而言为一条无差错的线路

（1）数据链路层的建立、维护与拆除 {物理地址、网络拓扑}

（2）帧包装、帧传输、帧同步 {组帧:把数据封在帧中，按顺序传送。定界与同布;产生/识别帧边界}

（3）帧的差恢复 {差错恢复：采用重传的方法进行。}

（4）流量控制：{流量控制及自适应：确保中间传输设备的稳定及收发双方传输速率的匹配。

2、数据帧的格式

数据帧格式如图一所示：

图一

前导码:前导码8个字节，实际前导码是7个字节剩下的一个字节是帧起始定界符的。前导码的作用是使目的主机接收器时钟与源主机发送器的时钟相同。紧接着是帧开始分节符字节“10101011”，用于指示帧的开始。前导码和起始定界符是为了隔离每个以太网帧的，也是定位符。

目的地址:目的地址包含了六个字节，标识数据帧的目的站点的MAC地址。目的地址可以是单地址、组播地址也可以是广播地址。

源地址：源地址也包含了六个字节。源地址标识了发送帧的站点的MAC地址。源地址一定是单播地址（即第八位是0）

类型：类型包含2个字节，用来标识上层协议的类型，如0800h表示IP协议。

数据：数据可能包含46-1500个字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。由于CSMA/AD算法的限制，数据帧不能小于某个长度高层协议要确保这个域至少包含46个字节。如果实际不足46个字节，则高层协议必须执行某些填充算法。数据域的长度上限是容易的，但以及被设置成了1500个字节。

帧校验序列：帧校验序列包含4字节。FCS是从目的地址开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是32位的CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验法）

3、以太网的MAC地址

以太网MAC地址由48位二进制组成如图三所示:

 图三

以太网MAC地址由48位二进制组成分成六段，用十六进制表示，前二十四位为厂商编号，后二十四位是网卡序列号。MAC地址的第八位为0时表示MAC地址为单播地址，第八位为1时表示为主播地址。物理网卡的MAC地址一定是单播地址，组播地址是一个逻辑地址，用来表示一组接受者而不是一个。

二、交换机工作原理与配置

1.交换机的工作原理

（1）基于源MAC地址学习

（2）基于已知目标MAC地址转发

（3）当目标MAC地址未知时，泛洪处理

（4）交换机收到广播/组播帧时，无条件泛洪处理

（5）交换机一个接口可以学习多个MAC地址

（6）交换机学习到同一个MAC地址，但是是从不同的端口学习到的，此时，将MAC与学习到的端口绑定起来。

设有三台主机连接在同一交换机上如图二所示:

图二

如果A想发送数据给B,A先将数据发送给交换机交换机查看自己的缓存表是否存取了端口1以及主机A的MAC地址，如果没有则记住主机A的MAC地址和端口号，分析出主机B的MAC地址并对照自己的缓存表看看是否存了主机B的MAC地址如果有直接发送数据给主机B,如果没有，交换机进行广播操作连接在交换机上的主机都能接到这个命令，并对比是否是自己的MAC地址如果不是丢弃数据，主机B接受到这个命令会接受数据并反馈给交换机。这个时候交换机会记住主机B的MAC地址和端口号。下次主机A在发送数据给主机B的时候就不需要在进行广播操作，可直接传送数据给B。

2.交换机的接口模式

（1）单工：两个数据站之间只能沿单一方向传输数据，类似于麦克风和扬声器。

（2）半双工：半双工数据传输使两个数据站之间可以实现双向数据传输，但不能同时进行，类似于对讲机

（3）全双工：全双工数据传输是在两个数据站之间可双向且同时进行数据传输的模式。

三、配置【huawei】交换机的基本命令

1.用户视图模式切换至系统视图模式[Huawei]
system-view

2、配置主机名
system-view

3、状态信息查询
display version --------查看VRP版本
display users --------查看用户终端信息

4、进入接口模式并查看信息
sys---------->[Huawei]int e0/0/1-------->[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this

查看当前视图下的配置信息

5、配置文件管理命令
[Huawei]display saved-configuration ---------->查看设备保存的信息
[Huawei]display current-configuration----------->查看设备当前配置的信息
reset saved-configuration------------->擦除存储设备中的配置文件(初始化)
compare configuration--------------->比较当前配置信息与存储设备中的保存文件是否一致

6、关闭华为的信息提示中心
[Huawei]undo info-center enable 或者undo terminal monitor

7、 永不超时
[Huawei]user-interface console 0
[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0

8、配置双工及速率命令
sys
[Huawei]int g0/0/1
[SW1-Ethernet0/0/1]undo negotiation auto--------------->关闭自动协商
[SW1-Ethernet0/0/1]speed 100----------------------------->调至速率100M
[SW1-Ethernet0/0/1]duplex full ---------------------------->调至全双工模式

解释：full:Full-Duplex(全双工模式)，half：Half-Duplex(半双工模式)

9、保存设置
[Huawei]save