MAC层是如何工作的

有一个叫做 Hub 的东西,也就是集线器。这种设备有多个口,可以将宿舍里的多台电脑连接起来。但是,和交换机不同,集线器没有大脑,它完全在物理层工作。它会将自己收到的每一个字节,都复制到其他端口上去。这是第一层物理层联通的方案。

MAC 的全称是 Medium Access Control,即媒体访问控制。控制什么呢?其实就是控制在往媒体上发数据的时候,谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。这解决的是第二个问题。这个问题中的规则,学名叫多路访问。

  • 方式一:分多个车道。每个车一个车道,你走你的,我走我的。这在计算机网络里叫作信道划分
  • 方式二:今天单号出行,明天双号出行,轮着来。这在计算机网络里叫作轮流协议
  • 方式三:不管三七二十一,有事儿先出门,发现特堵,就回去。错过高峰再出。我们叫作随机接入协议。著名的以太网,用的就是这个方式。

MAC层是如何工作的_第1张图片

对于以太网,第二层的最后面是 CRC,也就是循环冗余检测。通过 XOR 异或的算法,来计算整个包是否在发送的过程中出现了错误,主要解决第三个问题。

一个广播的网络里面接入了 N 台机器,我怎么知道每个 MAC 地址是谁呢?这就是 ARP 协议,也就是已知 IP 地址,求 MAC 地址的协议。

MAC层是如何工作的_第2张图片

一台 MAC1 电脑将一个包发送给另一台 MAC2 电脑,当这个包到达交换机的时候,一开始交换机也不知道 MAC2 的电脑在哪个口,所以没办法,它只能将包转发给除了来的那个口之外的其他所有的口。但是,这个时候,交换机会干一件非常聪明的事情,就是交换机会记住,MAC1 是来自一个明确的口。以后有包的目的地址是 MAC1 的,直接发送到这个口就可以了。

第一,MAC 层是用来解决多路访问的堵车问题的;第二,ARP 是通过吼的方式来寻找目标 MAC 地址的,吼完之后记住一段时间,这个叫作缓存;第三,交换机是有 MAC 地址学习能力的,学完了它就知道谁在哪儿了,不用广播了。

此文章为9月Day5学习笔记,内容来源于极客时间《趣谈网络协议》,推荐该课程。

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